抽水蓄能电厂发电电动机轴承瓦缺陷分析及对策

何忠华，吴 敏，周 勇，李 博，杨 溢，庞希斌

（国网新源湖南黑麋峰抽水蓄能有限公司，湖南 长沙410213）

1 引言

抽水蓄能机组与常规水电机组相比较，最主要的特点就是：大容量、高转速、频繁起停、正反转、启停快，运行工况复杂，机组不仅要承受高转速下的高负荷，而且要承受在起停、正反转过程中交变负荷，工况转换中的冲击负荷，轴承在此起到重要作用，对设计、制造、安装、运维的要求都非常高。

2 典型缺陷分析

2.1 推力瓦受损

2.1.1 缺陷描述

A抽水蓄能电厂2号机发电方向试转启动过程中推力瓦面受损。

2.1.2 原因分析

高压注油泵出口溢流阀（安全阀）动作压力现场整定值为11 MPa，低于设计值20 MPa，致使在高压注油泵启动后，溢流阀动作，无法形成足够的瞬时冲击压力，导致镜板和瓦不能完全脱开。

高压注油系统油泵流量、供油管路节流片尺寸安全裕度不足，且注油系统稳定运行压力报警值设定较低，导致供油压力和流量不足，在机组低转速运行时造成推力轴承瓦表面局部磨损，经长期积累，致使瓦面磨损不断加剧。

2.2 上导瓦受损

2.2.1 缺陷描述

2016年5月18日仙游电站4号机组抽水调相过程中由于上导轴承X/Y摆度二级报警动作导致启动失败，现场检查发现4号机组12块上导瓦全部损坏。

2.2.2 原因分析

上导轴承油循环回路密封性能不良，导致供油路中存在大量漩涡或空气。

导瓦支撑结构使瓦面与滑转子上半部分间隙较小，在油膜形成不均匀时使瓦面只有上半部分与滑转子接触，其受力面积远小于设计值，致使瓦面单位面积受力过大，长期运行后致使轴承合金层产生疲劳裂纹。

上导瓦支撑结构不合理，且衬垫凸台加工不到位，导致上导瓦自调节能力差，引起导瓦局部受力。

瓦钨金结合强度达不到设计要求。钨金成份不符合标准（铜含量过高）。

2.3 推力瓦向内径移位

2.3.1 缺陷描述

2017年4月仙居电站机组检修时发现推力瓦全部出现向内径移位的现象，同时大部分托瓦也出现向内径移位的现象，瓦内挡块产生塑形变形；推力瓦轴向位移值设计允许位移值为2 mm，现场检查发现个别瓦径向最大位移已达到20 mm，影响轴承正常运行。

2.3.2 原因分析

镜板与推力头在轴承运行时，受热产生膨胀，停机后，镜板与推力头温度下降。由于停机后，镜板与推力瓦间无油膜，镜板面与轴承瓦面金属接触，摩擦力大，带动轴瓦向内径移动。托瓦受瓦间挡块限制，不能向内径移动，而推力瓦与托瓦间为径向键连接，推力瓦可以向内径移动。

下一次机组启动后，由于推力瓦与镜板间形成油膜，油膜摩擦力很小，镜板与推力头可以自由向外径热膨胀，但推力瓦只能在原位热膨胀。当再一次停机后，又再次出现上述过程。经过长期的累积，轴瓦出现向内径的明显移位。

3 对策建议

3.1 推力瓦受损

3.1.1 规划设计

设备厂家应对机组各种运行条件下和典型转速点推力轴承及导轴承油膜厚度、压力，轴承受力、强度等进行分析计算，确定推力轴承瓦高压油室型式并提交正式计算报告。

3.1.2 制造安装

为保证机组推力轴承瓦在任何情况下（包括低速转动阶段）不发生损伤，高压注油系统的运行压力稳定值应大于厂家的计算保证值。现场安装调试时，设备厂家应提供正式的整定值计算报告并指导调试。

高压注油泵出口安全阀整定值应不小于设备厂家计算的在推力轴承瓦面高压油室所形成的使推力轴承镜板与推力瓦完全脱开的瞬时冲击压力。

3.1.3 运维管理

复核高压注油泵出口安全阀整定值，应不小于设备厂家计算的在推力轴承瓦面高压油室所形成的使推力轴承镜板与推力瓦完全脱开的瞬时冲击压力。

每年对高压注油系统安全阀进行调整校验并做好记录。

定期检查记录各部轴承温度，每月进行1次系统性趋势分析；轴承温度有异常变化时，应检查轴承和油、水系统工作情况，必要时应停机检查。

复核高压注油系统稳定运行压力报警整定值，应满足厂家提供的各工况条件下的计算保证值。

高压注油泵压力信号作为机组启动的必要条件。

3.2 上导瓦受损

3.2.1 规划设计

导轴承支撑方式宜采用球面支撑，保证导瓦径向和切向调整灵活。

导轴承瓦出厂验收时应进行全面的性能试验和无损检测，对于巴氏合金瓦，还应对成品瓦的合金成分、硬度、金相组织进行检测，其结果应满足相关标准要求。设备交货时应提交正式检测报告。

3.2.2 制造安装

加强出厂验收，见证重要的出厂检测试验。

3.2.3 运维管理

定期检查记录各部轴承温度，每月进行1次系统性趋势分析；轴承温度有异常变化时，应检查轴承和油、水系统工作情况，必要时应停机检查。

导轴承备件更换使用前，应对瓦面进行无损检测，确认无脱胎、脱壳、裂纹等缺陷。对于巴氏合金瓦，还应对成品瓦合金层的成分和硬度进行检测复核。

3.3 推力瓦向内径移位

3.3.1 规划设计

设备厂家应对机组各种运行条件下和典型转速点推力轴承油膜厚度、压力，轴承受力、强度等进行分析计算，确定推力轴承瓦高压油室型式并提交正式计算报告。

高压注油系统出口压力监视应设压力变送器和压力开关，分别用于监控系统远方监视和现地逻辑控制。

3.3.2 制造安装

高压注油系统稳定运行压力报警整定值应满足设备厂家提供的各工况条件下的计算保证值。

3.3.3 运维管理

高压注油泵压力信号作为机组启动的必要条件。

定期检查记录各部轴承温度，每月进行1次系统性趋势分析；轴承温度有异常变化时，应检查轴承和油、水系统工作情况，必要时应停机检查。

机组停机时间超过5 d，应手动启动高压注油系统或采用其他方式进行顶转子试验，防止推力轴承瓦面油膜消失后发生粘黏。

结合机组定检或C修，对推力瓦和导轴承进行外观检查，必要时进行抽瓦检查。

4 结语

抽水蓄能电站近几年发展迅速，在电网事故备用、调峰调频中，起到重要作用。发电电动机轴承结构各电站的设计大同小异，并且直接影响机组的稳定运行。本文对抽水蓄能电站轴承瓦缺陷进行了分析，并提出对策和建议，为其他电站提供了有益参考。