紀(jì)慶周 魏聞天 鄒建飛
(1.遼寧省柴河水庫(kù)管理局,遼寧 鐵嶺 112000;2.遼寧省水利工程質(zhì)量與安全監(jiān)督中心站,遼寧 沈陽(yáng) 110000)
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水電站技術(shù)
以柴河電站為例淺析上導(dǎo)瓦溫高的原因與處理方法
紀(jì)慶周1魏聞天1鄒建飛2
(1.遼寧省柴河水庫(kù)管理局,遼寧 鐵嶺112000;2.遼寧省水利工程質(zhì)量與安全監(jiān)督中心站,遼寧 沈陽(yáng)110000)
【摘要】水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中,引起瓦溫上升的原因很多。正確判斷瓦溫過(guò)高原因是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。柴河電站2號(hào)機(jī)組上導(dǎo)油槽溫度及上導(dǎo)瓦溫存在過(guò)高問(wèn)題,本文對(duì)引起上導(dǎo)瓦溫過(guò)高的原因作了分析,并以柴河電站2號(hào)機(jī)組為例,詳細(xì)闡述了上導(dǎo)油槽溫度及上導(dǎo)瓦溫偏高的原因及處理方法。
【關(guān)鍵詞】水電站; 瓦溫過(guò)高; 原因分析; 處理方法
1概述
柴河電站位于遼寧省鐵嶺市鐵嶺縣熊官屯鎮(zhèn),為壩后式電站。電站設(shè)有3臺(tái)機(jī)組,其中2號(hào)水輪發(fā)電機(jī)組為裝機(jī)3200kW的立式機(jī)組,水輪機(jī)型號(hào)為HL240-LJ-140,軸承采用巴氏合金軸瓦浸油式稀油軸承。發(fā)電機(jī)型號(hào)為TS325/36-20,額定功率4000kW·h,額定電壓6300V,額定電流366A。
2號(hào)機(jī)組上導(dǎo)瓦溫及上導(dǎo)油槽油溫偏高問(wèn)題已有十多年的歷史,隨著運(yùn)行時(shí)間增加,上導(dǎo)瓦溫過(guò)高問(wèn)題日益明顯,溫度記錄見表1。在2014年機(jī)組增效擴(kuò)容改造過(guò)程中,瓦溫偏高問(wèn)題尤為凸顯,亟待解決。
表1 處理前2號(hào)機(jī)組瓦溫記錄(2012年5月20日)
2引起上導(dǎo)瓦溫度過(guò)高的原因分析
導(dǎo)致上導(dǎo)軸瓦溫度過(guò)高的原因很多,應(yīng)根據(jù)機(jī)組運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)、潤(rùn)滑油油質(zhì)、瓦溫升高過(guò)程是迅速上升還是逐漸上升等進(jìn)行綜合判斷。本文主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析判斷。
2.1冷卻水系統(tǒng)冷卻效果不好
a.冷卻器或冷卻水管路結(jié)垢,以及冷卻水管路不通暢,冷卻水異常使熱油的熱量無(wú)法通過(guò)冷卻器帶走,導(dǎo)致油溫、瓦溫整體上升。
b.技術(shù)供水壓力不足,冷卻水壓力和流量小,都會(huì)影響冷卻效果,造成瓦溫過(guò)高。
2.2機(jī)組上導(dǎo)油槽內(nèi)潤(rùn)滑油的影響
a.油槽內(nèi)潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑效果及流動(dòng)性的影響。軸瓦及導(dǎo)瓦在運(yùn)行中,潤(rùn)滑油的作用是潤(rùn)滑、散熱。當(dāng)機(jī)組在旋轉(zhuǎn)時(shí),潤(rùn)滑油在軸與軸瓦之間形成了一定厚度的油膜,使軸與瓦之間的摩擦由固體摩擦變?yōu)橐后w摩擦。由于液體摩擦的摩阻力僅為固體摩擦的摩阻力的幾十分之一至百分之一,這樣軸與瓦的摩擦所產(chǎn)生的熱量將大大減少。并且所生成的少部分熱量又及時(shí)通過(guò)潤(rùn)滑油的循環(huán)流動(dòng)帶了出去,使軸瓦溫度保持在允許的范圍內(nèi)。若潤(rùn)滑效果及流動(dòng)性不好,勢(shì)必導(dǎo)致溫度升高。
