瀑布沟水电站水轮发电机组下导轴承轴领松动分析与处理

周 霖，杨 军，喻永松

（国电大渡河瀑布沟水力发电总厂,四川 汉源625304）

瀑布沟水电站水轮发电机组下导轴承轴领松动分析与处理

周 霖，杨 军，喻永松

（国电大渡河瀑布沟水力发电总厂,四川 汉源625304）

介绍了瀑布沟水电站4号机组运行过程中下导轴承轴领松动上窜，造成下导轴承轴瓦损伤，机组事故停机的处理过程。同时，对大型水轮发电机组轴领松动造成的危害与原因进行了分析，提出相应处理方案，预防类似事故的发生。

水轮发电机组；轴领；摆度；温度

0 引言

瀑布沟水电站总装机容量为6×600 MW的混流式水轮发电机组。机组采用立轴半伞型结构，推力轴承位于转子下部的下机架上，下导轴承位于下机架中心体内，推力轴承与下导轴承各用一个油槽。机组轴系由发电机上端轴、转子支架中心体、发电机轴和水轮机轴组成，由发电机上、下导轴承和水轮机导轴承支撑。发电机上、下导轴承均为分块扇形瓦结构，采用便于安装和调节的支柱螺丝支撑，并对支柱螺丝进行牢固锁定，避免机组运行后出现导轴承瓦隙变大。下导轴承轴领与大轴间靠键传递扭矩，采用主轴精加工后热套轴领，再精车轴领外圆的工艺制造。

1 事件经过

2010 年7月14日3 时04分，瀑布沟水电站4号机组测温屏报下导轴承6号瓦温越上限75.03℃，Y向摆度上升至1.45 mm，X向摆度无读数。当班运行人员采取增加4号机组下导轴承冷却水流量和降低4号机组负荷等措施控制4号机组下导轴承瓦温上升，但下导瓦温持续上升。3时33分，4号机组负荷降至80 MW，下导轴承温度上升至85℃，温度过高保护动作，启动4号机组停机流程，甩有功80 MW。

经过制造厂家、安装单位和电厂10天处理，4号机组于7月23日22时0分并网发电。目前机组各部导轴承温度和摆度稳定，达到预期的效果。

2 发电机下导轴承轴领松动原因分析

机组停机后，电厂组织检修人员分解下导轴承油槽盖板，发现油槽的稳油板把合螺栓（转动部件）与铝合金油槽盖板底部摩擦（固定部件），致使油槽盖板与稳油板把合螺栓接触并严重摩擦，3颗稳油板把合螺栓被剪断，大量金属粉末掉入油槽（图1水轮发电机组下导轴承结构示意图、图2下导轴承稳油板把合螺栓与油槽盖板摩擦情况）。同时，电厂技术人员仔细核对设计图纸和轴领与盖板尺寸，实测仅为16 mm，该处设计间隙54 mm。再检查发现轴领润滑油孔上移，初步判断下导轴领上窜移位。

图1 水轮发电机组下导轴承结构示意图

大渡河公司组织召开设备制造厂家、电厂、安装单位等人员专题会，通过设备制造厂家介绍和实际检查，判断确定是由于下导轴领上窜移位所致。

图2 下导轴承稳油板把合螺栓与油槽盖板摩擦情况

通过对4号机组发电机下导轴承的轴领处理过程分析，导致轴领上窜的原因有以下几点：

（1）下导轴承轴领与发电机轴热套过盈量不够，通过查阅设计图纸1F5939得知发电机轴与下导轴承轴领配车紧量为0.13 mm～0.16 mm，技术人员查阅相关资料和计算，发电机轴与下导轴承轴领配车紧量偏小，当轴领与发电机大轴的温差达到一定值后，下导轴承轴领在机组运行过程中出现松动并向上滑移，这是造成发电机下导轴承轴领松动的根本原因。瀑布沟4号机组下导轴承轴领复归原位时，平均加热温度约45℃，加热时间约15 min（在加热5min后轴领便开始下滑），大轴和轴领温差约15℃，轴领便靠自重向下滑移恢复原位，此温度低于发电机导轴承正常运行瓦温。

（2）下导轴承油槽盖接触式密封弹簧动作不灵活，长期与下导轴承轴领硬性接触摩擦产生大量热量，使得轴领局部温度升高，大轴与轴领的温差过大，轴领热膨胀过快造成运行过程中松动，用红外点温计实测瀑布沟4号机组运行时下导轴承油槽盖接触式密封处轴领局部温度50℃。

