大型水轮发电机推力轴承瓦温度

刘清勇，付元初，武中德

(1. 哈尔滨电机厂有限责任公司，哈尔滨 150040； 2. 中国水利水电建设集团公司，北京 100044)

1 前言

推力轴承瓦监测温度与轴承的设计参数、润滑介质、循环冷却方式、运行条件、瓦面材料、测量方法和测量位置等有直接的关系。对于推力轴承瓦温度限值的规定，我国比国际标准偏低。

巴氏合金瓦推力轴承：

“水轮发电机设计与计算” 手册中推力轴承瓦温度限值规定为70℃。

国产水轮发电机中推力轴承瓦温度限值原国标定为 70℃，新国标“GB/T7894-2001”中温度限值定为75℃。

“IEEE492-1974水轮发电机的运行和维护导则”中并无温度限值，“起动和初始运行之后，轴承在稳定温度下运行，其温度只随冷却水温的变化而稍有变动”。

原苏联“ГОСТ 5.209—1969 CB1260/235—60T 型水轮发电机”及“ГОСТ 5.570—1970 CB1500/175—84和CB1 1500/175—84型水轮发电机”中推力轴承瓦温度限值定为80℃。

塑料瓦推力轴承：

“DL/T 622-1997立式水轮发电机弹性金属塑料推力瓦技术条件” 中瓦温度限值55℃，油温度限值50℃。

“JB/T 10180-2000水轮发电机推力轴承弹性金属塑料瓦技术条件” 中的瓦面温度限值为90℃，瓦温限值＜60℃，油温限值50℃。

原苏联能源电站部“技术规范 TУ-34-38-10515-83水轮发电机组СЭΜЛ-I-6.5弹性金属塑料推力轴承”中规定推力轴承油槽最高油温度为60℃。

2 推力轴承特性

岩滩发电机巴氏合金瓦推力轴承设计负荷为2750t，在3000t 推力轴承试验台上的试验结果表明，当负荷达 2300t时，最高瓦面温度 69.0℃，监测瓦温68.0℃，油温24.0℃，如图1所示。在负荷升至2350t时，瓦面烧损。

水口发电机巴氏合金瓦推力轴承设计负荷为4100t。在真机上的试验结果表明，在满负荷 200MW时，最高瓦面温度 76.8℃，监测瓦温 53.8℃（温度监测传感器的位置位于外径距出油边280/360mm），油温39.6℃，运行稳定，见表1。

三峡发电机巴氏合金瓦推力轴承试验，在 3000t推力轴承试验台上的试验结果表明，在负荷为 2760t（相当于真机5520 t）时，最高瓦面温度75.6℃，监测瓦温为 72.7℃（温度监测传感器的位置位于外径距出油边190mm），油温35.0℃，运行稳定。

上述三个巴氏合金瓦推力轴承的试验结果表明，监测方法和测量位置对监测结果有很大的影响，不同的测量位置和方法所测得的结果与最高瓦面温度有较大的差异。

图1 推力轴承温度对比

岩滩塑料瓦推力轴承设计负荷为2750t，在3000t推力轴承试验台上的试验结果表明，当负荷达 2750t时，最高瓦面温度 69.0℃，监测瓦温 34.0℃，油温23.0℃，最高瓦面温度与监测瓦温相差35K。在真机上的实测结果表明，在满负荷302.5MW时，最高瓦面温度 70.4℃，监测瓦温约43.0℃，油温32.0℃，最高瓦面温度与监测瓦温相差约27.4K。岩滩推力轴承运行数据见表2。

小浪底6号机组出力为250MW时，油温28℃，监测瓦温约 33～35℃。各种数据表明，发电机运行稳定可靠。推力轴承瓦温稳定性能良好（见表3）。

表1 水口推力轴承温度测量结果

表2 岩滩推力轴承塑料瓦的运行温度 ℃

表3 小浪底推力轴承塑料瓦的运行温度 ℃

三峡塑料瓦推力轴承设计负荷为6000t，在3000t推力轴承试验台上的试验结果表明，当负荷达 3000t（相当于真机6000 t）时，（灰色瓦面）最高瓦面温度73.0℃，监测瓦温38.0℃，油温29.0℃，最高瓦面温度与监测瓦温相差35K，如图1所示。（白色瓦面）最高瓦面温度为77.0℃，监测瓦温约38.0℃，油温29.0℃，最高瓦面温度与监测瓦温相差约39K。

上述两个塑料瓦推力轴承的试验结果表明，监测方法对监测结果有很大的影响，不同的方法所测得的结果与最高瓦面温度有较大的差异。瓦体温度的测量位置对监测瓦温的结果影响相对较小，瓦体温度监测传感器的位置一般位于径向和周向均为约 75%处，这一位置的相应测点基本位于瓦的高温区。

从图 1可以看出，推力轴承的设计参数和运行参数不同，实测的瓦温度有较大的差异。

对21台套不同容量机组21个塑料瓦推力轴承在额定转速、不同压力下的瓦面温度进行了计算。在额定工况下，油膜（瓦面）温度均小于80～90℃。

3 小结

对于巴氏合金瓦推力轴承，如设计合理，瓦的温度（监测温度）与冷却水温度、冷却器的冷却能力及循环冷却效果等有非常大的关系。推力轴承运行稳定时的油温较高，其瓦温必然高。

（1）瓦体温度监测传感器的位置一般位于径向和周向均为约75%处，距摩擦面20～30mm，这一位置的相应测点基本位于瓦的高温区。

（2）对上述位置对于巴氏合金瓦推力轴承，瓦监测温度与最高瓦面温度一般相差 5～10K，对于瓦温度限值可定为 80～85℃，以便充分发挥推力轴承的性能并与国际标准接轨。

（3）对于塑料瓦推力轴承，温度监测传感器的相对位置同巴氏合金瓦推力轴承。油温度限值可定为50℃，瓦温度限值可定为55～60℃，瓦面温度限值可定为90℃。