白龙电站机组推力头损坏的原因分析及处理

白龙电站机组推力头损坏的原因分析及处理

王松林

(宝珠寺水力发电厂,四川广元628003)

摘要：从白龙二级电站摆度超标推力头损坏报废的实际出发,分析推力头损坏的主要原因,阐述处理的主要过程。基于推力轴承运用了弹性塑料瓦,提出了改变推力头和镜板之间加绝缘垫的典型结构,避免其把合螺栓易松动造成推力头损坏的处理方案。处理过程中因安装高程问题只能进行柔性盘车。如何判断柔性盘车数据是否合格,在本次处理中进行了成功的实践。

关键词：白龙电站;机组;推力头;损坏;处理

1概述

白龙水电站为渠道引水式发电站,位于宝珠寺水电站右岸,是利用宝珠寺水电站工业引水进行发电的水电工程。电站分白龙一、二级两个电站,各装机1台,单机容量6.0 MW。1998年5月1日一级站正式并网发电,7月底二级站并网发电。电站由国电公司西北勘测设计研究院设计,中国水电第五工程局施工,水轮发电机组由重庆水轮机厂制造。

白龙电站水轮发电机组为悬吊式,转子重量35 t;上导轴承和推力轴承安装在上机架上,共用一个油槽,上导瓦架通过销子和螺栓固定在上机架上,下导轴承安装在下机架上。推力轴承采用扇形氟塑料轴瓦加橡皮垫支撑方式,共6块轴瓦。上导轴承和下导轴承采用巴氏合金轴瓦,各8块,均采用支柱螺栓支撑结构,水导轴承采用筒式轴瓦。机组参数如下: 水轮机型号:HLD75-LJ-155;

发电机型号:SF7000-18/3250;

设计水头:44 m;

额定流量:16 m3/s;

额定转速:333.3 r/min;

飞逸转速:728 r/min;

水轮机额定出力:6.25 MW;

发电机额定功率:7 MW。

2问题的提出

2.1投运后运行情况

白龙电站投运后基本能安全、稳定、满载运行。但在2001年5月发现二级站机组上摆度超标。

2.2大修前二级站运行情况

6月底大修前,上导摆度达1.0 mm,水导摆度0.15 mm,机组负荷变化时各部摆度无明显变。各轴承最高瓦温41℃。

2.3二级站各导轴承检查情况

上导轴瓦双侧间隙在0.33～0.43 mm之间,超过设计要求的0.20～0.24 mm;且上导瓦架松动,大部分螺栓可以用手旋动。下导轴瓦双侧间隙在 1.1～1.3 mm之间,远大于设计要求的0.20～0.24 mm;下导轴承抗重螺栓的螺帽无锁紧装置。筒式水导轴瓦单侧间隙大于0.10 mm,

基本符合设计要求,瓦架无松动。

2 4二级站大修时检查发现推力头报废

推力头与镜板的把合螺栓严重松动,有的可用手旋出;推力头与镜板的4个绝缘定位销子的绝缘套管均断裂;推力头与镜板之间2 mm厚的绝缘垫完全消失,接触面有严重磨蚀现象,镜板背面最深处约0.8 mm;推力头上有20 mm深的裂纹2条,总长度约800 mm;推力瓦的定位销孔严重变形;油槽油已变黑。检查情况表明:推力头已报废,需重新加工一个,镜板及推力轴瓦需返厂处理。

2.5一级站机组情况

2001年10月22日,在白龙一级站上导冷却器漏水处理过程中,对白龙一级站推力头与镜板部分进行了详查,发现推力头与镜板的把合螺栓严重松动;推力头与镜板之间1/3～1/2的周长有0.15 mm的间隙,0.5 mm厚的绝缘垫已基本被磨蚀光;推力头与镜板接触面有较严重磨蚀现象,油槽油已变黑。检查情况表明:推力头及镜板需返厂处理。

从一、二级站发现的问题可以看出,白龙电站推力头与镜板部分的结构存在一定问题,需设法解决;否则每台机组每年都需大修一次才能基本维护机组安全运行,这显然需要花费大量的人力、物力并影响机组的正常发电,是很不经济的。

3推力头等部件损坏原因分析及对策

3.1机理探讨

3.1.1假设一:镜板受力产生变形

在机组运行过程中,镜板与推力瓦接触的部分将转子和轴向水推力的巨大重量转移给推力瓦,而不接触部分悬空,这可能引起镜板产生变形。变形可能使推力头——绝缘垫——镜板之间在镜板与推力瓦不接触部分产生很小的间隙。虽然这个间隙只有千分之几mm甚至更小,但油槽中的油将进入这个间隙,并在此处运行至推力瓦上方时被高速挤压出去,会在推力头、绝缘垫、镜板之间的接触面上产生机械磨损、气蚀、微水锤效应、电化腐蚀、化学作用等现象,造成接触面被浸蚀、把合螺栓松动等后果。

3.1.2假设二:把合螺栓松动

假设由于某种原因引起推力头与镜板的把合螺栓松动,把合不紧,机组在网上运行时,网频在50 Hz上下不停的波动,会引起镜板和推力头之间产生相对摩擦运动,导致推力头与镜板之间的绝缘垫片磨损变薄,绝缘定位销子的绝缘套管磨损。同时,绝缘垫片和绝缘定位销的磨损又会使把合螺栓更加松动,使推力头和镜板之间的相对摩擦加剧。如此形成恶性循环,最终导致推力头产生疲劳破坏而报废。

3.2原因分析

3.2.1把合螺栓强度不够

设计中把合螺栓采用的是4 8级M24×70的螺栓,但解体检查时发现8个螺栓有5个长度在74～75 mm之间,3个在72～73 mm之间,螺栓已被拉伸变长变细,说明螺栓强度不够。经实际测量与计算,当螺栓长度达到72 5 mm时,螺栓已碰到螺孔的低部,使螺栓受力发生变化,多受一个向上的力,使螺栓在运行中易松动。

3.2.2绝缘套管易破裂造成把合螺栓易松动

检修中查阅有关资料,对4.8级M24的标准螺栓使用320 N·m的力矩进行把合,发现绝缘套管多数已产生2至4个裂口。绝缘套管破裂后,在机组运行中把合螺栓易产生松动。 3.2.3绝缘垫易被磨蚀引起把合螺栓松动

推力头与镜板间的绝缘垫抗机械磨损、气蚀、微水锤效应等的综合性能低于推力头与镜板所用钢材,比较容易被磨蚀变薄。经计算该螺栓把合时,螺栓拉伸值只有0.03～0.04 mm;绝缘垫一旦变薄,把合力将急剧减小乃至消失,直接导致把合螺栓松动。