——從軸承技改中學習與探研軸承(chéng)瓦溫
1#、2#臥式混(hún)流(liú)機組裝機容量1250KW,水輪機(jī)型號HL220-WJ-84,機組為三支點結構,三道軸承即徑向推力軸承(chéng)、發電機兩側導軸承,各軸承采用(yòng)油泵不間斷外循環式潤滑供油係統,徑向推力軸承的需油量Z大,允許斷油時間(jiān)短,瓦溫高(夏季常常達到64℃高溫),一(yī)旦油泵停運,運行人(rén)員必須在極短時間內完成事故油箱油路切換,否則會造成推力瓦燒毀事故,對安全經濟運行極為不利。分公司嚐(cháng)試了(le)幾種方案如設置(zhì)電磁閥、改造供油方法等均因種種技術問題無法湊效解決難題。
2008年10月始,我(wǒ)分公司(sī)實施了1#、2#機組軸承改造計劃,即根據(jù)機組有限的布置空(kōng)間重新設計並更新軸承,新軸承采用內循環(huán)油係(xì)統(tǒng),從而基本上(shàng)消除了斷油燒瓦的隱患,技改後(hòu),各軸承溫度基本上都運行在40℃上下,不超過50℃,技改成(chéng)效很好。但(dàn)是在技改過程(chéng)中卻遇到了種種的技術難(nán)題,曾使軸承一度低溫燒瓦(wǎ)。現本人將安裝調試中的發(fā)現的一些問題或者(zhě)說積累的(de)一些技術經驗作為基礎,與同行們交流影響導(dǎo)軸承瓦溫的因素,有些觀點或者技術(shù)參數可能帶有一定的局限性,不成熟(shú)之處望同行們(men)批評指正。但重要的是這些實例經驗,希(xī)望它們能夠帶給(gěi)同行們作有(yǒu)價值的參考。
臥(wò)式水輪發電機組的導軸承主要承擔(dān)機組轉動部分重量以及機組運轉中產生的徑向振擺力,導軸承多采(cǎi)用巴氏合金瓦,並使(shǐ)用(yòng)透平(píng)油作為潤滑(huá)介質。當(dāng)主軸隨機組高速運轉時,軸承合(hé)金(jīn)瓦麵與(yǔ)主軸間將產生5絲左右的油(yóu)膜,隨著機(jī)組運轉,油膜的熱油不斷被新(xīn)入的(de)經過冷卻的冷油(yóu)接替,這(zhè)樣(yàng)就帶走軸承運行磨擦而產生(shēng)的大部分熱量,從而(ér)使瓦溫保持在一定範圍內。
巴氏合金是具有減摩特性的錫基和鉛基軸承合金,呈白色,又稱白合金,特點是,在軟(ruǎn)相(xiàng)基體上均勻分布著硬相質點,軟相基體使巴氏合(hé)金具有非常好的嵌藏性、順應性和抗咬合性,並在磨(mó)合後,軟基體內凹,硬質點外凸,使滑動麵之間形(xíng)成微小(xiǎo)間隙,成(chéng)為貯油(yóu)空間(jiān)和潤(rùn)滑油通道,利(lì)於減摩;上凸的硬質點起支承作用,有(yǒu)利於承載。根據巴氏合金的溫度特性,一般(bān)電站設置巴氏合金瓦(wǎ)報警溫度為65℃,事故整定溫度為70℃。
正常投運的機組是假設軸承各項安裝技術參數是完好不變的,主要能影響瓦溫的(de)因素有:
1、室溫(wēn)變化。
軸承(chéng)瓦溫將隨著室溫升高(gāo)而升高。
2、冷卻效(xiào)果。
例如冷卻水的壓力、流量變化,例如軸承帶油環的運轉是否良好而影響軸承運行中的油循(xún)環。
3、油的因素。
即(jí)油質油位變化。透平油具有潤滑、散熱作用,油質好(hǎo)壞直接影(yǐng)響了瓦溫的高低。當油(yóu)色變黑,說明油溫過高,有大量碳化物存在,油呈乳白色表明油中有水分。油位(wèi)過低會影響軸承冷卻效果甚至使軸瓦中斷供油從而影響瓦溫甚至(zhì)燒瓦。而油位過高雖對瓦溫(wēn)無負麵影響但易造成(chéng)甩油或大量漏油。
4、運行工況。
例如在汽蝕(shí)區運行時,瓦(wǎ)溫就易升高,因為汽蝕區振動較大,導軸承承擔的徑向振擺(bǎi)力就大。
5、其他因素
很多意外的因素也會造成瓦溫升高,例如轉輪室內受異物卡阻,從而振動加劇;導水機構剪(jiǎn)斷銷卡(kǎ)阻從而破壞了水力平衡導致軸瓦受力加(jiā)大;軸承(chéng)絕緣墊(環)受損或未(wèi)起(qǐ)作用,產生軸電(diàn)流,破壞(huài)油質和軸瓦等等。
而軸承的(de)安裝與刮瓦對瓦(wǎ)溫的影響則是根本性的,這是一門經驗要求較高的技術活,但總的來說,以下幾點技術要求將起(qǐ)到至關重要的作用(yòng)。
1、擺(bǎi)度的影響
一般我們要求機組的擺度(dù)控製5絲以內。臥式(shì)機組的擺度是這麽產生的,一般在連接飛(fēi)輪(lún)時會產生發電機軸與水輪機軸的同心度誤差,即兩軸不在同一直線上,連接時各個方向的螺母的鬆緊度、連接法蘭麵的清(qīng)潔度等因素都會影響擺度大小。擺度越大,各導軸承間將產生巨大額外的擺力,使軸承徑向振擺加劇,從(cóng)而嚴重影響瓦溫。安裝中可以采用法蘭麵抽加銅箔墊片的方法調整主軸擺度。擺度數(shù)據可用百分表監測,監測時(shí)應有一側主軸在自由狀態(即無(wú)軸(zhóu)瓦支撐),監測(cè)位置應(yīng)選在軸頸光潔麵。
