抽水蓄能電廠發電電動機軸承瓦缺陷分析及對策

何忠華，吳 敏，周 勇，李 博，楊 溢，龐希斌

（國網新源湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司，湖南 長沙410213）

1 引言

抽水蓄能機組與常規水電機組相比較，最主要的特點就是：大容量、高轉速、頻繁起停、正反轉、啟停快，運行工況復雜，機組不僅要承受高轉速下的高負荷，而且要承受在起停、正反轉過程中交變負荷，工況轉換中的沖擊負荷，軸承在此起到重要作用，對設計、制造、安裝、運維的要求都非常高。

2 典型缺陷分析

2.1 推力瓦受損

2.1.1 缺陷描述

A抽水蓄能電廠2號機發電方向試轉啟動過程中推力瓦面受損。

2.1.2 原因分析

高壓注油泵出口溢流閥（安全閥）動作壓力現場整定值為11 MPa，低于設計值20 MPa，致使在高壓注油泵啟動后，溢流閥動作，無法形成足夠的瞬時沖擊壓力，導致鏡板和瓦不能完全脫開。

高壓注油系統油泵流量、供油管路節流片尺寸安全裕度不足，且注油系統穩定運行壓力報警值設定較低，導致供油壓力和流量不足，在機組低轉速運行時造成推力軸承瓦表面局部磨損，經長期積累，致使瓦面磨損不斷加劇。

2.2 上導瓦受損

2.2.1 缺陷描述

2016年5月18日仙游電站4號機組抽水調相過程中由于上導軸承X/Y擺度二級報警動作導致啟動失敗，現場檢查發現4號機組12塊上導瓦全部損壞。

2.2.2 原因分析

上導軸承油循環回路密封性能不良，導致供油路中存在大量漩渦或空氣。

導瓦支撐結構使瓦面與滑轉子上半部分間隙較小，在油膜形成不均勻時使瓦面只有上半部分與滑轉子接觸，其受力面積遠小于設計值，致使瓦面單位面積受力過大，長期運行后致使軸承合金層產生疲勞裂紋。

上導瓦支撐結構不合理，且襯墊凸臺加工不到位，導致上導瓦自調節能力差，引起導瓦局部受力。

瓦鎢金結合強度達不到設計要求。鎢金成份不符合標準（銅含量過高）。

2.3 推力瓦向內徑移位

2.3.1 缺陷描述

2017年4月仙居電站機組檢修時發現推力瓦全部出現向內徑移位的現象，同時大部分托瓦也出現向內徑移位的現象，瓦內擋塊產生塑形變形；推力瓦軸向位移值設計允許位移值為2 mm，現場檢查發現個別瓦徑向最大位移已達到20 mm，影響軸承正常運行。

2.3.2 原因分析

鏡板與推力頭在軸承運行時，受熱產生膨脹，停機后，鏡板與推力頭溫度下降。由于停機后，鏡板與推力瓦間無油膜，鏡板面與軸承瓦面金屬接觸，摩擦力大，帶動軸瓦向內徑移動。托瓦受瓦間擋塊限制，不能向內徑移動，而推力瓦與托瓦間為徑向鍵連接，推力瓦可以向內徑移動。

下一次機組啟動后，由于推力瓦與鏡板間形成油膜，油膜摩擦力很小，鏡板與推力頭可以自由向外徑熱膨脹，但推力瓦只能在原位熱膨脹。當再一次停機后，又再次出現上述過程。經過長期的累積，軸瓦出現向內徑的明顯移位。

3 對策建議

3.1 推力瓦受損

3.1.1 規劃設計

設備廠家應對機組各種運行條件下和典型轉速點推力軸承及導軸承油膜厚度、壓力，軸承受力、強度等進行分析計算，確定推力軸承瓦高壓油室型式并提交正式計算報告。

3.1.2 制造安裝

為保證機組推力軸承瓦在任何情況下（包括低速轉動階段）不發生損傷，高壓注油系統的運行壓力穩定值應大于廠家的計算保證值。現場安裝調試時，設備廠家應提供正式的整定值計算報告并指導調試。

高壓注油泵出口安全閥整定值應不小于設備廠家計算的在推力軸承瓦面高壓油室所形成的使推力軸承鏡板與推力瓦完全脫開的瞬時沖擊壓力。

3.1.3 運維管理

復核高壓注油泵出口安全閥整定值，應不小于設備廠家計算的在推力軸承瓦面高壓油室所形成的使推力軸承鏡板與推力瓦完全脫開的瞬時沖擊壓力。

每年對高壓注油系統安全閥進行調整校驗并做好記錄。

定期檢查記錄各部軸承溫度，每月進行1次系統性趨勢分析；軸承溫度有異常變化時，應檢查軸承和油、水系統工作情況，必要時應停機檢查。

復核高壓注油系統穩定運行壓力報警整定值，應滿足廠家提供的各工況條件下的計算保證值。

高壓注油泵壓力信號作為機組啟動的必要條件。

3.2 上導瓦受損

3.2.1 規劃設計

導軸承支撐方式宜采用球面支撐，保證導瓦徑向和切向調整靈活。

導軸承瓦出廠驗收時應進行全面的性能試驗和無損檢測，對于巴氏合金瓦，還應對成品瓦的合金成分、硬度、金相組織進行檢測，其結果應滿足相關標準要求。設備交貨時應提交正式檢測報告。

3.2.2 制造安裝

加強出廠驗收，見證重要的出廠檢測試驗。

3.2.3 運維管理

定期檢查記錄各部軸承溫度，每月進行1次系統性趨勢分析；軸承溫度有異常變化時，應檢查軸承和油、水系統工作情況，必要時應停機檢查。

導軸承備件更換使用前，應對瓦面進行無損檢測，確認無脫胎、脫殼、裂紋等缺陷。對于巴氏合金瓦，還應對成品瓦合金層的成分和硬度進行檢測復核。

3.3 推力瓦向內徑移位

3.3.1 規劃設計

設備廠家應對機組各種運行條件下和典型轉速點推力軸承油膜厚度、壓力，軸承受力、強度等進行分析計算，確定推力軸承瓦高壓油室型式并提交正式計算報告。

高壓注油系統出口壓力監視應設壓力變送器和壓力開關，分別用于監控系統遠方監視和現地邏輯控制。

3.3.2 制造安裝

高壓注油系統穩定運行壓力報警整定值應滿足設備廠家提供的各工況條件下的計算保證值。

3.3.3 運維管理

高壓注油泵壓力信號作為機組啟動的必要條件。

定期檢查記錄各部軸承溫度，每月進行1次系統性趨勢分析；軸承溫度有異常變化時，應檢查軸承和油、水系統工作情況，必要時應停機檢查。

機組停機時間超過5 d，應手動啟動高壓注油系統或采用其他方式進行頂轉子試驗，防止推力軸承瓦面油膜消失后發生粘黏。

結合機組定檢或C修，對推力瓦和導軸承進行外觀檢查，必要時進行抽瓦檢查。

4 結語

抽水蓄能電站近幾年發展迅速，在電網事故備用、調峰調頻中，起到重要作用。發電電動機軸承結構各電站的設計大同小異，并且直接影響機組的穩定運行。本文對抽水蓄能電站軸承瓦缺陷進行了分析，并提出對策和建議，為其他電站提供了有益參考。