b.機(jī)組上導(dǎo)瓦的油浸高度必須滿足機(jī)組運(yùn)行要求,油位過(guò)高或過(guò)低,均不利于熱傳導(dǎo),都會(huì)對(duì)上導(dǎo)油槽油溫及上導(dǎo)瓦溫造成影響。
c.機(jī)組運(yùn)行中,使用的潤(rùn)滑油的牌號(hào)必須相符。不同轉(zhuǎn)速的機(jī)組使用的牌號(hào)不同,當(dāng)用油牌號(hào)不符時(shí),油的黏度就不一樣,油膜形成的厚度也不一樣,摩擦阻力增加,熱量也會(huì)增多,上導(dǎo)軸瓦的溫度隨之升高。
d.油質(zhì)對(duì)瓦溫的影響很大。水冷卻器漏水,水就會(huì)進(jìn)入油中,油發(fā)生乳化,不但促進(jìn)了油的氧化,還會(huì)增加油的酸性及腐蝕性。油內(nèi)進(jìn)入灰塵、雜質(zhì),油質(zhì)也會(huì)劣化,潤(rùn)滑油異常會(huì)使瓦面油流不暢和油膜形成得不充分,從而加劇了瓦面摩擦,也使熱量無(wú)法通過(guò)油流有效帶出,導(dǎo)致瓦溫升高。
2.3上導(dǎo)瓦本身造成的影響
a.上導(dǎo)軸瓦有鼓包或凸點(diǎn)、瓦面有磨損,以及瓦面研磨不均勻均會(huì)導(dǎo)致瓦面局部受力過(guò)大,造成瓦溫偏高。
b.機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中,上導(dǎo)瓦與軸的接觸點(diǎn)、面少,造成瓦溫升高。
2.4機(jī)組振動(dòng)、主軸擺度大、軸瓦間隙調(diào)整不均的影響
a.機(jī)組振動(dòng)和擺度與瓦的安裝質(zhì)量密切相關(guān)。機(jī)組振動(dòng)和擺度主要有電磁、機(jī)械、水力三個(gè)方面影響因素,在機(jī)組振動(dòng)和擺度較大情況下,上導(dǎo)瓦最大擺度如果超過(guò)安裝時(shí)的瓦間隙,將導(dǎo)致上導(dǎo)瓦載荷增大,受力不均。同時(shí)由于主軸擺度大,潤(rùn)滑油的油膜受到一定程度的破壞,散熱量不夠。此時(shí)瓦溫迅速上升,并在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到報(bào)警值。機(jī)組在正常工況運(yùn)行、振動(dòng)擺度良好時(shí),上導(dǎo)瓦本身的發(fā)熱量不會(huì)異常增大。
b.軸瓦間隙調(diào)整不均,造成瓦局部受力過(guò)大引起軸瓦溫度偏高。
2.5機(jī)組同心度的影響
機(jī)組同心度直接影響機(jī)組的擺度大小,對(duì)推力瓦瓦溫影響巨大。不論是兩軸(發(fā)電機(jī)軸、水輪機(jī)軸)不同心,還是軸與鏡板、軸與推力頭不同心,在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中都會(huì)使瓦溫升高。
2.6其他因素的影響
測(cè)溫電阻是水電站重要的傳感器,測(cè)溫電阻性能不穩(wěn)定、可靠性差是非常普遍的問(wèn)題,由于性能不穩(wěn)定導(dǎo)致溫度信號(hào)誤報(bào),將造成瓦溫過(guò)高。
3柴河電站上導(dǎo)瓦溫度過(guò)高的原因分析及處理方法
根據(jù)柴河電站實(shí)際情況,導(dǎo)致柴河電站2號(hào)機(jī)組上導(dǎo)瓦溫度過(guò)高的原因主要有以下幾種。
3.1冷卻水系統(tǒng)冷卻效果不好導(dǎo)致瓦溫升高
在分析柴河電站2號(hào)機(jī)組上導(dǎo)瓦瓦溫過(guò)高原因時(shí),初步懷疑是冷卻水系統(tǒng)冷卻效果不好,不能滿足冷卻需求。
處理辦法及效果:
a.用管道清洗劑對(duì)2號(hào)機(jī)組的上導(dǎo)冷卻管路包括冷卻器進(jìn)行清洗,沖出管道雜質(zhì)。處理后轉(zhuǎn)機(jī)試驗(yàn),瓦溫?zé)o改善。
