水輪機軸承不銹鋼襯加工工藝的改進

王 敬

海南省儋州市南豐電站 571724

水輪機軸承不銹鋼襯加工工藝的改進

王 敬

海南省儋州市南豐電站 571724

介紹南豐電站1、2號機組運行40余年，針對機組水導軸承運行存在問題進行了更換，尋求最佳加工工藝，為同類中小型機組創(chuàng)效提供切實可行的技術依據(jù)和加工工藝。

不銹鋼襯裂；燒瓦；加工工藝

南豐電站位于海南省西部儋州市南豐鎮(zhèn)，是松濤電力生產(chǎn)的主力電站，是松濤地網(wǎng)和省電網(wǎng)的連接樞紐。于1960年4月動工興建，1969年1月土建工程全面竣工。裝機3臺均系立式發(fā)電機組，總容量為2.49萬KW。水庫總庫容26億立方米，有效庫容21億立方米，年設計發(fā)電量9600萬度，為松濤水庫庫容治理，防汛抗旱提供重要經(jīng)濟保障。1號機組1967年3月開始安裝，1968年8月1日試機成功，9月15日正式投產(chǎn)發(fā)電。2號機組于1970年8月投產(chǎn)發(fā)電，3號機組是南寧發(fā)電總廠1993年生產(chǎn)的，1994年7月14日投產(chǎn)發(fā)電。其中1、2號水輪機型號：HL263-LJ-235,轉(zhuǎn)速187.5轉(zhuǎn)/分。水導軸承采用圓筒式橡膠軸瓦，潤滑方式：自流水潤滑，工作壓力0.8PMA～2.5PMA。為了考慮水導軸承處運行磨損后便于修復，在水輪機導軸承處鑲焊一個不銹鋼襯，鋼襯材料采1Cr21Ni5Ti。

1986年5月11日，南豐電站水輪機水導軸承不銹鋼襯發(fā)生開裂燒瓦事故。事故發(fā)生后，南豐電站檢修人員立即進行搶修。這次事故，他們預想只能燒橡膠瓦，但拆吊水導瓦出來后檢查不銹鋼襯，發(fā)現(xiàn)不銹鋼襯發(fā)生多處裂紋，軸向最長長度約70mm，最大寬度2mm～3mm，這是南豐電站對這起事故意想不到不銹鋼襯會裂開。由于沒有材料準備，所以只能采取臨急措施，采取現(xiàn)場用不銹鋼焊條補焊打磨修復。經(jīng)過297小時進行搶修，終于恢復了機組運行并發(fā)電，減少了經(jīng)濟損失。

這次事故的發(fā)生，主要原因有兩個。一是水導冷卻潤滑水量不足而引起的。水導冷卻水量不夠的原因在于：供水系統(tǒng)管路多年運行后結垢，過水截面減少。原設計供水系統(tǒng)管路采用2!的鋼管，由于運行時間久，水管結垢，管徑僅剩25mm左右，使過水截面減兩倍，這是燒瓦、不銹鋼襯開裂的一個原因。二是不銹鋼襯過薄，經(jīng)過長時間的運行，不銹鋼襯產(chǎn)生機械疲勞。加上水量不足，散熱不良，溫度上升，在惡劣條件循環(huán)下，不銹鋼襯首先在薄弱部位產(chǎn)生裂紋。從2#機發(fā)生燒瓦及不銹鋼開裂的事故教訓中，他們也檢查了1#機主軸不銹鋼襯，也發(fā)現(xiàn)有輕微的裂紋。為此，南豐電站決定，冬修安排兩臺機組大修當中，進行水輪機不銹鋼襯更換。1988年底，委托廣州市重型機器廠對2#機主軸不銹鋼襯更換加工。由于沒有耐磨性原設計采用1Cr21Ni5Ti材料，而采用1Cr18Ni9Ti材料替代。

1988年大修當中，2#水輪機不銹鋼襯更換后，經(jīng)過一段時間運行考驗，尤其是由于當年水庫干枯，放水發(fā)電過程中。引水隧洞積砂近1000立方米，大修結束放水發(fā)電，隧洞近1000立方米，通過兩臺機組，對水輪機導水機構有很大影響。

