动力刮瓦器在水轮机轴承维修中的应用

奚旭东，张振强

(桐柏电力工程管理局，浙江?天台?317200)



动力刮瓦器在水轮机轴承维修中的应用

奚旭东，张振强

(桐柏电力工程管理局，浙江?天台?317200)

1 概 述

在水轮发电机组中广泛采用了滑动轴承，其工作的好坏将直接影响发电机组运行的稳定性和可靠性。

对于水轮发电机组来说，轴承的故障率较高，因为轴承的作用是限制大轴径向方向及推力方向位移，可防止机组旋转摆动、振动，保证轴心稳定；而卧轴水轮机还得承受主轴的径向荷重。因此，水轮机滑动轴承的特点是承载力大，且要做到摩擦力最小。轴承动静之间仅有一层薄薄的油膜维系，机组工况稍微变动就会引起轴承温度过高、烧瓦，直至轴颈或推力镜板磨损等大事故，发电机必须停机检修。一般烧瓦事故可在3～5 d修复，但特别严重时，如推力镜板式大轴轴颈磨损时，常规做法是送厂家修理；而水电站往往地处边远山区，交通不便利，回厂大修损失较大。

2 用动力刮瓦器取代传统刮瓦

水轮发电机组的大轴一般采用钢性物质，而静止部分称之为轴瓦，用铸铁支撑，表面浇注巴氏合金。大轴表面光滑如镜，而轴瓦则不能平；最好的规范是每cm2有2～3个接触点，其余部分则与大轴有一定间隙，便于油膜的持续；而这种要求只能靠轴瓦的精细研刮(简称刮瓦)来实现，刮瓦的好坏直接影响维修的质量。

传统的轴瓦研刮采用刮刀，一般流程是先铲刮平磨损后瓦的表面，粗刮一遍后；用白布沾酒精或甲苯清洗瓦面及轴颈，将瓦扣在轴颈上沿圆周方向往复磨研；检查轴瓦亮点分布情况，将大点剔碎，密点刮稀。刮瓦时向一个方向进行，遍与遍之间刀痕方向应相互垂直，然后清洗—精刮—磨研……直到接触点明析、均匀，达到每cm2有2～3点的要求。这一整套流程要求刮瓦技术员有很好的眼力、耐心，还要有良好的体力，且经验不足不能胜任此项工作。

笔者所在单位经过多年摸索，试制成功了代替手工刮瓦的动力刮瓦器(见图1)。

图1 动力刮瓦器示意

动力采用电动机或气动源，通过传动软轴传送到刀头，握手小巧，相当于一支笔，刀头可换不同类型的刀具，可大面积铲刮，也可挑刮、精刮。与传统刮刀比较具有如下优势：

(1)结构小巧，能适应不同工作面工作。径向瓦呈曲面形状，传统刮刀在采用拉、挑等研刮手段时，受刀具及手柄长度影响，落刀及出刀方向均受限制；而动力刮瓦器基本上无限制，可随意角度落刀、出刀，从根本上解决了传统刮刀的不利局面。

(2)动力刮刀可最大程度减少刮瓦过程中操作者的人力付出。传统刮刀是金属件，瓦亦是，操作时，必须使用较大的力气。而动力刮刀可以像拿支笔在瓦面上写字那样轻松，可以确保刮瓦时的长效工作。

(3)刀头可换，可适应不同工况下的工作。如刚拿出的瓦的表面发亮而坚硬，可用大刀头快速、有效去除表面硬层。精刮时换小刀头则可对工件进行精细工作。

(4)效率更快。传统刮刀研刮时，要面临刀具磨损、人力劳累等影响，根据在实际操作中看，可比传统刀具操作节省三分之一的时间。

(5)操作简单、容易掌握。动力刮刀可落刀精确，出刀随心，不象传统刮刀，落刀时还可控，出刀却不知飘向何方，没有多年的刮瓦经验就基本不能胜任此项工作。因此选用动力刮刀可大众化刮瓦技术，不再成为技术员的专利。

3 实例分析

3.1 加工切削前的准备工作

(1)拆卸推力及前轴承的上盖，拆下下轴瓦，安装上旧推力及径向下瓦。

(2)采用30 mm厚的钢板安装于轴承底座，在下轴瓦两侧加装固定板，防止下轴瓦因大轴转动跟随甩出，在钢板上安装C620车床刀架，刀架上安装T30硬度合金刀具。

(3)改装气刹车装置为单边刹车，将靠水轮机方向的刹车片拆除，保留另一边的刹车片，并在该刹车片上抹润滑油。该装置一是增加轴向推力，防止因进刀时大轴串动而使加工精度不足；二是保持润滑，减少大轴转动摩擦。

3.2 进刀切削作业

(1)在前轴设专人手工在轴承间隙加润滑油。

(2)手动开启调速器，使机组转速保持于250 r/min，便于进刀时转速保持于200 r/min。

(3)当机组转速稳定时，可操作进刀架进刀，从推力镜板外缘手工操作往轴颈方向推进，进刀量控制在20 s左右，3～4次进刀基本能完成。

3.3 打磨作业

(1)粗磨可用吸满水轮机油的长条型油石，手工按压于推力镜面磨研，因磨研热量较快，最好是磨5 min，冷却后再磨，直到磨平因切削造成的毛刺为准。打磨时，机组转速可适当提高到300 r/min。

(2)采用400号水砂纸对推力镜面精磨，可采用多人操作，精磨时要注意将水砂纸包裹木头，最好是砂纸能同时包含镜面的1条直线，保持磨面平直度。

(3)采用W10金磨砂纸抛光，抛光到推力镜板光洁度能符合运行要求为止。

3.4 所有部件恢复安装

通过上述方法加工处理后，机组基本能胜任运行要求，但该方法有很多注意事项：

(1)安全问题特别严重，前轴上盖打开的情况下，机组运行，必须有一套可行的紧停流程，进刀、打磨、抛光时要设专人全程监护，并增加保护措施。

(2)采用刹车来增加轴向推力有一个平衡问题，刹车气压太高使推力过大，推力瓦温度易高；过低大轴易串动，造成进刀不力，只能在实际操作中调整。

(3)润滑油量大小有一个调节过程，油量过大，会起油雾，加工看不清；过少，轴瓦温升过快，保持一个既能符合加工要求又能保证温升的进油量也需要在实际操作中调整。

(4)加工精度不高，大轴不管在轴向还是径向均有一定间隙，加工过程中轴向、径向均能产生位移，所以加工完成后，只能基本满足运行要求。

推力镜板用现场修复一般工期在6～8 d，而移运厂家修复需20多天，不计直接维修费用，光工期缩短就能带来可观的收益，而机组的保证运行也是防洪的有力手段。因此，在汛期，现场修复轴承严重事故是一种非常可取的应急措施。

4 结 语

动力刮瓦器灵巧、操作简单，能降低劳动强度，技术易于大众掌握，可推广应用。卧式推力镜板现场修复技术要求团队合作严谨，操作安全性不高，需要注意事项多等，不能作为常规修理方式，但可作为特殊情况下的一种应急措施。

责任编辑 吴 昊

2015-06-18

奚旭东(1973)，男，工程师，主要从事水电站运行与管理工作。E_mail:54125516@qq.com