臥式混流機組徑向軸承質量改進研究

孟幫杰

（阿壩水電開發有限公司，四川 成都610041）

1 前言

臥式混流水輪發電機組具有結構簡單、尺寸小、流量小、廠房結構一般只需一層等優點。因此，在較多小流量、小組組中得到廣泛應用。但是，機組一般轉速高，其軸承瓦溫控制在技術上要求較高。本文介紹了某電站臥式混流機組徑向瓦溫升高后的處理方式，闡述了軸瓦化學成分對機組軸瓦質量的影響。通過對軸瓦瓦面巴氏合金化學成分的質量改進，機組軸瓦溫度得到了改善。

2 機組結構

某電站水輪發電機組有兩組軸承，水輪機的徑向推力軸承、發電機的座式軸承裝于同一底板上，用地腳螺栓將底板固定在電站廠房內地基上。并且水輪機、發電機同用一根主軸，同軸度高、穩定性好（見圖 1）。

圖1 機組結構圖

軸承均采用獨立封閉自循環潤滑系統，不設傳統油泵油箱、重力油箱等外循環裝置、軸承冷卻水直接由蝸殼進口處流出、排至集水井或尾水管內。

3 瓦溫升高現象介紹

機組出現座式徑向瓦瓦溫升高至報警溫度，停機后，對所有設備進行檢查，各軸承油槽油位、油色正常，機組技術供水正常，無其他報警信號。

進一步對軸瓦進行分解，檢查情況如下：

（1）軸瓦下半部位巴氏合金表面出現脫層，擠壓現象，脫層甚至有片狀，擠壓至軸瓦橢圓上弧面。合金表面未見明顯黑點、刮痕、灼傷現象。合金與瓦背的接觸未見脫離現象。軸瓦上半部位未見異常。

（2）座式徑向瓦油槽內部油質肉眼觀測未見異常，將潤滑油排空后，油槽下部觀測有巴氏合金粉狀沉積物，其顏色為黑色。

（3）機組導軸瓦軸領表面有黑色影跡，用破布擦拭時可洗除，表面未見明顯的劃痕、灼傷和損傷。

4 原因分析

4.1 軸瓦脫層現象分析

（1）巴氏合金表面及軸領處均未見刮痕，可以判斷軸瓦巴氏合金并非由于潤滑油質內有雜質造成損傷致使脫層。

（2）巴氏合金表面及軸領未見灼傷點及黑點，可以確定本次軸瓦脫層并非由于瓦溫升高而造成的損傷。本次造成瓦溫升高的主要原因是由于軸瓦巴氏合金先出現脫層掉落后，造成軸瓦表面巴氏合金承載不均，以及油膜厚度不均勻等，致使軸瓦溫度升高。

（3）軸瓦油槽內出現大量粉末狀巴氏合金。機組瓦溫升高，瓦溫溫升跳變較快。拆除后，巴氏合金表面未見刮痕和黑點，而且在排除潤滑油時，油質清澈，未見異常。因此可以確定，大量巴氏合金粉末并非僅僅是本次脫層造成，其產生的時間應該較長。

4.2 其他部位檢查分析

（1）推力軸承。推力軸承瓦接觸點較好，鏡板未見異常，推力瓦瓦溫正常，機組軸向推力受力均勻。

（2）飛輪檢查。飛輪罩未拆除，但外觀檢查飛輪，未見異常，機組周向離心力及機組穩定性應該沒有受到機械方面的影響。

（3）機組油位、油質、冷卻水檢查。根據運行人員對出現瓦溫升高前后設備狀態檢查，機組軸承油位正常，油質外觀檢測正常，機組軸承冷卻水水壓及流量正常 。

4.3 溫度升高原因分析

根據機組結構特點其瓦溫升高原因很多，但可以依據現場運行參數和工況采用因素分析法進行逐一分析，其分析情況如表1所示。

表1 軸瓦瓦溫升高因素分析

根據表1因素分析可以判斷，引起本次軸瓦溫升的主要原因是前導瓦瓦面巴氏合金脫層造成軸瓦表面擠壓，油膜厚度不均等造成。

從油槽巴氏合金粉末可以看出，軸瓦巴氏合金硬度較低，抗磨性較差。由于抗磨性差造成巴氏合金粉末掉入油槽中，引起油槽內潤滑油油質變化。

5 軸瓦質量改進

巴氏合金主要合金成分是錫、鉛、銻、銅。銻、銅，用以提高合金強度和硬度。巴氏合金分錫基和鉛基合金2種。

按照前文分析，對原軸瓦巴氏合金的化學成分進行了檢驗，其結果如表2所示。

表2 軸瓦改進前巴氏合金化學成分

從檢測的結果看，此軸承瓦采用的是錫基軸承合金中加入鉛，其主要目的是為了增加塑性，但是其耐磨性降低，只適用于低速、低負荷的軸承。本機組轉動部分重量為21.28 t，其轉速為750 r/min，因此對耐磨性、硬度、耐蝕性要求均較高。鑒于此，對軸瓦質量進行了改進，即采用錫基軸承合金，其化學成分如表3所示。

表3 軸瓦改進后巴氏合金化學成分

機組軸瓦經質量改進后重新研刮安裝。機組投運后，振動擺度、瓦溫均滿足要求，軸瓦質量改進研究是成功的。

6 結束語

臥式機組軸承溫度難以控制問題一直比較普遍，目前基本都是從設備結構、制造工藝、安裝工藝、水力因素等方面進行探討和分析。以分析軸瓦巴氏合金化學成分對瓦溫的影響為切入點的探討，還不是很普遍。本文介紹了軸瓦材質分析和改進情況，從另一個角度探討了軸瓦溫度升高的解決方法。