水轮发电机使用弹性金属塑料推力瓦应注意的问题

水轮发电机使用弹性金属塑料推力瓦应注意的问题

王保成，王威

（葛洲坝水力发电厂，湖北宜昌443002）

关键词：水轮发电机；推力轴承；弹性金属塑料轴瓦；葛洲坝水电厂

摘要：针对葛洲坝2号机组推力轴承更换弹性金属塑料瓦后，发生的三次烧损情况及处理过程，提出了弹性金属塑料推力瓦使用时应注意的问题，如加强巡检，重视油槽油位、油温，推力瓦温等的变化，发现异常及时停机检查；量化塑料瓦的质量控制；严格执行塑料瓦推力轴承安装、检修工艺标准；在安装、检修后首次起动、带负荷运行时，需详细记录机组运行参数，及相关非电量检测数据等。

葛洲坝电厂2号机组的发电机型号为TS1760／200－110，推力轴承为平衡块支撑的双层瓦（托瓦加薄瓦）结构，采用自循环冷却方式，由20个抽屉式冷却器进行热油冷却。于1981年12月27日正式投产运行至1991年5月，该推力轴承曾经多次出现烧瓦事故，故电站将原钨金瓦更换为从俄罗斯引进的、弹性金属塑料推力瓦(以下简称塑料瓦)，并取消了原钨金瓦的清洁水冷却系统和高压油顶起系统。改造后推力轴承运行效果良好。

1 塑料瓦3次烧损情况

(1)第1次烧损。2号机组运行至1996年12月机组进行大修。大修后甩负荷试验，72 h试运行，机组的推力轴承运行温度均正常。此后，该机组一直停机备用。1997年1月31日9时02分2号机自动开机干燥，9时04分并网带90 MW负荷，发现10号推力轴的瓦温突然迅速升至76℃，此时手动解除2号机温度保护，并将负荷减至空载，10时30分停机。

经拆卸检查，发现塑料瓦已全部烧损。其中10号瓦小头左角有18 mm2的塑料瓦面撬起，并有1块瓦面脱落于两瓦间隔之间，邻近的3块瓦已磨损较深，瓦基铜丝已外露。镜板有2圈较严重的拉痕，手感有毛刺及高点。油槽中布满絮状氟塑料物。

经确认原塑料瓦已经不能使用，分析认为，事故原因为10号瓦由于小头左侧粘接不良，在顶转子时翘起，运行中磨擦脱落，外露的铜丝及脱落的氟塑料物将瓦面及镜板磨损。4号瓦也严重磨损报废，另外16块瓦在表面清理时，也均有不同程度的铜丝外露，故全套瓦报废。后换用一套葛洲坝电厂检修公司自制的塑料推力瓦，镜板镜面由人工进行打磨抛光处理，并按检修规程安装调整推力轴承。

(2)第2次烧损。1997年2月17日，2号机开机试运行，带负荷20 min左右，

瓦温偏高退出运行，经检查发现推力瓦再次烧损，由于停机迅速，镜板表面没有进一步磨损。现场技术人员认为推力薄瓦的机械变形及热变形大，为改善瓦的受力状况，决定在托瓦下面增加托盘支撑，镜板镜面又经人工研磨抛光处理，并再次更换一套塑料推力瓦。

(3)第3次烧损。2号机第2次更换推力瓦后于1997年3月25日开机试验，空载运行3 h，带80 MW负荷，40 min后瓦温偏高停机，发现弹性金属塑料推力瓦第3次烧损。瓦面损伤状况与第2次相同，且损伤部位与镜板磨伤部位吻合。

2处理措施

3次瓦面磨损部位与镜板磨损部位吻合，表明镜面质量已严重下降，且有可能产生变形，影响油膜形成，瓦面局部产生干磨擦，因此必须对镜板进行彻底维修。

推力镜板直径4 200 mm，重22.5 t，返厂检修运输有困难且工期很长。经研究选定在武汉由精度较高的CKX53150型15 m数控立车加工镜板。

加工程序及技术要求为：①先将8个垫筒研磨合格；②将镜板背面精磨后与垫筒贴合，用0.02 mm塞尺检查不得通过；③镜板先精磨至所有伤痕消失；

④然后用专用磨具抛光处理。

经处理后，2号机于1997年6月24日全部回装完毕，6月28日一次起动成功，带额定负荷170 MW，推力瓦最高温度43.01℃，最低瓦温42.01℃。各部摆度、振动均正常。