b.改變上導(dǎo)冷卻水供水管路,將彎曲管路改成直通管路,最大限度消除冷卻水流道對(duì)水流流速的影響。調(diào)整冷卻水供水閥到全開位置,增大供水壓力。處理后轉(zhuǎn)機(jī)試驗(yàn),瓦溫?zé)o改善。
c.利用紅外測(cè)溫儀,測(cè)量上導(dǎo)冷卻水進(jìn)水管及出水管的溫度,經(jīng)多次測(cè)量,進(jìn)出水管溫差都在3.5℃左右,說(shuō)明冷卻器冷卻效果良好,帶走了大部分熱量。
得出結(jié)論:上導(dǎo)冷卻水冷卻效果及技術(shù)供水壓力均滿足要求,管路流道通暢。冷卻水系統(tǒng)冷卻效果不好并非導(dǎo)致柴河電站2號(hào)機(jī)組上導(dǎo)瓦溫過(guò)高的根本原因。
Long(1985),prabhu(1987),Nunan(1980),Willis(1996),skehan(1998),J.Richards(2000),Littlewood等這些世界著名的語(yǔ)言學(xué)家及教學(xué)法專家對(duì) “任務(wù)”下了不同的定義。他們?cè)诙x中分別指出:所謂“任務(wù)’,簡(jiǎn)言之,就是“做事”。Nunan進(jìn)一步指出“任務(wù)”不僅是課堂行動(dòng)中的方法手段,而且是核心的課程規(guī)劃工具。[2]
3.2油槽內(nèi)潤(rùn)滑油油質(zhì)油位、潤(rùn)滑效果及流動(dòng)性不好導(dǎo)致瓦溫升高
潤(rùn)滑油在軸瓦運(yùn)行中的潤(rùn)滑效果及流動(dòng)性是影響瓦溫的重要因素。2號(hào)機(jī)組在檢修過(guò)程中上導(dǎo)油槽長(zhǎng)時(shí)間暴露在外,油內(nèi)極易進(jìn)入灰塵、雜質(zhì),使油變質(zhì)劣化。潤(rùn)滑油的油質(zhì)不好、潤(rùn)滑效果及流動(dòng)性不好將導(dǎo)致瓦溫升高。
處理辦法及效果:
a.為上導(dǎo)油槽更換對(duì)應(yīng)牌號(hào)的新油,并加到合適油位。轉(zhuǎn)機(jī)試驗(yàn),更換新油后瓦溫并沒(méi)有得到明顯改善。
b.為增大油槽內(nèi)透平油的潤(rùn)滑效果和流動(dòng)性,重新用芬荃布板做上導(dǎo)油槽冷熱油的導(dǎo)流板,使冷熱油很好地分開,讓所有的熱油盡量流過(guò)冷卻器以降低油溫,冷油再?gòu)挠团璧牡撞苛鬟M(jìn)各部瓦,以達(dá)到很好的降低瓦溫的效果。開機(jī)試轉(zhuǎn)3h后發(fā)現(xiàn)上導(dǎo)瓦溫依舊偏高,且溫升仍很快。
得出結(jié)論:油槽內(nèi)透平油油位油質(zhì)良好,潤(rùn)滑效果及流動(dòng)性良好,潤(rùn)滑油的因素并不是造成2號(hào)機(jī)組瓦溫偏高的根本原因。
3.3上導(dǎo)瓦本身存在問(wèn)題造成瓦局部受力過(guò)大,引起上導(dǎo)軸瓦溫度偏高
柴河電站2號(hào)機(jī)組上導(dǎo)軸瓦為兩瓣合成整圓的結(jié)構(gòu),以止口與軸承底壓配合,并用螺釘固定,調(diào)整量較小。若上導(dǎo)軸瓦本身存在問(wèn)題與缺陷就會(huì)導(dǎo)致瓦溫偏高。
打瓦新工具圖
處理辦法及效果:采用成熟打瓦新工藝(見下圖),用一個(gè)特制的專用工具進(jìn)行打瓦,打瓦的三角尖部迎著軸的旋轉(zhuǎn)方向,三角形的底邊為平行軸的方向,當(dāng)油進(jìn)入瓦后,被垂直邊擋住進(jìn)入瓦坑,即在實(shí)際運(yùn)行中瓦內(nèi)的存油量增多,在降低了運(yùn)行瓦溫的同時(shí)也增加了瓦的使用壽命。打完瓦后再上發(fā)電機(jī)及水輪軸上進(jìn)行細(xì)仔地研瓦,把凸起的高點(diǎn)刮去,按規(guī)范要求每平方厘米有3~4個(gè)接觸點(diǎn)。對(duì)瓦進(jìn)行處理后,轉(zhuǎn)機(jī)試驗(yàn),瓦溫?zé)o明顯改善。
得出結(jié)論:利用新式打瓦技術(shù)對(duì)瓦面進(jìn)行處理,在一定程度上緩解了瓦溫偏高的問(wèn)題,但并未從根本上解決問(wèn)題。上導(dǎo)瓦本身不存在問(wèn)題,其不是造成2號(hào)機(jī)組瓦溫偏高的根本原因。
