水輪機導(dǎo)軸承改造

摘要：通過改變水輪機導(dǎo)軸承分塊導(dǎo)軸瓦定位方式，使水輪機導(dǎo)軸承檢修過程中安裝、拆卸更加方便，水導(dǎo)油溫冷卻效果更好，提高了設(shè)備運行的安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞：水輪機;導(dǎo)軸承;瓦間隙調(diào)整;方便拆裝;結(jié)構(gòu)改造

0? ? 引言

萬安水力發(fā)電廠電站大壩全長1 097.5 m，總庫容為22.16億m3，現(xiàn)裝機規(guī)模533 MW，電廠兼有防洪、航運、灌溉、養(yǎng)殖等綜合效益，是江西贛南、贛北電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)樞紐和調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用的主力電廠。5臺機組全部是由東方電機有限公司生產(chǎn)，其3號機組（100 MW）是全傘式結(jié)構(gòu)，水輪機型號為ZZ440-LH-850。

1? ? 水導(dǎo)軸承的作用及工作原理

在水輪機內(nèi)，轉(zhuǎn)輪靜不平衡會產(chǎn)生徑向離心力，尾水管中的空腔空蝕會產(chǎn)生徑向水推力，為了保證水輪機在規(guī)定的軸線位置旋轉(zhuǎn)，限制大軸的擺度，必須在水輪機上安裝一個導(dǎo)軸承，簡稱“水導(dǎo)軸承”。

該廠3號水輪機原設(shè)計（圖1）是支柱螺釘式分塊同心點接觸面瓦油潤滑導(dǎo)軸承，采用自循環(huán)油潤滑。這種軸承的主要優(yōu)點是軸瓦分塊，間隙可調(diào)，并有一定的自調(diào)能力，運行可靠，安裝方便，對頂蓋的剛度要求較低;主要缺點是主軸上要套裝軸頸，制造復(fù)雜，造價高，承載能力偏差，檢修工期長，水導(dǎo)瓦需修刮，冷卻效果一般。

2? ? 水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)存在的問題

（1）由于當(dāng)時的生產(chǎn)加工條件轉(zhuǎn)輪加工精度受限，存在動不平衡，水導(dǎo)軸承受力大，承載能力差，運行中支柱螺釘時常松動，瓦背帽容易開裂，造成瓦間隙變化大，機組水導(dǎo)處運行擺度超高限（600 μm），需停機進行搶修，此類缺陷曾發(fā)生多次。

（2）巴氏合金水導(dǎo)瓦運行溫度普遍偏高，夏季運行瓦溫有時超過報警值，最大能達到57 ℃，造成限負(fù)荷運行。3號機組該問題尤為突出，比其他機組瓦溫高出3～4 ℃。

（3）如果不進行擴大性檢修，水導(dǎo)瓦只能在油槽內(nèi)進行修刮，空間狹小，無法滿足設(shè)計要求。

（4）瓦間隙調(diào)整工作量大，人身安全隱患大。因為調(diào)整瓦間隙時，鎖固支柱螺栓需要用兩個5 t葫蘆對稱拉緊，然后用24磅大錘打擊扳手才能鎖緊，在這個過程中又容易造成瓦間隙變化，要反復(fù)幾次才能調(diào)整好。工作人員體力消耗極大，耗時也很長，調(diào)整好10塊瓦最快需要10個人加班1天時間。

3? ? 新水導(dǎo)軸承的結(jié)構(gòu)特點與技術(shù)要求

3.1? ? 新的水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)

新的水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)如圖2所示。

（1）軸承體采用分半結(jié)構(gòu)，分半把合面在Y方位上，并確保設(shè)有油道通孔。

（2）楔子板（調(diào)整塊）線型軸瓦以-X方位為起始瓦在軸承體圓周上分布，軸瓦數(shù)量為10塊，且滿足楔子板線型瓦結(jié)構(gòu)的裝配要求。

（3）軸承托瓦環(huán)采用分半結(jié)構(gòu)，與軸領(lǐng)間隙0.75～1.2 mm。

（4）主要部件材料要求：軸承體采用ZG270-500，軸瓦采用ZG20SiMn+巴氏合金，托瓦環(huán)和調(diào)整塊采用Q235A。

（5）軸瓦與軸領(lǐng)雙邊間隙0.55～0.70 mm。

（6）改造方案圖如圖2所示，圖中雙點畫線為原結(jié)構(gòu)中的零部件，實線為需要更換的零部件。取消原水導(dǎo)軸承裝配中的軸承體、托瓦環(huán)、軸瓦、支柱螺釘及相關(guān)配件，重新制作楔子板（調(diào)整塊）及配套的軸承體、托瓦環(huán)、軸瓦及軸瓦上的自動化元件和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件。在保證原軸承體在軸承裝配中的軸向控制尺寸535 mm、110 mm和接口尺寸不變的情況下對原水導(dǎo)軸承進行改造，達到方便安裝、拆卸的要求。

