溧陽抽水蓄能電站發電電動機推力及下導組合軸承結構及其運行性能

王小建，肖先照，宗樹冬

(江蘇國信溧陽抽水蓄能發電有限公司，江蘇溧陽213334)

1 工程概況

推力及下導組合軸承是抽水蓄能發電電動機常用的結構形式，廣泛運用于半傘式機組，如白蓮河、蒲石河、響水澗等蓄能機組中。推力及下導組合軸承是發電電動機中至關重要的部分，其運行的穩定性直接決定機組運行的安全性。最近幾年，國內抽水蓄能發電電動機組推力軸承甩油問題、油霧問題、推力瓦溫偏高問題、外循環系統振動和噪聲等問題頻出[1-3]。這些問題給電站電力生產部門帶來居多困擾。

溧陽抽水蓄能電站(以后簡稱“溧蓄”)裝有6臺單機容量為250 MW的混流可逆式水泵水輪機-發電電動機組，為哈爾濱電機廠有限責任公司生產。發電機為立軸半傘式全空冷發電電動機，型號為SFD250—20/7500。本文以溧陽抽水蓄能機組發電電動機推力及下導組合軸承裝配結構特征和運行性能為研究對象，分析處理了機組運行過程中出現的問題。

溧陽抽水蓄能發電電動機推力軸承、下導軸承位于轉子下方，下機架油槽內，采用的是推力和下導軸承組合體共用一個油槽的結構。機組額定轉速為300 r/min，飛逸轉速為475 r/min，推力負荷為815 t，潤滑油為46號汽輪機機油。推力軸承配置12塊巴氏合金推力瓦，并配備有高壓油頂起系統，采用單波紋彈性油箱的支撐方式，此結構能自動平衡瓦間負荷，能較好地控制瓦變形。推力頭與鏡板合為一體成為鏡板推力頭，推力頭上端與轉子支架采用銷套連接固定，推力頭下平面即為鏡板面，直接與推力瓦面接觸，側面兼作下導滑轉子軸領面，下導瓦的支撐為球面支柱加調整墊片結構，配置16塊巴士合金導瓦。推力軸承的潤滑油循環方式為外加泵外循環。推力軸承具體結構如圖1所示。

圖1 推力及下導組合軸承裝配

2 推力軸承運行性能

溧蓄機組彈性油箱支撐的雙向推力軸承在設計初級階段就在哈電推力軸承試驗臺上進行了1∶1模擬試驗[8]，測量了油膜厚度，瓦溫度分布和軸承損耗等重要參數，并將測量值與計算值進行了對比，對推力軸承結構進行了優化，為機組運行的可靠性提供了前提保證。機組從調試階段，再到投入商業運行1年多來，機組推力及下導組合軸承整體運行穩定可靠，推力瓦溫，下導瓦溫，油槽油溫，外循環裝置循環油流量，機組的振動和擺度等各項性能指標滿足設計以及合同要求。6號機組抽水熱穩定后下導瓦溫最高66.25 ℃，最低57.52 ℃，12塊瓦溫平均值51.62 ℃，停機值75 ℃，熱油溫度32.68 ℃，進水溫度14.36 ℃；推力瓦溫度最高64.82 ℃，最低62.6 ℃，12塊瓦溫平均值63.61 ℃，停機值80，熱油溫度26.32 ℃，進水溫度14.36 ℃。表1為4號機組運行振動、擺度數據。

3 問題及處理

溧陽抽水蓄能電站6臺機組在調試及投入商業運行后，相繼出現了一些問題，通過技改將這些問題處理，具體如下：

(1)調試期間，推力外循環系統油泵出現泵振動和噪聲超標的問題，經分析為油槽相對較小，泵循環油流量較大，油槽內潤滑油混雜的氣泡進入泵內，潰滅導致泵振動和噪聲。解決方案為增加變頻裝置改變泵電機轉速，降低螺桿泵的油流量，最終泵的振動和噪聲問題得以根治。

表1 4號機組運行振動、擺度數據 μm

(2)3號機組調試期間，推力外循環油泵螺桿被鐵屑卡死。解決方案為更換損傷的泵，在泵前端增加濾網。

(3)調試及投入商業運行后，3臺機組出現過輕微的甩油、油霧問題。通過對油槽蓋、接觸式密封、吸油霧裝置技改和降低油槽油位得以解決。

(4)推力及下導組合軸承測溫電阻引線出現斷裂或屏蔽層被磨損。分析原因為引線在油循環力作用下擺動，金屬部件將引線磨斷或者磨損。解決方案為更換帶鎧裝的測溫原件，將引線與金屬接觸部分防護。

(5)2號機組推力瓦裝配中推力薄瓦和托瓦產生相對位移。推力薄瓦和托瓦之間采用鴿尾鍵鏈接，在徑向方向前后采用擋板固定。后側擋板在徑向分力的作用下發生彎曲變形，致使推力薄瓦產生位移。解決方案為將內外側擋板材質由Q235B換為Q345B，厚度由10 mm更換為20 mm。運行結果表明，此方案安全可靠。

4 結 語

盡管6臺機組在調試和投入商業運行后出現了一些問題，但是技改后6臺機組推力軸承性能優越，運行穩定可靠。由此可知：

(1)溧蓄推力及下導組合軸承采用單波紋彈性油箱支撐，巴氏合金推力瓦，配備高壓油頂起系統，采用外加泵外循環的冷卻方式，推力頭側面兼作下導軸領面，下導和推力軸承共用一個

油槽結構的合理性。

(2)作為雙向推力軸承的單波紋彈性油箱支撐結構可以自動平衡各塊推力瓦的受力，從而使各塊瓦溫差在3 ℃以內。與帶負荷傳感器的支柱螺釘結構相比各方面優點突出。

(3)在設計初期對推力及下導組合軸承在試驗平臺上進行模擬試驗，測量相關性能參數，對結構進行優化是機組運行穩定的前提保證。

(4)溧陽抽水蓄能電站機組推力及下導組合軸承結構設計特點，安裝、調試過程，運行性能以及相關問題的分析和處理對豐寧、敦化、荒溝等抽水蓄能機組具有參考價值。