3.4機(jī)組振動(dòng)、擺度超標(biāo)或軸瓦間隙調(diào)整不均,造成部分瓦局部受力過(guò)大引起軸瓦溫度偏高
水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中,多種原因都會(huì)引起機(jī)組振動(dòng)。若機(jī)組振動(dòng)或軸瓦間隙調(diào)整不均,主軸擺度將會(huì)增大,會(huì)對(duì)軸瓦產(chǎn)生沖擊力,使主軸與軸瓦的摩阻力增大,導(dǎo)致軸瓦溫度上升。
處理辦法及效果:
a.機(jī)組振動(dòng)與機(jī)組運(yùn)行工況有關(guān),對(duì)造成機(jī)組振動(dòng)的因素進(jìn)行排查,可排除工況異常的可能性。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)正常,無(wú)導(dǎo)水葉錯(cuò)位現(xiàn)象,機(jī)組各部實(shí)際振動(dòng)、擺度正常,電氣、機(jī)械其他各方面無(wú)異常。
b.對(duì)機(jī)組大軸進(jìn)行了多次盤車處理,并記錄數(shù)據(jù),進(jìn)行分析。每次盤車都對(duì)瓦間隙進(jìn)行調(diào)整,并進(jìn)行轉(zhuǎn)機(jī)試驗(yàn),瓦溫高問(wèn)題并沒(méi)有得到改善。
c.由于下導(dǎo)瓦運(yùn)行溫度一直較低,穩(wěn)定瓦溫為37℃,考慮讓下導(dǎo)瓦分擔(dān)一部分上導(dǎo)瓦的承載力,以便降低上導(dǎo)瓦的瓦溫。原瓦的X方向及Y方向的單面間隙為0.08mm,調(diào)整瓦間隙為0.05mm。開機(jī)再試瓦溫,下導(dǎo)瓦的穩(wěn)定瓦溫為41℃,比較理想,但上導(dǎo)瓦溫依然偏高,沒(méi)有從根本上解決上導(dǎo)瓦溫高的問(wèn)題(見表2)。
表2 柴河水庫(kù)電站2號(hào)機(jī)組處理后發(fā)電機(jī)
得出結(jié)論:經(jīng)過(guò)多次盤車及瓦間隙調(diào)整和轉(zhuǎn)機(jī)試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)機(jī)組振動(dòng)、擺度超標(biāo)或軸瓦間隙調(diào)整不均不是造成上導(dǎo)瓦溫偏高的根本原因。
3.5推力頭、鏡板與軸不同心導(dǎo)致上導(dǎo)軸瓦溫度偏高
在推力頭及鏡板的結(jié)合處加裝4塊百分表,測(cè)量驗(yàn)證機(jī)組推力頭、鏡板與軸的同心度,新加工的鏡板和推力不同心度最大差0.19mm。同時(shí)發(fā)現(xiàn)推力頭也是橢圓的。
處理辦法及效果:對(duì)推力頭和鏡板進(jìn)行返廠再加工,經(jīng)實(shí)測(cè)推力頭和鏡板的橢圓度單邊相差為0.13mm,上車床找正后進(jìn)行加工,雙邊共加工掉0.26mm。對(duì)加工后的推力頭和鏡板進(jìn)行回裝,開機(jī)試轉(zhuǎn)。試轉(zhuǎn)效果非常明顯,上導(dǎo)油槽油溫和上導(dǎo)瓦的瓦溫全部降低。穩(wěn)定瓦溫分別為推力1號(hào)瓦為41℃,推力2號(hào)瓦為40℃,上導(dǎo)瓦為50℃,下導(dǎo)瓦為52℃,下導(dǎo)油為47℃,水導(dǎo)為17℃,巡檢推力1為40.9℃,巡檢推力2為40℃,上導(dǎo)瓦為44.7℃,上導(dǎo)油為38.5℃,下導(dǎo)瓦為43.6℃。各部瓦溫穩(wěn)定后,又持續(xù)轉(zhuǎn)機(jī)4h,各部瓦溫?zé)o變化(見表3、表4)。
表3 處理后瓦溫記錄(2015年5月24日)
得出結(jié)論:柴河電站2號(hào)機(jī)組上導(dǎo)瓦溫偏高的根本原因是推力頭、鏡板與軸不同心,運(yùn)行過(guò)程中上導(dǎo)瓦局部受力大,導(dǎo)致瓦溫偏高。
