西藏某水电站推力瓦移位问题分析与处理

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(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040)

西藏某水电站推力瓦移位问题分析与处理

宋成宇，郭宏亮

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040)

根据西藏某水电站推力瓦出现的移位问题，详细地介绍了推力瓦限位结构，并针对现场推力瓦问题进行了分析，提出解决方案，对后续设计和类似问题处理具有指导意义。

水轮发电机；推力瓦；限位

0 引言

西藏某水电站2台单机容量为29MW水轮发电机组，由我公司设计和生产制造。发电机为悬式全空冷水轮发电机，机组额定转速为nN=375r/min，发电机额定容量为SN=29MVA，推力负荷为F=135t。其中推力轴承系统由推力头、镜板、弹性金属塑料瓦支柱螺钉，环形冷却器等部件组成。

1 推力瓦限位结构

水轮发电机推力轴承系统中，通过静止的支撑结构将扇形推力瓦安装在理论的偏心位置，但防止在运行过程中，防止推力瓦随轴转动或被镜板吸住向上移动，需在推力轴承系统中增加推力瓦限位部件。国内外机组推力瓦支撑的限位结构有多种形式，例如：螺钉限位、托盘+限位板限位、限位块+限位螺钉限位[1]。

螺钉限位使用在支撑结构中无托盘的结构中。如图1所示，利用挂钩螺钉和限位螺钉与推力扇形瓦底部的沟槽配合。分别将挂钩螺钉和限位螺钉安装在扇形瓦的内径与外径处，并将螺钉固定在推力轴承座上的螺孔中。静止的螺钉与推力瓦凹槽配合防止推力瓦径向移动，内侧的挂钩螺钉可以在推力瓦被镜板吸住的瞬间将推力瓦拉下来，从而防止推力瓦随镜板上移。拆装推力瓦时，可将外径处的限位螺钉向下旋转，使头部下降到轴瓦底面，即可拆装轴瓦。

图1螺钉限位推力轴承系统示意图

托盘限位(如图2)是将支柱螺钉头部的圆柱段嵌入托盘底面的圆形凹槽中，再将托盘上环形凸台嵌入轴瓦底面偏心开出的环形凹槽内。从而防止扇形瓦径向移动，此时的托盘既是支撑结构，又起到限位的作用。但推力瓦仍存在绕枢轴转动并有被镜板吸住向上移动的可能性。因此，将扇形瓦两侧面各加工出沟槽，安装时将限位板从瓦间插入沟槽，并固定在推力轴承座上的立板上，可防止轴瓦转动并起到挂钩作用。

图2托盘限位推力轴承系统示意图

但不是所有的托盘都具有限位作用，在很多结构中托盘上环形凸台直接与推力瓦下平面接触，因此只起到支撑的作用。而这时就需要使用限位块加限位螺钉限位，如图3所示。限位原理与螺钉限位原理基本相同，利用限位块和限位螺钉与推力瓦底部沟槽配合。分别将限位螺钉、限位块安装在扇形瓦的内径和外径处，并将它们固定在推力轴承座上。拆瓦时先将限位块从外径推出，便可拉出推力瓦。同样实现对推力扇形瓦的限位功能[2]。

图3限位块加限位螺钉限位推力轴承系统示意图

2 推力瓦移位现象分析与处理

西藏某电站推力瓦限位采用螺钉限位形式，参见图1。在检修时发现一块推力瓦表面磨损严重。而且此块磨损推力瓦在拆下来之前围绕内圆挂钩螺钉向出油边发生偏移，从而导致推力瓦进油测向原中心线移动。若俯视看，磨损推力瓦的进油边位于外侧限位螺钉上，从而推力瓦进油侧被限位螺钉顶出一个半圆柱的凹槽，如图4所示。

图4出现磨损的推力瓦

造成移位的原因是水轮机“抬机”高度与限位螺钉与推力瓦外圆沟槽配合高度h不匹配造成。水轮机在甩负荷的情况下，尾水管内出现真空状态，形成反水击，并且水轮机进入水泵工况，产生水泵升力形成反向轴向力，当反向轴向力比机组转动部分总重量大时，机组转动部分将被抬起一定高度，即水轮机“抬机”现象[3]。在水轮机发生“抬机”时，润滑油粘滞作用，推力瓦随镜板瞬间一起上升，但挂钩螺钉勾住推力瓦内圆，导致外圆瞬间上移，若外圆上移的高度大于限位螺钉与推力瓦外圆接触高度h，使得限位螺钉窜出推力瓦，此时推力瓦外圆失去限位部件，推力瓦开始以挂钩螺钉为圆心随镜板一起周向移动，造成移位现象。“抬机”消失后，推力瓦下落，而此时推力瓦外圆凹槽与外侧限位螺钉不在匹配，造成推力瓦损坏。针对此问题，提出两个方案。

方案一：脱出的推力瓦表面磨损严重，不适于继续使用，所以建议西藏某电站应更换备品瓦，并且在安装时，要严格按照图纸要求，保证外侧限位螺钉与推力瓦限位槽之间的配合距离h要大于抬机距离。在此事故之前出现最大的台机距离不超过20mm,所以只需要h为20mm即可。

方案二：以往的结构，必须在h留有足够大的余量时，才可以避免移位现象的发生，因此提出“推力瓦内圆用挂钩螺钉限位，外圆利用限位块限位”的结构。此种结构在“抬机”瞬间，内、外侧均可勾住推力瓦，防止推力瓦其随镜板上移，造成移位现象。拆瓦时，只需先将限位块移出，便可将推力瓦沿径向外径方向拆出。

方案二的推力瓦需要内外径开出与挂钩螺钉和限位块配合的两层U形槽，所以需要重新做一批推力瓦。西藏某电站最终采取方案一，重新安装推力瓦。目前推力瓦没有再次出现“移位”。但在后续新项目中，在无法预估抬机距离时，可以按方案二设计推力瓦，从而杜绝“脱瓦”现象的发生。

图5新方案结构示意图

3 结语

推力瓦采用螺钉限位结构时，为防止移位现象发生，需要考虑外侧限位螺钉与推力瓦限位槽之间的配合距离要大于抬机距离，或者在装拆条件允许的情况下，采用新限位结构，将推力瓦内外圆在轴向方向上均有限位功能。文中所述对西藏某电站推力瓦移位现象进行了分析和处理，对今后类似问题的处理有一定的指导意义。

[1] 白延年.水轮发电机设计与计算[M].北京：机械工业出版社, 1982. [S].

[2] 周祥德. 水轮发电机组推力瓦的固定结构[J].中国水能及电气化，2003(3):44-45.

[3] 何金余.水轮机抬机问题处理经验谈:中国, CN202055974U[P].2011.11.30.

ShiftAnalysisandTreatmentforThrustPadofaTibetHydropowerStation

SongChengyuandGuoHongliang

(Harbin Electric Machinery Company Limited, Harbin 150040, China)

According to shift problem existed in thrust pad of a Tibet hydropower station, this paper introduces the limited location structure of thrust pad in detail, and analyzes the existing problem in site. And then, this paper proposes the solution, it has a guiding significance for future design and similar problem treatment.

Hydro-generator；thrust pad；limiting location

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.05.12

TM307+.2

B

1008-7281(2017)05-0037-003

宋成宇女1984年生；毕业于哈尔滨理工大学电机与电器专业，现从事水轮发电机设计工作.

2017-05-03