水輪機水導軸承溫度過高原因分析及處理

郭實田

(廣東粵電流溪河發電有限責任公司，廣東 從化 510956)

0 引言

廣東省流溪河水電廠位于珠江三角洲水系流溪河上游的從化市良口鎮境內，距廣州約90 km。電站為引水式地下廠房，現裝機容量為4×12 MW，4臺機組均為哈爾濱電機廠生產的混流式水輪發電機組，于1958年投入運行。1998年全廠設備經過自動化改造后，電廠實現了無人值班(少人值守)，使電廠的自動化程度上了一個新臺階。

#2水輪發電機組水導軸承主要由水導瓦、瓦架、上油盤、下油盤、擋油板、回油管、冷卻器等部件組成。下油盤為轉動式油盤，透平油的作用是潤滑水導瓦，同時轉動產生離心力，通過水冷卻自循環冷卻降溫，散去大軸和水導瓦摩擦、撞擊產生的熱量，機組運行時，油盤內必須有足夠的透平油才能保證水導瓦溫度在允許的范圍內。

1 水導軸承溫度過高

流溪河水電廠#2水輪發電機組于2007－03－07—13進行過小修，修后水導瓦穩定溫度分別為50.4℃和52.2℃。值班員查歷史運行記錄時，發現水導瓦溫度于3月28日開始出現比較明顯的變化，當天最高溫度達58.0℃。對水導瓦外部進行檢查，冷卻水水壓和油盤油位均在正常范圍內，至4月1日水導瓦溫度達60.0℃。之后，水導瓦運行溫度呈緩慢上升趨勢，6月6日至7日巡檢時，水導瓦溫度最高達61.7℃(該廠水導瓦報警溫度為63.0℃，停機溫度為65.0℃)，出現緩慢爬升趨勢且沒有穩定的跡象。當時更換了水導軸承上油盆的透平油，但水導瓦溫度未發生明顯改善，嚴重威脅機組的安全、經濟運行。

2 水導軸承溫度過高原因初步判斷

查閱水導軸承相關圖紙并結合水導瓦安裝特點，對可能引起水導瓦溫度過高的原因進行分析，認為引起水導瓦溫度過高的主要原因有透平油不清潔、測溫電阻安裝不合理、水導瓦間隙分配不合理、水導瓦進油口油量偏小及油槽冷卻器水壓不足等。

3 針對性處理措施

3.1 第1次處理情況

(1)處理時間。2007－06－15 T 10:00—06－16 T 16:00。

(2)處理情況。抱上導瓦、固定大軸，吊出水導瓦分解檢查;檢查水導瓦面無異常，旋轉油盆清潔;檢查發現#2測溫計斷線，將其更換，同時更換#1測溫計;水導瓦間隙按照拆前間隙調好。開機后，#1測溫點瓦溫偏高，最高瓦溫為61.8℃。

3.2 第2次處理情況

(1)處理時間。2007－06－17 T 16:00—06－18 T 01:00。

(2)處理情況。開出工作票，抱上導瓦、固定大軸，分解水導冷油器，檢查無異常。測量上導瓦間隙、水導瓦間隙，根據上導瓦間隙調整水導瓦間隙。開機后，#2測溫點瓦溫偏高，最高瓦溫為62.6℃。上導瓦、水導瓦間隙如圖1所示。

圖1 上導瓦、水導瓦間隙

3.3 第3次處理情況

(1)處理時間。2007－06－19 T 09:00—06－20 T 18:00。

(2)處理情況。開出工作票，抱上導瓦、固定大軸，吊出水導瓦分解、修刮，分瓣面加一張描圖紙。水導瓦進油口加焊油兜，加大進油量，上油盆回油管加高10 mm，上油盆靜止油位為130 mm。根據上導瓦間隙調整水導瓦間隙。開機后，#2測溫點瓦溫偏高，最高瓦溫為62.0℃。空轉0.5 h后，水導瓦及#1，#2上導瓦基本平衡，但帶滿負荷后，#2上導瓦溫升較快。

4 水導瓦溫度過高原因分析及處理

4.1 原因綜合分析及處理方案

2007－06－15—20，對水導軸承進行了3次比較全面的檢查，水導瓦溫度沒有明顯改觀，最高達62.6℃。因機組的振動、擺度等技術參數都符合要求，在現場找不出比較有效的可改變水導瓦溫度偏高的方法。經過水導軸承上油盆換油，水導軸承分解檢查、測溫計更換、旋轉油盆換油，水導軸承分解檢查，冷油器分解檢查，水導軸承分瓣面加墊調整、進油口加焊油兜、加高上油盆回油管等一系列針對性的處理，都無法解決水導瓦溫度偏高的問題。而機組運行時振動、擺度較小，推力軸承溫差小，但帶負荷后水導瓦溫度上升較快，估計是由水力不平衡或機組旋轉水平、中心偏差較大引起的。為了徹底解決水導瓦溫度偏高的問題，流溪河水電廠于2007年7月15日專門召開了技術分析會，會上一致認為應該對機組進行盤車檢查處理，并制訂了技術方案。