（7）由于此次未對機組滑轉(zhuǎn)子等轉(zhuǎn)動部分進行改造，且機組轉(zhuǎn)速不變，只對水導(dǎo)軸承軸瓦定位結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，在軸瓦間隙不變的情況下，水導(dǎo)軸承損耗不會發(fā)生變化，沿用原水導(dǎo)油冷卻器是可行的，不會出現(xiàn)冷卻能力不夠的情況。

3.2? ? 軸承安裝

（1）將軸承體吊入，主軸處于中心位置時，在X、Y十字方向測量軸頸與軸承體加工面處的距離，并做記錄。（2）根據(jù)主軸中心位置并考慮盤車的擺度方位和大小進行間隙調(diào)整，并調(diào)整水平，在安裝總間隙符合設(shè)計要求后打定位銷。（3）放入調(diào)整墊塊配刮調(diào)整墊塊背面圓弧面與軸承體接觸處，以保證是線接觸。（4）將軸瓦與軸頸配合表面涂少量黃干油和背面的調(diào)整塊對稱裝入軸承體，用頂瓦螺釘將軸瓦與軸頸頂緊，并在調(diào)整塊背面加入0.3 mm銅皮，調(diào)整螺母，讓銅皮、調(diào)整塊與軸承體貼緊。（5）檢測軸瓦與軸頸、調(diào)整塊與銅皮間隙不大于0.03 mm，局部間隙允許不大于0.1 mm，但相鄰兩塊瓦的間隙與要求值的偏差不能大于0.03 mm。（6）取出銅皮，將軸瓦及調(diào)整塊一起取出，旋緊螺栓將調(diào)整塊與軸瓦裝配在一起。（7）重新將軸瓦調(diào)整墊塊裝入，用頂瓦螺釘讓軸瓦鎢金面與主軸貼緊，檢查調(diào)整塊背面與軸承體之間的間隙應(yīng)符合圖紙要求，調(diào)整完后將頂瓦螺釘退出適當(dāng)距離并鎖緊螺母。

4? ? 新水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)的改善和不足

經(jīng)過一段時間的運行可知，3號發(fā)變機組在兩個方面得到了改善：一是水導(dǎo)擺度穩(wěn)定在300 μm，消除了水導(dǎo)擺度超標(biāo)的缺陷;二是優(yōu)化了水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)，較好地消除了水輪機發(fā)電運行的重大安全隱患，提高了水輪機運行的可靠性，改善了水導(dǎo)瓦間隙調(diào)整的檢修工藝，使抱瓦和間隙調(diào)整工序的勞動強度大大減輕，縮短了水輪機水導(dǎo)軸承檢修工期，間隙調(diào)整工序只需4人花費半天時間即可完成。

存在的不足：一是水導(dǎo)瓦溫最高54 ℃，與往年同期有所降低，但對比其他機組并無明顯優(yōu)勢，未達到改造前的預(yù)期結(jié)果;二是水導(dǎo)油位越來越低，低于原水導(dǎo)油位，有水導(dǎo)油位低的缺陷，為此，分別拆除各塊軸瓦的一個頂瓦螺釘，讓水導(dǎo)油盆內(nèi)的透平油更加流通，內(nèi)擋油筒油位降低，但油位依然未達到原設(shè)計位置。

5? ? 結(jié)語

此結(jié)構(gòu)改進可消除制造廠家設(shè)計上的考慮不周，實現(xiàn)水輪機水導(dǎo)軸承檢修在小修中迅速完成，使水導(dǎo)瓦間隙更加穩(wěn)定，調(diào)整起來方便快捷;可減少水導(dǎo)軸承搶修的時間及發(fā)電經(jīng)濟損失，縮短機組檢修工期，提高設(shè)備運行的安全性和可靠性，對電網(wǎng)有著極其重要的作用。

收稿日期：2020-04-16

作者簡介：劉晨光（1992—），男，江西贛州人，助理工程師，研究方向：水輪機檢修。