溧陽抽水蓄能電站發(fā)電電動機(jī)推力及下導(dǎo)組合軸承結(jié)構(gòu)及其運(yùn)行性能

王小建，肖先照，宗樹冬

(江蘇國信溧陽抽水蓄能發(fā)電有限公司，江蘇溧陽213334)

1 工程概況

推力及下導(dǎo)組合軸承是抽水蓄能發(fā)電電動機(jī)常用的結(jié)構(gòu)形式，廣泛運(yùn)用于半傘式機(jī)組，如白蓮河、蒲石河、響水澗等蓄能機(jī)組中。推力及下導(dǎo)組合軸承是發(fā)電電動機(jī)中至關(guān)重要的部分，其運(yùn)行的穩(wěn)定性直接決定機(jī)組運(yùn)行的安全性。最近幾年，國內(nèi)抽水蓄能發(fā)電電動機(jī)組推力軸承甩油問題、油霧問題、推力瓦溫偏高問題、外循環(huán)系統(tǒng)振動和噪聲等問題頻出[1-3]。這些問題給電站電力生產(chǎn)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(jī)容量為250 MW的混流可逆式水泵水輪機(jī)-發(fā)電電動機(jī)組，為哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)。發(fā)電機(jī)為立軸半傘式全空冷發(fā)電電動機(jī)，型號為SFD250—20/7500。本文以溧陽抽水蓄能機(jī)組發(fā)電電動機(jī)推力及下導(dǎo)組合軸承裝配結(jié)構(gòu)特征和運(yùn)行性能為研究對象，分析處理了機(jī)組運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題。

溧陽抽水蓄能發(fā)電電動機(jī)推力軸承、下導(dǎo)軸承位于轉(zhuǎn)子下方，下機(jī)架油槽內(nèi)，采用的是推力和下導(dǎo)軸承組合體共用一個油槽的結(jié)構(gòu)。機(jī)組額定轉(zhuǎn)速為300 r/min，飛逸轉(zhuǎn)速為475 r/min，推力負(fù)荷為815 t，潤滑油為46號汽輪機(jī)機(jī)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(tǒng)，采用單波紋彈性油箱的支撐方式，此結(jié)構(gòu)能自動平衡瓦間負(fù)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(zhuǎn)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(cè)面兼作下導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子軸領(lǐng)面，下導(dǎo)瓦的支撐為球面支柱加調(diào)整墊片結(jié)構(gòu)，配置16塊巴士合金導(dǎo)瓦。推力軸承的潤滑油循環(huán)方式為外加泵外循環(huán)。推力軸承具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 推力及下導(dǎo)組合軸承裝配

2 推力軸承運(yùn)行性能

溧蓄機(jī)組彈性油箱支撐的雙向推力軸承在設(shè)計初級階段就在哈電推力軸承試驗(yàn)臺上進(jìn)行了1∶1模擬試驗(yàn)[8]，測量了油膜厚度，瓦溫度分布和軸承損耗等重要參數(shù)，并將測量值與計算值進(jìn)行了對比，對推力軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，為機(jī)組運(yùn)行的可靠性提供了前提保證。機(jī)組從調(diào)試階段，再到投入商業(yè)運(yùn)行1年多來，機(jī)組推力及下導(dǎo)組合軸承整體運(yùn)行穩(wěn)定可靠，推力瓦溫，下導(dǎo)瓦溫，油槽油溫，外循環(huán)裝置循環(huán)油流量，機(jī)組的振動和擺度等各項性能指標(biāo)滿足設(shè)計以及合同要求。6號機(jī)組抽水熱穩(wěn)定后下導(dǎo)瓦溫最高66.25 ℃，最低57.52 ℃，12塊瓦溫平均值51.62 ℃，停機(jī)值75 ℃，熱油溫度32.68 ℃，進(jìn)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(jī)值80，熱油溫度26.32 ℃，進(jìn)水溫度14.36 ℃。表1為4號機(jī)組運(yùn)行振動、擺度數(shù)據(jù)。

3 問題及處理

溧陽抽水蓄能電站6臺機(jī)組在調(diào)試及投入商業(yè)運(yùn)行后，相繼出現(xiàn)了一些問題，通過技改將這些問題處理，具體如下：

(1)調(diào)試期間，推力外循環(huán)系統(tǒng)油泵出現(xiàn)泵振動和噪聲超標(biāo)的問題，經(jīng)分析為油槽相對較小，泵循環(huán)油流量較大，油槽內(nèi)潤滑油混雜的氣泡進(jìn)入泵內(nèi)，潰滅導(dǎo)致泵振動和噪聲。解決方案為增加變頻裝置改變泵電機(jī)轉(zhuǎn)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(jī)組運(yùn)行振動、擺度數(shù)據(jù) μm

(2)3號機(jī)組調(diào)試期間，推力外循環(huán)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(wǎng)。

(3)調(diào)試及投入商業(yè)運(yùn)行后，3臺機(jī)組出現(xiàn)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(dǎo)組合軸承測溫電阻引線出現(xiàn)斷裂或屏蔽層被磨損。分析原因?yàn)橐€在油循環(huán)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(hù)。

(5)2號機(jī)組推力瓦裝配中推力薄瓦和托瓦產(chǎn)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(cè)擋板在徑向分力的作用下發(fā)生彎曲變形，致使推力薄瓦產(chǎn)生位移。解決方案為將內(nèi)外側(cè)擋板材質(zhì)由Q235B換為Q345B，厚度由10 mm更換為20 mm。運(yùn)行結(jié)果表明，此方案安全可靠。

4 結(jié) 語

盡管6臺機(jī)組在調(diào)試和投入商業(yè)運(yùn)行后出現(xiàn)了一些問題，但是技改后6臺機(jī)組推力軸承性能優(yōu)越，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。由此可知：

(1)溧蓄推力及下導(dǎo)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(tǒng)，采用外加泵外循環(huán)的冷卻方式，推力頭側(cè)面兼作下導(dǎo)軸領(lǐng)面，下導(dǎo)和推力軸承共用一個

油槽結(jié)構(gòu)的合理性。

(2)作為雙向推力軸承的單波紋彈性油箱支撐結(jié)構(gòu)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(nèi)。與帶負(fù)荷傳感器的支柱螺釘結(jié)構(gòu)相比各方面優(yōu)點(diǎn)突出。

(3)在設(shè)計初期對推力及下導(dǎo)組合軸承在試驗(yàn)平臺上進(jìn)行模擬試驗(yàn)，測量相關(guān)性能參數(shù)，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化是機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定的前提保證。

(4)溧陽抽水蓄能電站機(jī)組推力及下導(dǎo)組合軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計特點(diǎn)，安裝、調(diào)試過程，運(yùn)行性能以及相關(guān)問題的分析和處理對豐寧、敦化、荒溝等抽水蓄能機(jī)組具有參考價值。