石板水電廠10 MW機(jī)組水導(dǎo)軸承技術(shù)改造

 摘  要:分析了石板水電廠10 MW機(jī)組水導(dǎo)軸承運(yùn)行溫度過(guò)高之原因[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。對(duì)高水頭機(jī)組，因設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊原因，使得水輪機(jī)稀油筒式瓦體外循環(huán)冷卻效果不理想，因此，對(duì)在實(shí)際運(yùn)行工況中如何增加水導(dǎo)瓦之上油量，加強(qiáng)油循環(huán)，增強(qiáng)油冷卻器冷卻效果提出了解決辦法及今后在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意之問(wèn)題[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。

    關(guān)鍵詞:水導(dǎo)軸承；油循環(huán)；溫度；石板水電廠

　

1簡(jiǎn)介

    石板水電廠10 MW機(jī)組為懸式結(jié)構(gòu)，屬高水頭水輪機(jī)組，在水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上非常緊湊[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。該機(jī)組從1996年10月投產(chǎn)以來(lái)，發(fā)電運(yùn)行一直不太正常[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。當(dāng)處理完有關(guān)設(shè)備缺陷后，該機(jī)組水導(dǎo)軸承運(yùn)行溫度長(zhǎng)期居高不下，機(jī)組帶不滿負(fù)荷[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在6~9 MW之間時(shí)，水導(dǎo)軸承溫度一直在65~69℃之間徘徊，且水導(dǎo)軸承溫度經(jīng)常超過(guò)70℃而引起事故停機(jī)，并發(fā)生多次燒毀水導(dǎo)軸瓦事故，既影響機(jī)組正常運(yùn)行創(chuàng)效益，又存在嚴(yán)重之安全事故隱患[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。幾年來(lái)，該機(jī)組累計(jì)經(jīng)濟(jì)損失達(dá)500多萬(wàn)元之巨（按同期市場(chǎng)可比電價(jià)0.287元/kW·h估算），因此，對(duì)水導(dǎo)軸承存在之問(wèn)題進(jìn)行技術(shù)改造已迫在眉睫[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。

2設(shè)備運(yùn)行分析

    據(jù)這幾年之運(yùn)行情況觀察分析，發(fā)現(xiàn)水導(dǎo)軸承僅有之一根回油管在回油未滿時(shí)，兩塊水導(dǎo)瓦溫偏差5℃以上（ 大7℃），甩油溢流板把和法蘭等機(jī)械零件朝上且不平，阻擋了油循環(huán)，使部分油飛濺進(jìn)入回油管[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。由于擋油圈與大軸間隙 大為12 mm, 小相對(duì)邊為4 mm左右，因而使部分油流從溢流板回流至擋油圈與大軸之間之間隙中，致使上油池外壁近1/2有單邊發(fā)熱現(xiàn)象，手摸有燙之感覺(jué)，溫度大大地超過(guò)另一邊油池外壁[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。上述現(xiàn)象之發(fā)生，說(shuō)明了

　

上油量不夠，一個(gè)回油孔回油效果較差及上油池有回油區(qū)域存在，使油循環(huán)不良[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。另外，由于油冷卻器容量不夠等原因，也使熱油無(wú)法充分冷卻(見(jiàn)圖1)[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。

3技術(shù)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)要分析論證

    石板水電廠10 MW機(jī)組采用LTSA32水輪機(jī)油作為機(jī)組潤(rùn)滑油[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。水導(dǎo)軸承之軸領(lǐng)D=450 mm,總間隙0.20～0.31 mm，機(jī)組水導(dǎo)軸承在軸上研瓦之間隙都控制在0.28 mm（以下計(jì)算都以δ=0.28 mm為基準(zhǔn)），水導(dǎo)軸承高L=360 mm，擋油圈高H=285 mm，轉(zhuǎn)速N=600r/min，油冷卻器冷卻銅管φ19/φ17分2排8根均勻布置在直徑D1=800　mm內(nèi)，進(jìn)出水分水箱共長(zhǎng)L1=300 mm[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。

3.1機(jī)組摩擦功發(fā)熱量驗(yàn)算

    公式  ц=πND/60；φ=δ/D[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。式中δ為軸瓦間隙；K為間隙比沙麥爾德系數(shù)[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。K經(jīng)計(jì)算查表取K為1.4；ц為圓周速度；L為軸承高度；δ為計(jì)算間隙0.28 mm；D為水導(dǎo)軸直徑；η為運(yùn)行粘度系數(shù)；LTSA32水輪機(jī)油η為60℃時(shí)摩擦運(yùn)行粘度系數(shù)為0.001 55 kg·s/m2，將以上數(shù)值代入公式進(jìn)行驗(yàn)算得發(fā)熱量功率為：



3.2冷卻器冷卻銅管驗(yàn)算

    按經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)公式：水輪機(jī)稀油筒式軸承管內(nèi)流速為1.2～1.5 m/s，冷卻銅管φ19/φ17每kW功取1～2 m[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。當(dāng)取2 m進(jìn)行驗(yàn)算，則L2=2 W=21.867 m；取1 m驗(yàn)算,L2=10.9335m，油冷卻器冷卻銅管取L3=8(πD1-L1)=17.706 m[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。因該機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，水車(chē)室較狹小，散熱條件差，取大值時(shí)，油冷卻器冷卻容量略顯不夠[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。

3.3上油量驗(yàn)算

        (1)設(shè)計(jì)進(jìn)油孔φ18 mm，實(shí)際加工為φ16 mm，現(xiàn)場(chǎng)改為φ17.5 mm[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。在其它參數(shù)不變之情況下，過(guò)油斷面積減少為λ1=πd12/πd22=1.06倍；

        (2)原設(shè)計(jì)上油升角為80°，改為60°，按公式計(jì)算下流油量：

忽略上油箱經(jīng)油箱下流油量和上油箱經(jīng)軸承間隙下流油量?jī)蓞?shù)比較后可看出上油量確實(shí)不夠[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。

3.4水導(dǎo)軸承直徑和高度比

    按經(jīng)驗(yàn)公式選取，一般為1.2~1.5，現(xiàn)為（360+285）/450=1.43，可見(jiàn)設(shè)計(jì)取值較大[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。

    綜上所述，石板水電廠和10 MW機(jī)組水導(dǎo)軸承運(yùn)行溫度過(guò)高是由多種原因引起，必須立足于現(xiàn)有設(shè)備，進(jìn)行統(tǒng)一技術(shù)改造[陽(yáng)光電子學(xué)校維修專(zhuān)家友情提示]。

4水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)改造和要求

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