89年初，針對這個問題，特意安排機組小修，對2#機組水輪機導軸承不銹鋼襯進行檢查，剛換上的不銹鋼襯，僅運行4個月時間，就被砂磨損單邊深達0.4mm左右，而1#機原來不銹鋼襯被砂磨損情況不明顯?？梢?，采用1Cr18Ni9Ti不銹鋼襯更換水機不銹鋼襯，比耐磨性原設計采用1Cr21Ni5Ti.差得遠。

1991年9月，電站對1#機組進行了擴大性大修，也更換了水輪機主軸不銹鋼襯。1#機組不銹鋼襯更換，電站委托石碌鐵礦機修廠更換加工，原設計圖紙采用1Cr21Ni5Ti不銹鋼板，由于聯(lián)系購買不到這種型鋼，只能采用1Cr18Ni9Ti不銹鋼板來代替。

2002年2#機組大修水機不銹鋼襯再次產(chǎn)生裂紋運往南寧設備總廠加工，采取了新的加工工藝：采用1Cr18Ni9Ti不銹鋼板，將不銹鋼板不銹鋼板卷揚成圓筒后，按20mm左右寬度截成條料順著軸向地把整個圓周用專用工具夾緊再焊好，經(jīng)局部退火后在進行車削不銹鋼襯到要求尺寸。2006年冬修進行2#機組大修、2010年11月1#機組擴大性大修，檢查水輪機軸承不銹鋼襯，沒有裂紋，磨損也小，情況比原先的效果都好。

結論：原設計圖紙誰機主軸母體外徑為480mm，外鑲不銹鋼襯后，然后才精車至標準尺寸495mm～0.30mm，從設計圖紙看，不銹鋼襯單邊達0.75mm，其實不然，在主軸不銹鋼更換這項工作，我站參與過程當中，發(fā)現(xiàn)和掌握一些情況。1#水機主軸母體483mm，比原設計480mm打了3mm,所以不銹鋼襯包焊上去精車加工后，單邊最大尺寸只能達到6mm.其一，不銹鋼板卷揚成圓筒后，由于鋼板卷揚后的圓弧存在高低誤差；其二，在焊接過程當中，由于沒有專用工具夾緊，不銹鋼圓筒壓不到位于母體接觸良好就焊接，也保證不了加工尺寸?；蛘呤且幻婺阁w接觸良好，一面與母體接觸不到位就焊接，這就造成不銹鋼圓筒與水輪機主軸不同心。這樣，加工精車后，就會出現(xiàn)一邊薄，一邊厚的尺寸，從1#號水機不銹鋼襯更換當中，就是這種情況。從1986年5月11日事故發(fā)生后，并對多年加工不銹鋼襯，我總結如下：

1）有計劃地進行對水系統(tǒng)管道的清洗，尤其要對水導管道的清洗，清除管道結垢，以保證有足夠的冷卻潤滑水量。

2）要保證所鑲焊不銹鋼襯的厚度，以免長時間運行后，產(chǎn)生繼續(xù)接疲勞引起開裂。

3）在更換不銹鋼襯時，為了使不銹鋼襯內(nèi)圓弧與主軸母體有良好接觸，應將不銹鋼板卷揚成圓筒，將不銹鋼板不銹鋼板卷揚成圓筒后，按20mm左右寬度截成條料順著軸向地把整個圓周夾緊再焊好，這樣才保證不銹鋼圓筒與主軸母體接觸良好。最后經(jīng)局部退火后才進行外圓車削、加工到精度尺寸。

4）如果這幾點保證了，才能克服和杜絕1986年5月11日的類似事故發(fā)生。

[1]91年華南情報網(wǎng)南豐電站內(nèi)部資料

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.23.057

王敬.男，海南省儋州市人，1965年3月30日出生，海南松濤南豐電站副站長，水電工程師，從事機械運行、檢修及管理工作。