綜上所述，建議從以下幾方面進行檢查處理:導水葉立面間隙及開口值(50%，100%開度)測量調整;機組中心檢查調整;機組旋轉水平、軸線檢查處理;按盤車數據調整各導瓦間隙。

4.2 處理情況及有關技術參數

拆前水導軸承間隙測量記錄如圖2所示，機組中心調整記錄如圖3所示，盤車后水導軸承間隙調整記錄如圖4所示，導水葉開口測量記錄見表1，開機導軸承瓦溫穩定記錄見表2。

4.3 處理結果分析

在此次檢修中，通過分解3個水導軸承及主軸密封后，進行盤車檢查，證明在運行中機組軸線會產生變化，水導軸頸處及下導軸頸處凈擺度都變化比較明顯。因此，通過調整間隙、調整重心及盤車，均不能徹底解決水導瓦溫度過高的問題。鑒于此，有必要從卡環檢查、鏡板與推力頭之間增加絕緣墊、檢查推力頭與主軸配合過盈量是否合格等各方面入手，逐一排查。

5 水導瓦溫度過高問題的處理

5.1 提出解決方案

自2007年檢修以來，針對水導瓦溫度偏高的問題進行了多次小修及擴大性小修，嘗試了多種方法，包括水導瓦修刮，水導瓦進油孔修整擴大以增加油量，重新進行軸線處理使盤車數據盡量小，在水導瓦把合面加描圖紙以擴大水導瓦總間隙等，均未能很好地解決問題。通過技術分析和逐一排查，認為在2011年機組A級檢修時應重點檢查并處理推力頭內孔，使推力頭與主軸為過盈配合，這樣機組運行狀態會較為穩定。

表1 導水葉開口測量記錄cm

表2 開機導軸承瓦溫穩定記錄 ℃

5.2 處理情況

推力頭松動導致機組運行不穩定，可能是導致水導瓦溫度高的主要原因。因此，采取了加工推力頭的方法，使推力頭與主軸的配合間隙過盈0.02～0.04 mm。在拔出推力頭(如圖5所示)后，對推力頭及配合部分的主軸外徑進行了測量，得出配合間隙見表3。

圖5 流溪河發電公司機組推力頭示意圖

由表3可知，DB1的測量尺寸為的測量尺寸為mm，推力頭上環配合間隙為－0.05 ～0.01 mm，屬于過盈配合;DB2的測量尺寸為mm，D2的測量尺寸為推力頭下環配合間隙為－0.01～0.07 mm，屬于間隙配合。可見推力頭下部配合松動，經過商討，決定對推力頭內孔的下環進行加工。具體工序為精車內孔(車削量為單邊0.50 mm)、對內孔進行氬弧焊(因推力頭內孔較小，激光熔焊無法實施)和精加工。驗收實測DB2尺寸為過盈量為0.01 mm(加工后下環面如圖6所示)，雖然未達到預期的0.02～0.04 mm的過盈量，但基本符合要求。

表3 推力頭配合間隙 mm

圖6 加工后下環面

5.3 開機后各參數情況

通過此次A級檢修并重點處理推力頭與主軸過盈配合不合格問題后，經試驗及試運行12 h后各主要參數如下:

(1)發電機上機架的水平振動和垂直振動、上導軸頸處擺度在合格范圍內。空轉、空載和帶負荷試驗參數見表4。

表4 空轉、空載和帶負荷試驗參數

(2)各部軸承溫度均在合格范圍內，推力軸承穩定溫度見表5，各部導軸承溫度見表6。

5.4 處理后運行情況

經開機試驗和試運行，機組各部振動、擺度、溫度均符合要求，開機穩定后水導瓦溫度最高為50.6℃，解決了水導瓦溫度偏高的問題。

表5 推力軸承穩定溫度℃

6 結束語

流溪河水電廠#2水輪發電機組自2007年出現水導瓦溫度過高以來，針對水導瓦溫偏高的情況進行了多次臨修、小修及擴大性小修，嘗試了多種方法，均未能很好地解決問題。此次A級檢修重點檢查了推力頭內孔的過盈量，發現推力頭內孔下環面過盈量不足，對推力頭內孔進行了氬弧焊加工，使推力頭與主軸配合間隙達到過盈，并按照大修標準調整好各部參數。機組投運行后，運行狀態會較為穩定，經過近5個月的運行，水導瓦溫度一直穩定在51℃左右，比原來降低近10℃，徹底解決了水導瓦溫度過高的問題，為機組安全、經濟運行提供了保障。

表6 各部導軸承溫度℃