3 发电机下导轴承轴领松动的危害

（1）发电机下导轴承轴领松动后，轴领在配合摩擦力、旋转离心力、轴瓦径向力的作用下上窜，使得油槽的稳油板把合螺栓（转动部件）与铝合金油槽盖板（固定部件）底部间隙变小（图3下导轴承稳油板与油槽盖板实测间隙），致使油槽盖板与稳油板把合螺栓接触并严重摩擦，产生大量金属粉末进入下导油槽后将轴领的循环油孔堵塞，使得下导油槽冷却循环受阻，下导轴瓦损伤见图4。

图3 下导轴承稳油板与油槽盖板实测间隙

图4 损伤的下导轴承轴瓦

（2）发电机下导轴承轴领松动，轴领向上滑移后，轴领的循环油孔随即向上滑移，下导轴承油槽的油面相对降低，润滑油不能完全润滑下导轴承轴瓦。同时，下导轴承轴瓦托板与轴领的间隙增大，使得大量热油未经过下导轴承油槽冷却器直接从托板与轴领间流出，冷却器无法带走热量，润滑油冷却效果较差。

（3）发电机下导轴承轴领松动后，轴领与大轴分离，不仅旋转扭矩及径向力无法传递，而且配合间隙会越来越大，形成恶性循环，加剧下导摆度的增大和导轴瓦的损伤，最终酿成事故。

（4）发电机下导轴承轴领松动，对电厂安全稳定运行不利，造成巨大的经济损失，这是最为关键的问题。

4 发电机下导轴承轴领松动处理

针对4号机组下导轴承轴领上窜移位原因分析，设备制造厂家也极为重视，提出加热下导轴承轴领使其适当膨胀，再利用千斤顶下压，以确保轴领复归原位，并且在下导轴承轴领上部大轴上焊接限位块对轴领进行轴向限位（图5为下导轴领轴向限位块焊接示意图）方案，具体处理如下：

图5 下导轴领轴向限位块焊接示意图

（1）拆除下导油槽内导轴瓦、挡油管、油槽底板、冷却器等部件，对油槽和轴领等相关部件进行全面清扫，确保轴领及其与主轴的配合区域无任何油污、杂质。

（2）圆周等分8点，测量并记录轴领上平面与主轴凸台轴向距离，为轴领复位提供参考。

（3）对称安装支墩和千斤顶各4台，支墩着力点位于下机架中心体上环板，千斤顶下方着力点位于轴领上平面或轴领轴肩上，安装时应尽量保证千斤顶处于垂直状态。

（4）轴领圆周均布安排8人，利用大号气烤枪同时对轴领进行烘烤、加热，加热轴向区域为轴领甩油孔下方100 mm至轴领上平面之间的区域（图中L范围内）。加热时烤枪应来回在各自加热区域内运动，务必保证各个烤枪走向及位置基本一致，使轴领受热均匀膨胀，不得出现局部过热现象。在加热过程中应随时用红外线点温枪测量其温度，并根据现场实际情况进行调整。

（5）加热过程中，密切观察轴领的膨胀情况，并根据情况利用千斤顶对称均匀地下压轴领。在操作过程中，4台千斤顶顶力应基本一致，切忌不得用力过猛。

（6）用深度尺在圆周上8等分测量轴领上平面与主轴凸台相应位置的轴向距离，当达到图纸要求H=20 mm，且圆周8点数值相差不超过0.05 mm时，即认为下导轴领已经复位，此时应停止加热。

（7）用石棉布对整个轴领进行包裹保温，同时千斤顶应维持受力状态，以避免轴领因为收缩不均匀造成倾斜或偏心。

（8）当轴领温度降至室温后，按照图示安装焊接挡块。考虑到普通焊接发热量大，飞溅多的特点，因此采用氩弧焊进行焊接，在安装和焊接时，应采取措施防止挡块与轴领之间出现轴向间隙，焊接完挡块后对焊缝进行PT探伤。

（9）拆除石棉布及千斤顶等，检查轴领工作面，不得有高点，否则应先用细油石去除高点，然后再用研磨膏进行研磨，保证其光洁度。

（10）以转轮下止漏环为基准找出机组旋转部件的中心，调整机组三部导轴承轴瓦间隙；更换损伤的下导轴承轴瓦，更换接触式密封盖，保证接触式密封弹簧的灵活性，避免局部温度升高。

5 结束语

目前，瀑布沟电站4号机组各部轴承的摆度和温度均正常，说明该机组下导轴承轴领松动的分析及处理措施是正确可行的。同时，对瀑布沟其它机组的上导轴承、下导轴承轴领，油槽盖接触式密封等部位检查，在下导轴承轴领处焊接限位块，避免类似事故再次发生，确保机组安全稳定和经济损失。

[1]白延年.水轮发电机设计与计算［M］.机械工业出版社，1982.

TK730.3+22

B

1672-5387（2010）06-0036-03

2010-10-08

周 霖（1966-），男，副厂长，高级工程师，从事水电站生产管理工作。