水輪發(fā)電機(jī)組推力瓦磨損原因分析及處理

李有鵬

青崗峽水電站位于青海省互助土族自治縣境內(nèi)大通河干流上，是一座低壩引水徑流式電站。電站設(shè)計(jì)裝機(jī)容量3×12500kw+1×6300kw組成，總裝機(jī)容量為43800KW。4號(hào)機(jī)組設(shè)計(jì)容量為6300kw，為懸吊式機(jī)組，推力瓦為8塊彈性塑料瓦，上導(dǎo)和下導(dǎo)均為6塊鎢金瓦，水導(dǎo)瓦為筒式鎢金瓦。 

一、水輪發(fā)電機(jī)組安裝情況

青崗峽水電站4號(hào)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)的安裝，是在水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪及水輪機(jī)軸整體吊裝到位，水輪機(jī)整體安裝完成后，進(jìn)行定子、下機(jī)架、轉(zhuǎn)子的吊裝工作，最后進(jìn)行上機(jī)架吊裝。推力軸承部分安裝在上機(jī)架上，推力頭的安裝采用熱套法。在推力瓦安裝就位及推力瓦的受力、高程調(diào)整合格后，進(jìn)行機(jī)組盤車工作。盤車采用抱上導(dǎo)瓦的剛性盤車方法。在盤車過程中發(fā)現(xiàn)推力頭絕緣板處和水發(fā)聯(lián)軸處均存在不同程度的折線，根據(jù)盤車采集的數(shù)據(jù)，對(duì)機(jī)組軸線進(jìn)行了處理，處理后的盤車數(shù)據(jù)符合國(guó)標(biāo)及規(guī)范要求，軸線合格。在機(jī)組安裝過程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和《GB8564-2003》的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，安裝數(shù)據(jù)（包括上下止漏環(huán)間隙、發(fā)電機(jī)空氣間隙）符合國(guó)標(biāo)及設(shè)計(jì)圖紙要求。 

二、安裝后設(shè)備運(yùn)行情況

2006年12月11日13時(shí)45分手動(dòng)開機(jī)，開機(jī)后在額定轉(zhuǎn)速下機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，無異音。測(cè)量上機(jī)架處的徑向振動(dòng)為0.02mm，水導(dǎo)處的擺度為0.11mm。推力及上導(dǎo)冷卻器水壓為0.15MPa，運(yùn)行3小時(shí)后，推力瓦溫為20.6℃、20.7℃、20.5℃、20.1℃，上導(dǎo)瓦溫為27.2℃、25.6℃，油溫為16.1℃。推力瓦的瓦溫差別極小，且瓦溫較低。機(jī)組的振動(dòng)、擺度、噪音較小，運(yùn)行情況良好。 

在機(jī)組首次啟動(dòng)成功后，按照《青崗峽電站4號(hào)機(jī)組啟動(dòng)試驗(yàn)大綱》的要求，相繼進(jìn)行了過速115%ne、過速140%ne、空載擾動(dòng)、手自動(dòng)切換、發(fā)電機(jī)零起升壓、假同期等一系列試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均符合國(guó)標(biāo)及規(guī)范要求。機(jī)組運(yùn)行情況良好。

三、機(jī)組72小時(shí)試運(yùn)行情況

2006年12月24日21時(shí)25分，4號(hào)機(jī)組首次并網(wǎng)成功；12月25日0時(shí)19分進(jìn)入72小時(shí)試運(yùn)行。帶負(fù)荷6.3MW時(shí)，推力瓦溫度為24℃、23℃、24℃、23℃。上導(dǎo)瓦溫度為36.60℃、29.60℃，上導(dǎo)油溫為19.30℃；12月26日1時(shí)，試運(yùn)行時(shí)間達(dá)到25小時(shí)，推力瓦溫和上導(dǎo)瓦溫一直穩(wěn)定，推力最高瓦溫24.52℃，上導(dǎo)最高瓦溫36.6℃，無異?，F(xiàn)象；12月27日0時(shí)50分，試運(yùn)行時(shí)間達(dá)到48小時(shí)，推力最高瓦溫47℃，上導(dǎo)最高瓦溫37℃，瓦溫爬升；12月27日2時(shí)13分，推力最高瓦溫52℃，瓦溫繼續(xù)爬升；12月27日4時(shí)00分，推力最高瓦溫54℃，將冷卻水壓調(diào)至0.25MPa，瓦溫繼續(xù)爬升；12月27日4時(shí)17分，推力最高瓦溫58℃，瓦溫繼續(xù)爬升，經(jīng)請(qǐng)示調(diào)度及相關(guān)方領(lǐng)導(dǎo)后，啟動(dòng)緊急停機(jī)流程，機(jī)組停機(jī)。

