萬安水力發電廠2號機組推力軸承彈性油箱更換

何云 徐文波

摘 要：本文分析了萬安水力發電廠2號機組推力軸承彈性油箱更換的原因，介紹了新彈性油箱的安裝工藝、受力調整方法及更換后的機組運行情況。結果表明：更換后各部位振動、擺度均正常，各瓦溫均在規定范圍內且分布均勻，機組出力穩定。可見，此次更換是成功的。

關鍵詞：水輪發電機;推力軸承;彈性油箱

中圖分類號：TM621.3 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）19-0044-03

Abstract： This paper analyzed the reasons for the replacement of the elastic oil tank of thrust bearing of No. 2 unit in Wan'an Hydropower Plant， and introduced the installation technology of the new elastic oil tank， the method of force adjustment and the operation of the unit after replacement. The results show that after replacement， the vibration and swing of each part are normal， the bearing temperature is within the specified range and evenly distributed， and the output of the unit is stable. It can be seen that the replacement was successful.

Keywords： hydrogenerator;thrust bearing;elastic oil tank

萬安水力發電廠2號機組于1992年投產，使用的是液壓支柱式推力軸承[1]，18個液壓彈性油箱裝配在推力軸承的圓盤形底柱上。各彈性油箱采用鋼管從外部連接，整個油壓系統牢固連通、嚴密封閉。彈性油箱外形加工成波紋形，形成彈性壁，同時減少了充油量。彈性油箱內設有保護罩，防止機械損傷，方便機組受力調整時推力軸承彈性與剛性之間的轉換[2]。

1 彈性油箱更換原因

1994年9月，彈性油箱止回閥內漏，油壓從設計壓力1.1 MPa下降到0.7 MPa，中心平均壓縮量超過2 mm的設計要求。機組20多年的運行及泄壓導致彈性油箱過度變形使用，可能會造成金屬疲勞。通過對返廠處理后彈性油箱的數據進行分析，發現彈性油箱自調節能力較差，存在較大的設備安全隱患，因此有必要對彈性油箱進行更換。

2 新彈性油箱的特點及負荷試驗

2.1 新彈性油箱的特點

第一，每個彈性油箱之間通過底盤內連通槽進行連接，確保每個彈性油箱同步動作。

第二，新彈性油箱止回閥采用二級密封結構，一級密封通過調節調整螺栓來改變壓力彈簧彈性，使閥座頂住閥體達到密封;二級密封通過螺帽內螺釘頂住外閥體，達到預緊密封的目的。

2.2 新彈性油箱負荷試驗

出廠試驗時，油箱須充滿30號透平油，初始油壓為1.1 MPa，油箱伸長值不大于1 mm。彈性油箱裝配后，整體做3 100 t負荷試驗，保壓72 h。試驗時盡量使每個油箱受力均勻，油箱最大下沉量不超過2 mm。

通過對試驗數據進行分析，新彈性油箱在28.1 MPa壓力（相當于3 100 t負荷）下保壓72 h，各油箱平均壓縮值為1.078 mm，符合設計要求。

3 舊彈性油箱拆除

第一，在機坑內測量并修正前鏡板相對標高。

第二，將彈性油箱連同推力支架整體吊至指定位置后，以重力機架內圓（推力油槽擋油桶安裝處）的圓形弧面為基準，均勻分8個點（測點做好標記），用深度尺測量油箱底盤內圈與其最小距離（相對安裝中心位置）。同時，記錄8個測量點的中心數據，并應有校核點數據。

第三，按順序拆除各推力瓦、瓦托、托盤，并一一對應編號。

第四，測量每個支柱螺栓球面距油箱底盤上端面的相對安裝高程并核對記錄。

第五，拆除推力軸承座，且新彈性油箱采用新的推力軸承座。

第六，拆除彈性油箱底盤，定置擺放。

第七，拆除推力支架的銷釘和連接螺栓，定置擺放，將推力支架面清掃處理干凈，用刀口尺進行檢查。

4 新彈性油箱安裝

通過測量，新彈性油箱軸承座頂部至底盤下端面的高度為680 mm，彈性油箱至底盤的高度為485 mm，新、舊彈性油箱的底盤內徑尺寸偏差為±0.88 mm。新彈性油箱的制造應與原支柱螺栓配合，并滿足現場調節余量要求，推力軸承座與軸承底盤銷釘孔進行現場配鉆。具體安裝工藝如下[3]。

第一，清理檢查推力支架面，測量重力機架內圓的內徑尺寸。通過對測量數據進行分析，確定新彈性油箱安裝位置及中心數據，將新彈性油箱吊裝就位并調整好中心位置，用連接螺栓進行固定，校核中心位置數據并復核。

第二，確定底盤與推力支架的銷孔位置后，現場進行鉆鉸銷孔。

第三，打入銷釘后緊固連接螺栓，校核中心數據，將新推力軸承座吊裝就位并緊固連接螺栓，用0.05 mm的塞尺檢查底盤與推力支架接合面的間隙，允許有局部間隙，深度不應超過組合面寬度的1/3，總長不應超過周長的20%，組合螺栓及銷釘周圍不應有間隙。

