抽水蓄能发电电动机推力瓦位移案例分析与处理

王 荣，王小建，肖先照，朱益鹏

(江苏国信溧阳抽水蓄能发电有限公司，江苏常州213334)

0 引 言

推力轴承起到承担水轮发电机组轴向水推力和转动部件重量，限制转动部件在给定的轴向位置旋转的作用，是水轮发电机中至关重要的部分。推力瓦是推力轴承中设计、加工精度最高、安装标准最为严格、运行和维护需重点关注的部件之一。推力瓦烧毁、损坏事故也是所有水轮发电机组推力轴承事故中最为严重的事故[1-3]。因此，推力瓦问题应该予以高度重视。

近几年来，抽水蓄能电站建设发展势头迅猛；与此同时，也出现了各种问题。其中，推力瓦位移问题是一个比较具有代表性的问题，蓄能机组和常规机组均出现过。本文研究了溧阳抽水蓄能机组推力及下导轴承装配中推力瓦位移问题，分析了推力瓦产生位移的原因，总结了一些处理方案和防范措施。

1 基本情况

溧阳抽水蓄能电站装有6台单机容量为250 MW的混流可逆式水泵水轮机-发电电动机组。发电电动机为半伞式结构。推力及下导轴承组合体位于转子下方，共用一个油槽[3-7]。机组额定转速为300 r/min，飞逸转速为475 r/min，额定推力负荷为7 987 kN。推力轴承配置12块巴氏合金推力瓦，并配备有高压油顶起系统[8]，采用外加泵外循环冷却方式[9-10]。推力瓦由薄瓦和托瓦组成，薄瓦和托瓦采用鸽尾键连接固定，前后采用挡板限位。推力及下导组合轴承装配见图1所示，推力瓦装配见图2所示。

图1 推力及下导组合轴承装配

2 推力瓦位移问题

溧阳抽水蓄能电站在机组检修期间先后发现2号和5号机组推力及下导轴承中几乎所有推力薄瓦和托瓦在径向发生了相对位移，均为向内侧移动，最大移动量达到40 mm，内侧挡板变形严重，推力瓦面出现了损坏(见图3～5)。

图3 推力瓦位移

图4 推力瓦位移

图5 推力瓦面损坏

由于大部分推力瓦存在较大位移，致使推力瓦的承载能力减小，推力瓦的相对位置得不到限制，可能面临着推力瓦烧损的风险。另外，内侧挡板随时存在断裂，固定挡板的螺栓松动脱落在油槽内损伤推力瓦乌金表面和测温元件引线的可能性。薄瓦向内侧撞击挡油管，使挡油管变形的可能性增加。

3 推力瓦位移原因分析

推力瓦和镜板之间存在油膜，依靠刚性油膜来承载整个推力负荷，机组运行过程中镜板和推力瓦之间存在周向摩擦力，周向摩擦力作用在推力瓦上，沿径向内侧有个分力。机组频繁启停作用下，最终导致薄瓦向内侧移动，产生相对位移。目前只发现2号、5号机组存在此问题，其余机组均未出现明显位移迹象，且2号机组运行的时间最短。如此之大的差异，综合分析如下：

(1)机组启停过程中推力瓦在径向方向受到较大的分力，内侧挡板受力力臂较长，刚度较差(10 mm钢板Q235B)，弯曲变形是推力薄瓦存在径向位移的本质原因。

(2)机组起停机频繁，正反转的运行特性导致挡板频繁受径向分力的作用，最终挡板疲劳弯曲。

(3)挡板螺栓出现松动，挡板与薄瓦存在间隙，推力薄瓦上鸽尾槽和固定的鸽尾键间隙过大等因素是造成2号、5号机与其他机组存在差异的原因。

(4)由于停机时推力头由热态变为冷态，从而产生径向向内的热收缩力。当高顶退出后，推力头与推力瓦之间无润滑，摩擦力较大。径向收缩力将带动推力瓦向内产生微小位移。上述过程在停机过程中反复出现。经过长期的累积，轴瓦出现向内径的明显移位。

4 处理措施

针对上述分析原因，溧阳抽水蓄能电站机组采取了如下处理措施：

(1)内、外侧挡板材质由Q235B更改为Q345B。内、外侧挡板厚度由10 mm改为20 mm，并且将外侧挡板与薄瓦把合固定。

(2)在推力瓦装配外侧左右两侧借用薄瓦和托瓦的起吊孔增加两个把合固定挡板。

(3)调整高压油顶起装置在机组停机后延时退出的时间，由原先的1 min调整到6 min。

(4)对损坏的推力瓦用油石处理，用刀口尺检查合格后回装。

这些措施在溧阳抽水蓄能电站6台机组中实施，直到目前1年的时间没有再次出现推力瓦位移问题。推力瓦位移问题得到了很好的解决。

5 结 论

在水轮发电机中，推力瓦装配采用薄瓦和托瓦结构很普遍，位移问题在蓄能机组和常规水轮发电机组中并不少见。广大推力轴承研究、设计和运维人员应对此予以高度重视。溧阳抽水蓄能电站对推

力瓦位移问题的分析和处理的实践表明，措施有效，结果较好；其推力瓦位移问题处理的思路、方法和经验可供类似问题的分析和处理参考。