某電廠機(jī)組推力軸承瓦磨損分析及處理措施

陳煥忠

（湖北清江水電開發(fā)有限責(zé)任公司，湖北宜昌 443000）

水布埡電廠3號機(jī)組推力軸承為小彈簧支承結(jié)構(gòu)的巴氏合金瓦推力軸承，采用外加泵強(qiáng)迫外循環(huán)冷卻方式。推力瓦和托瓦20塊，每塊瓦內(nèi)徑R1 400 mm，外徑R2 000 mm，厚度50 mm。每塊推力瓦下方布置有92個彈簧束，彈簧束采用彈簧擋塊進(jìn)行固定，推力瓦之間用間隔塊隔開，推力軸承通過推力支撐環(huán)安裝在下機(jī)架中心體油槽內(nèi)［1］，如圖1和圖2所示。

1 背 景

2020年11月機(jī)組C修期間對推力瓦進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)部分推力瓦面存在帶狀磨痕，鏡板狀況良好。2號推力瓦瓦面存在4處帶狀磨痕（見圖3），最靠內(nèi)側(cè)1處磨痕被遮擋，磨痕深度不深，其中自外向內(nèi)第三處磨痕區(qū)域較寬；4號推力瓦瓦表面亦存在4處帶狀磨痕，磨痕位置分布與2號瓦基本一致（見圖4），但4號推力瓦從外向內(nèi)第三處磨痕區(qū)域較2號推力瓦目測深度更深更集中；10號推力瓦表面磨痕區(qū)域與上述兩塊瓦基本一致（見圖5）。用螺旋測微計對瓦面進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)磨痕位置比其他位置厚0.01 mm左右，所有推力瓦出油邊側(cè)的磨痕比進(jìn)油邊側(cè)的磨痕嚴(yán)重（見圖6），鏡板狀況良好（見圖7）［2］。

2 推力瓦面磨損原因分析

針對推力瓦磨損情況，結(jié)合推力軸承結(jié)構(gòu)，下面將從推力軸承性能、高壓油頂起裝置性能、推力軸承運行溫度［3］監(jiān)測三個方面進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和建模分析。

2.1 推力軸承性能分析

推力軸承推力負(fù)荷是2 390 t，額定轉(zhuǎn)速為150 r／min，飛逸轉(zhuǎn)速為295 r／min。推力軸承主要設(shè)計參數(shù)見表1，在額定工況下，穩(wěn)定運行時的軸承性能計算結(jié)果見表2。額定工況下，油膜潤滑參數(shù)、推力軸承及鏡板溫度分布見圖8至圖14。

表1 推力軸承設(shè)計參數(shù)

表2 推力軸承性能計算結(jié)果

根據(jù)推力軸承設(shè)計要求［4］：正常運行最小油膜厚度≥30μm、瓦的檢測溫度≤80℃。非正常運行最小油膜厚度≥20μm、瓦的檢測溫度≤100℃。

結(jié)論：推力軸承計算結(jié)果及各項云圖表明，在各種工況下其最小油膜厚度及瓦溫等主要數(shù)據(jù)符合設(shè)計要求，滿足發(fā)電機(jī)運行要求。

2.2 高壓油頂起裝置性能計算分析

水布埡電站發(fā)電機(jī)采用巴氏合金瓦推力軸承，配備高壓油頂起裝置，高壓油室為環(huán)形溝槽，外徑φ130 mm，內(nèi)徑φ114 mm，溝槽內(nèi)外側(cè)加工緩坡，截面如圖15所示。根據(jù)高壓油室的主要參數(shù)（見表3）和表4推力軸承性能計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)高壓油頂起裝置性能符合設(shè)計頂起高度［5］（頂起量≥0.04 mm）。

表3 高壓油室計算參數(shù)

結(jié)論：高壓油頂起裝置性能符合設(shè)計頂起高度要求（頂起量≥0.04 mm）。

2.3 推力軸承運行溫度監(jiān)測

隨機(jī)選取2021年5月份三次機(jī)組運行期間的溫度進(jìn)行對比分析，見表4推力軸承運行溫度。

表4 推力軸承運行溫度℃

結(jié)論：推力軸承軸瓦最大運行溫度≤設(shè)計運行溫度75℃，平均瓦溫61.9℃，均在正常情況下運行。最高和最低瓦溫差11.2℃，其中4、12、16、20號的瓦溫偏差較大。

3 推力瓦面磨損原因分析結(jié)論

過上述分析可得出如下結(jié)論：

1）機(jī)組額定工況下，推力軸承瓦溫正常、油膜厚度符合設(shè)計要求、推力軸承性能穩(wěn)定。推力軸承的最小油膜厚度0.039 mm＞［0.03 mm］，高壓油頂起裝置的設(shè)計頂起量0.06 mm＞［0.04 mm］，均符合設(shè)計要求，高壓油頂起裝置工作正常。

2）排除推力軸承性能、高壓油頂起裝置性能因素后，結(jié)合表4推力軸承運行溫度中4塊瓦瓦溫偏高的情況，可以確認(rèn)出現(xiàn)這樣的瓦面磨痕，應(yīng)是推力軸承運行期間鏡板與瓦面產(chǎn)生間斷性瞬時摩擦導(dǎo)致。溫度較高的4塊瓦應(yīng)該受力較大，正常運行時其油膜厚度能夠滿足要求，但在高壓油頂起裝置啟動的過程中，這4塊瓦的油膜形成相對滯后，瓦面油膜可能不連續(xù)，機(jī)組轉(zhuǎn)動時，造成瓦面擦傷，進(jìn)而影響到其他瓦，這一過程應(yīng)該是瞬時的，多次累積后就形成了2020年11月機(jī)組C修期間推力瓦檢查發(fā)現(xiàn)的帶狀磨痕情況。

4 處理措施

1）使用刀尺檢查鏡板是否有高點，即使有微小的高點，也要進(jìn)行處理、嚴(yán)格保證鏡板平面度。

2）對所有推力瓦的磨痕進(jìn)行修復(fù)處理，去除高點，使用600目以上的砂紙或百潔布輕磨處理。

3）檢查高壓油頂起裝置管路，保證油路暢通。

4）推力軸承安裝時，檢查推力軸承瓦架平面度、各小彈簧高度以及推力瓦和托瓦的總高度。統(tǒng)計檢查結(jié)果，將高度相近的小彈簧分組使用，將高度較小的彈簧柱與厚度較厚的推力瓦配合使用，將較高的小彈簧與較薄的推力瓦配合使用，適配的小彈簧和推力瓦分散分布，避免推力瓦出現(xiàn)受力不均現(xiàn)象。

5）優(yōu)化機(jī)組開停機(jī)過程中的高壓油頂起裝置運行規(guī)程，適當(dāng)延長開停機(jī)過程中高壓油頂起裝置投入時間，保證推力軸承油膜的形成。

6）2021年機(jī)組檢修期間對處理后的推力軸承瓦跟蹤檢查發(fā)現(xiàn)，處理后的軸瓦未出現(xiàn)新增磨損情況，通過上述措施的實施能夠有效杜絕機(jī)組瓦面磨損缺陷的出現(xiàn)，保障彈簧束支撐結(jié)構(gòu)推力軸承金屬瓦的性能發(fā)揮。