2、推力鏡板與主軸(zhóu)垂直度
雖然這個參(cān)數在廠家設備出廠後(hòu)已經定型(一般在兩三絲以內、越小越好),但首次安裝軸承仍建議測一下,我們分公司軸承技改中就遇到這個垂直度偏差較多的情況,結果造成推力瓦溫偏高而多次返(fǎn)工。
3、軸承受力麵積
軸承受力麵大(dà)則瓦溫安全係數高,因單位麵積的受力小了,磨擦力當然就小了,產生的磨擦熱量就少了,油膜也(yě)比較容易產生,因為油(yóu)的張力的緣故。當然對於已經設計好了的機組,這些東(dōng)西(xī)是無法改變(biàn)的,但我們可(kě)以根據實際情況比較其受力情況,當然必須同時考慮承重。軸承(chéng)靜止受力的好壞,這(zhè)對刮瓦質量要求就(jiù)有所不同。有的機組軸承受力情況好,象後期生產的雙支點大(dà)主軸臥式機組,它對刮瓦精度的(de)要求(qiú)就低(dī)很多。
4、軸承受力分布與主軸水平度
早期(qī)的(de)臥式機組一般是三支點結構,要讓三個支點按預定的比例受力是比較不易調整的,如果調整不好,使(shǐ)得個別軸承懸空或者受力(lì)特別(bié)大,都將嚴重影響到(dào)軸承瓦溫及機組正常(cháng)運行(háng)。主軸上各個點的水平度(dù)數據(jù)比較(jiào)可以用作(zuò)調整三支點受(shòu)力分布的依據。這裏(lǐ)要考慮主軸各小段的長度及各個重量集中部位的實際重量的比較、產生扭矩的比較。這(zhè)些比較數據一般是幾個絲/米的水平度差異,一般不超過十(shí)幾個絲/米。要調整到理想的(de)受力,經驗比較重要。而(ér)後期的水輪機多采用(yòng)雙支點大主軸結構,其受(shòu)力情況好很多,機組安裝調整就簡單(dān)些(xiē),刮瓦技術要求也略低些了。
5、軸承(chéng)安裝和安裝(zhuāng)參數
軸(zhóu)承安裝流程比較繁雜(zá),一開始的放樣,找同心,不斷(duàn)地調整,這些基礎工作雖繁但很重要,因為能很(hěn)直接地影響到之(zhī)後的(de)精調工作量大小和安裝質量,從而(ér)影響到(dào)軸承運行瓦溫。安(ān)裝參數裏很(hěn)重要是軸瓦間隙,臥式導(dǎo)軸承的上瓦間(jiān)隙一般為主軸大小的0.2%左右,例如我分公司的1#、2#機(jī)組主軸為200mm,導軸(zhóu)承的上瓦間(jiān)隙我們一般選擇小於40絲大於35絲(sī)。這(zhè)個間隙過大了,將使軸承徑(jìng)向自由空間過大,也(yě)會(huì)破(pò)壞(huài)油膜的,間(jiān)隙過小當然就使得(dé)底瓦的油膜易(yì)受擠壓,也不利於軸承運行。
6、刮瓦
臥式機導軸瓦承(chéng)力大,刮瓦(wǎ)的Z後一道必須要挑花,挑(tiāo)花講究油的走向,即挑花(huā)的方向(從進油側挑向出油側,則挑出進油側深寬、出油側淺尖的瓜子型狀(zhuàng),從而有利於油的進出(chū)、存儲)。刮瓦本身有很多學問,這裏不一一陳(chén)述。下麵舉例說明挑花(huā)深淺、刮瓦流程注意事項對瓦溫(wēn)的重要影響。
實例:我分公司1#機軸承技改後運(yùn)行四個月基本正常,各軸承瓦溫在33℃至47℃之間,其中,中間導軸承溫度略(luè)高,因三支點結構,受(shòu)主軸水平度影響,中間導軸承承力(lì)略大。四個月(yuè)後的某一天,中間導軸承運行中瓦溫急劇升高至燒瓦。檢修過程中仍多次燒瓦,期間重新校核主軸擺度,調整至(zhì)5絲/米,複核各(gè)軸承(chéng)瓦間隙,上端蓋間隙(xì),並(bìng)從油循環的角度(帶油(yóu)量)進行分析處(chù)理,仍未湊效。多次燒瓦現象:軸瓦中部麵積全部燒瓦,每次(cì)燒瓦均在開機空轉後幾(jǐ)分鍾至幾十分鍾內出(chū)現,燒瓦前Z後記錄溫(wēn)度不(bú)超過(guò)50℃。Z後分析認定:低(dī)溫燒瓦,油膜無法有效形成,機組各(gè)軸承承力較(jiào)大,安全(quán)係數(shù)低,對瓦的處理要求高。處理方案:(1)修瓦(wǎ)盤車時應(yīng)壓上上瓦,裝好軸承上(shàng)蓋,讓下(xià)瓦(wǎ)在(zài)接近(jìn)運行工況的情形下磨出亮點,這樣的亮點真實有效;(2)挑花要盡量(liàng)淺,油膜(mó)易形成,且張力(lì)好(hǎo);(3)修瓦基本完(wán)成後,中(zhōng)間部位多挑(tiāo)一至兩道,使兩側部位瓦麵也能承(chéng)力。