第四，將原支柱螺栓按編號裝入新彈性油箱，安裝前應把支柱螺栓清理干凈，安裝時用手旋入，注意防止絲扣卡死，更不能強行用扳手等工具旋入。

第五，用測量儀進行測量，并將支柱螺栓高程調回原支柱螺栓的相對安裝高程。

第六，按編號順序將托盤、托瓦和推力瓦一一吊裝就位，將托瓦下限位螺栓裝好進行定位檢查。

5 機組高程、中心、水平、受力調整

在推力支架吊裝固定、風洞支臂及蓋板回裝完成后，將彈性油箱剛性保護罩旋到底（保護罩打成剛性），剛性狀態一直保持到軸線處理后。

推力瓦檢查完好，在瓦面及鏡板面不涂油的情況下將鏡板吊裝就位，防止鏡板滑脫及吸附力過大。

5.1 鏡板高程調整

測量并調整鏡板背面高程，并與拆前鏡板高程進行比較。

5.2 鏡板水平粗調

采用三點法將鏡板水平調至不大于0.03 mm/m，即在保證鏡板高程的情況下，用3個彈性油箱（推力瓦）調整鏡板的水平。鏡板水平調整完成后，在不改變鏡板標高的情況下，將其他推力瓦均勻頂靠上，從而保證鏡板的水平。

5.3 中心、受力調整

彈性油箱調整前需要做好以下準備工作：第一，將各轉動部分裝復，測量發電機空氣間隙、水輪機迷宮環間隙，應均無死點;第二，風閘完好，無漏氣、串氣現象;第三，頂轉子油泵完好，油量足夠;第四，下導接觸面抹油裝復，檢查無死點，成90°的方向對稱各抱4塊瓦（留間隙0.03～0.05 mm）;第五，18個彈性油箱保護罩旋到距底部3 mm;第六，將18根測桿裝好，并架好表架，百分表預留2 mm的壓縮量（小針對“2”，大針對“0”），并在下機架上設置一個百分表，用于監視轉子頂起的高度;第七，檢查并確保無妨礙轉動部分提升及下落到位的物件。

在轉子落下后，記錄每只百分表的讀數，測量鏡板水平、下導軸領至瓦架距離。之后，將上述測量的百分表讀數、機組水平、下導軸領至瓦架距離錄入專用軟件進行計算，分析各彈性油箱支柱螺栓高度的調整量。

頂起轉子，按所計算的調整量，對各油箱支柱螺栓高度進行調整。調整過程中，調整量要適當偏小，不宜過大。然后，把百分表重新對“0”，經過以上步驟反復多次調整，使各彈性油箱中心壓縮量最大值與最小值之差不大于0.20 mm，且鏡板在自由狀態時，機組水平、中心、受力符合要求。

相關技術要求如下[4]：彈性油箱中心壓縮值最大值與最小值的差≤0.20 mm;相鄰彈性油箱中心壓縮量之差≤0.15 mm;鏡板水平合成值≤0.03 mm/m;水導瓦托環最小間隙≥0.75 mm;發電機定子與轉子空氣間隙與平均空氣間隙之差不應大于平均空氣間隙的±10%;漿葉與轉輪室間隙合格。

受力調整最終數據如表1所示。

經計算，各彈性油箱平均壓縮值為0.595，[Pmax-Pmin]=0.685-0.542=0.143<0.20 mm，符合技術要求。

鏡板水平合成值為1.13格（0.023 mm/m），與+[X]夾角為282.75°（靠4號瓦），水平合成值小于0.03 mm/m，符合技術要求。

調整數據合格后，測量并復核機組水平、中心、受力數據，并做好記錄。

轉子上端空氣間隙測量：上端平均間隙為15.92 mm，上端最大間隙為17.48 mm，上端最小間隙為14.68 mm，最大間隙和最小間隙均不超過平均間隙的±10%，符合技術要求。

調整推力軸承各部位間隙，托瓦側限位螺母設計間隙為雙圈間隙1.60 mm，要求將內、外兩圈間隙均調整為0.75～0.85 mm。在轉動部分質量落在彈性油箱時，托瓦下限位螺母的設計間隙為4 mm，彈性油箱保護罩間隙調整為5 mm。

間隙調整合格后，用鎖片鎖緊各彈性油箱支柱螺栓，整個彈性油箱調整完畢。分別測量上導軸領到瓦架的距離、鏡板工作面到推力瓦架的距離，并做好相關記錄。機組經水平、中心、受力調整后，高程、水平、中心、各彈性油箱的受力均達到技術要求。

6 新彈性油箱更換后效果

機組運行相關技術要求如下[5]：下導擺度≤0.45 mm，水導擺度≤0.45 mm，定子外殼[X]≤0.04 mm。

在相同水頭（27.8 m）、相同負荷（101.7 MW）下，比較2號機組彈性油箱更換前后振擺、瓦溫等數據，結果分別見表2、表3。

7 結語

2號機組更換彈性油箱并運行6個月后，比較相同水頭、負荷下油箱更換前后的數據。結果表明：更換后各部位振動、擺度均正常，各瓦溫均在規定范圍內且分布均勻，機組出力穩定。可見，此次更換是成功的。

參考文獻：

[1]江曉林，陸明，賓斌.大型水輪發電機組推力軸承結構型式及特點[J].水電與新能源，2014（7）：33-36.

[2]趙新青.水輪發電機推力軸承彈性油箱的制造工藝[J].科學技術創新，2017（2）：29.

[3]張維平.丹江口水電廠5號機組推力軸承彈性油箱更換[J].華中電力，2000（1）：44-45.

[4]水利部.水輪發電機組推力軸承、導軸承安裝調整工藝導則：SL 668—2014[S].北京：中國水利水電出版社，2014.

[5]國家能源局.水輪發電機運行規程：DL/T 751—2014[S/OL].（2014-03-18）[2021-05-02].https：//www.doc88.com/p-9899120363810.html？r=1.

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