四、停機(jī)后的設(shè)備檢查情況

機(jī)組事故停機(jī)后，立即對(duì)推力總、供排水系統(tǒng)，油質(zhì)、測(cè)溫等系統(tǒng)進(jìn)行了檢查，除發(fā)現(xiàn)油質(zhì)有明顯的發(fā)黑，油內(nèi)有白色粉狀物外其他均正常，隨之立即組織人力對(duì)4號(hào)機(jī)組上導(dǎo)及推力軸承進(jìn)行了分解檢查，檢查情況如下：①排出的油質(zhì)發(fā)黑，油槽內(nèi)有大量泡沫狀物質(zhì)。②6塊上導(dǎo)瓦鎢金面全部有輕微劃傷。③推力瓦塑料層磨損情況嚴(yán)重，8塊塑料瓦的外圈100mm寬的塑料層磨損嚴(yán)重，露出銅絲，內(nèi)圈100mm寬度的塑料層基本無磨損。④鏡板外圓有100mm寬度的劃傷痕跡，最深處1.5mm。⑤對(duì)推力瓦背的支撐螺栓孔的尺寸進(jìn)行了測(cè)量，螺栓孔到瓦外側(cè)的距離為65mm，螺栓孔到瓦內(nèi)側(cè)的距離為88mm。⑥螺栓孔與瓦兩側(cè)的距離為70mm，尺寸相同，無偏心。⑦塑料層的最大磨損量為4mm。

五、原因分析

1.推力受力調(diào)整。青崗峽4號(hào)機(jī)組推力軸瓦采用八塊推力瓦及八個(gè)剛性支撐，在推力受力調(diào)整時(shí)采用人工錘擊法調(diào)整，先用三角形形狀將三塊瓦水平調(diào)整在合格范圍內(nèi)，再調(diào)整其它幾塊瓦的水平，調(diào)整其它五塊瓦時(shí)在鏡板上方成90°架設(shè)四塊百分表監(jiān)視鏡板的變化情況，百分表無變化。從推力運(yùn)行瓦溫說明，運(yùn)行3小時(shí)后，推力瓦溫為20.6℃、20.7℃、20.5℃、20.1℃，上導(dǎo)瓦溫為27.2℃、25.6℃，油溫為16.1℃。推力瓦的瓦溫溫差極小，且瓦溫較低。運(yùn)行情況良好，推力受力調(diào)整均勻。 

2.油質(zhì)及油槽。在加油前對(duì)桶裝透平油進(jìn)行化驗(yàn)，結(jié)果合格。在開機(jī)前對(duì)油槽中的油再次進(jìn)行取樣化驗(yàn)，結(jié)果合格。因此可以排除油質(zhì)不合格導(dǎo)致推力瓦磨損的原因。在加油前用無水酒精及面團(tuán)對(duì)油槽進(jìn)行徹底的清掃，且經(jīng)過三級(jí)自檢及監(jiān)理部門的檢驗(yàn)，不存在因油槽存有雜質(zhì)而導(dǎo)致推力瓦磨損的原因。 

3.彈性金屬氟塑瓦（推力瓦）。鑒于彈性金屬氟塑瓦的特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)，推力瓦瓦面允許溫度≤100℃；而實(shí)際運(yùn)行三小時(shí)后最高溫度20.7℃，運(yùn)行正常，運(yùn)行38小時(shí)，推力最高瓦溫28.90℃，運(yùn)行43小時(shí)后，推力瓦最高溫度35℃然后溫度逐步上升（此時(shí)實(shí)際上推力面就開始磨損），最后經(jīng)過約52小時(shí)運(yùn)行停機(jī)后推力瓦溫達(dá)到58℃。同時(shí)機(jī)組運(yùn)行中統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，可以看出：從開始試運(yùn)行到52小時(shí)停機(jī)，①瓦溫最高58℃。②油槽溫度始終沒有超過30℃。③冷卻水一直投入，未中斷。 

由此說明推力瓦的表面塑料層存在問題，表面光潔度、硬度達(dá)不到要求，表面沒有產(chǎn)生一定的強(qiáng)度和剛度是導(dǎo)致推力瓦磨損的直接原因。同時(shí)，因瓦面進(jìn)油邊極小，瓦面的壓力油膜建立的效果較差，瓦面實(shí)際在運(yùn)行中存在干摩擦現(xiàn)象，也加速了瓦的磨損速度。說明推力瓦完全是低溫下已開始出現(xiàn)磨損，而不是燒損，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，磨損量也逐步加大，從而波及到鏡板及上導(dǎo)瓦的劃傷。

六、處理情況

按照以上所分析的結(jié)果，經(jīng)過各方專家的認(rèn)同，一致認(rèn)為推力瓦在運(yùn)行中低溫下瓦面已經(jīng)開始出現(xiàn)磨損，磨損的原因在于瓦的本身質(zhì)量，與其它因素?zé)o關(guān)。處理方案為：更換推力瓦。2007年4月，4號(hào)機(jī)組推力瓦經(jīng)重新更換恢復(fù)后運(yùn)行1440小時(shí)，推力瓦溫為24.5℃、23.6℃、23.9℃、23.5℃，上導(dǎo)瓦溫為30.3℃、29.1℃，推力油槽油溫為20℃，機(jī)組運(yùn)行情況各項(xiàng)指標(biāo)非常良好，運(yùn)行非常穩(wěn)定。

七、結(jié)論

推力瓦存在質(zhì)量問題是造成4號(hào)機(jī)組推力瓦磨損的唯一原因。

來源：《科海故事博覽（科技探索）2013

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