表4 柴河水庫(kù)電站2號(hào)機(jī)組推力頭及鏡板處理后
4結(jié)語(yǔ)
水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中,引起軸瓦溫度上升的原因很多,正確判斷出原因是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。檢修人員應(yīng)根據(jù)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行狀況對(duì)引起機(jī)組上導(dǎo)瓦溫過(guò)高的原因進(jìn)行綜合分析及判斷,找出軸瓦溫度升高的根本原因。然后采取不同方法進(jìn)行處理,保證軸瓦運(yùn)行溫度在允許的范圍內(nèi),以確保機(jī)組的安全運(yùn)行。柴河電站2號(hào)機(jī)組在不斷的分析和試驗(yàn)中,瓦溫高的問(wèn)題最終得以解決。
參考文獻(xiàn)
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Analysis on the reasons of high upper guide bearing metal temperature with Chaihe hydropower station as an example and their treatment methods
JI Qingzhou1, WEI Wentian1, ZOU Jianfei2
(LiaoningChaiheReservoirAdministration,Tieling112000,China;LiaoningWaterConservancyEngineeringQualityandSafetySupervisionCenterStation,Shenyang110000,China)
Abstract:There are many reasons to upper guide bearing metal temperature increase in the operation of hydroelectric generating set. The correct judgment of reasons for too high upper guide bearing metal temperature is the key to solve problems. The overtemperature problem of upper guide bearing oil groove and upper guide bearing metal in Chaihe Hydropower Station No.2 unit are existed. In the paper, reasons to upper guide bearing metal temperature are analyzed. Chaihe Hydropower Station No.2 unit is adopted as an example for describing the reasons and treatment methods of high upper guide bearing oil groove temperature and high upper guide bearing metal temperature in detail.
Key words:hydropower station; overtemperature of guide bearing metal; reason analysis; treatment methods
DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2016.05.016
中圖分類號(hào):TV734
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
文章編號(hào):1673-8241(2016)05- 0053- 04