3运行中应注意的问题

塑料推力瓦的引进及应用，突破了钨金瓦运行的若干禁区，简化了设备结构，方便了机组起动、运行和停机操作，提高了推力轴承的承载能力。但是，由于过去对塑料瓦的技术研究不够，再加上运行管理经验不足，致使镜板损伤。

近年来葛洲坝电厂已有多台机组使用塑料推力瓦，积10多年的运行检修经验，对使用塑料推力瓦的机组运行与检修也作了一些规定，可供参考。

3.1 巡回检查

(1)巡检时，应记录油槽油位、油温、瓦温的最大值、最小值及平均值。

(2)油温、瓦温比正常值高4～5℃，应查找原因，如确信不存在环境、气温、水温等因素的影响或测温装置故障时，应停机进行检查。

(3)瓦间温差突然增大3～5℃，如确信不是由于测温装置及个别油冷却器堵塞所致，应停机检查。

3.2对塑料瓦推力轴承的安装、检修要求

（1）配备塑料瓦的推力轴承，其安装、检修工艺与配备巴氏合金的推力轴承类同。

（2）检修前，应对其运行状况进行分析，如瓦温、油温逐年上升或瓦间温差大，应对瓦温异常的轴瓦作重点分析，提出检查处理方案。

（3）机组大修时塑料瓦应全部抽出检查，测量瓦面和塑料层（含弹性层）厚度，检查项目为：①塑料层与钢基局部脱壳；②表面出现裂纹或瓦面凸凹不平；

③表面铜丝裸露又无法处理；④表面磨损量超过出油边斜面的一半，而又无法修复，且停机前瓦温始终不正常；⑤深度为0.2 mm的表面划痕每套轴瓦上超过4条，或在每块轴瓦上超过1条，长度超过50 mm；

（4）氟塑料轴瓦出现下列缺陷，经处理仍可使用。①深度为0.20 mm 长度不超过50 mm的表面划痕每块轴瓦上不超过1条，每套轴瓦不超过4条的；

②经处理后，每块瓦上连续的水平划痕深度不超过0.05 mm，边缘部分长度不超过20 mm；在相邻水平划痕之间距离不小于3.5 mm，总面积不超过轴瓦面积15％的；③瓦面个别铜丝裸露，用平头和圆头工具能将其轻轻敲入，且低于工作面1 mm以下的；④个别硬物嵌于表面，取出后并未穿透氟塑料层，且直径小于2 mm的。

（5）新安装的塑料瓦，各轴瓦偏心距的偏差不应超过1.5％，否则，应进行处理，同时应测量轴面形状及几何尺寸，并做好记录。

（6）轴瓦与托瓦应接触良好，在未加荷载时，接触面的间隙以0.03 mm 塞尺检查通不过为准，不允许接触面有不平的现象；加转动部分重量后，接触面以0.02 mm塞尺检查通不过为准。否则，要研磨接触面，接触点至少应达到1点／cm2。

（7）塑料轴瓦对镜板的要求与巴氏合金轴瓦类同。表面粗糙度不应低于0.4 μm（9），较差部位面积不超过镜板总面积的10％，如低于0.8 μm(8)，应对镜板进行研磨处理。

（8）塑料轴瓦的推力轴承经检修或连续停机超过15 d需顶转子，使轴瓦与镜板间建立起油膜后方可起动机组。

（9）顶转子之前，应在油槽上盖与推力头之间架设2块百分表，90°方向布置，以监视转子顶起的实际高度，推力头与油槽上盖相对上升高度应＞5 mm、＜10 mm，且需停留10 min以上，保证瓦面形成起动所需的静压油膜。

（10）每块轴瓦安装均应经过筛选，测温电阻应固定牢靠。

（11）冷、热油温测量不应少于4个点，冷热油温测点布置应能真实反映冷、热油的温度值。

（12）新安装或经检修后的塑料瓦的推力轴承机组，第一次起动至带负荷正常运行，检修人员应做瓦温、油温、油位、水头、导叶开度、轮叶角度等的详细记录，发现异常情况应及时通知运行人员停机检查。

参考文献