某电厂机组推力轴承瓦磨损分析及处理措施

陈焕忠

（湖北清江水电开发有限责任公司，湖北宜昌 443000）

水布垭电厂3号机组推力轴承为小弹簧支承结构的巴氏合金瓦推力轴承，采用外加泵强迫外循环冷却方式。推力瓦和托瓦20块，每块瓦内径R1 400 mm，外径R2 000 mm，厚度50 mm。每块推力瓦下方布置有92个弹簧束，弹簧束采用弹簧挡块进行固定，推力瓦之间用间隔块隔开，推力轴承通过推力支撑环安装在下机架中心体油槽内［1］，如图1和图2所示。

1 背 景

2020年11月机组C修期间对推力瓦进行检查发现部分推力瓦面存在带状磨痕，镜板状况良好。2号推力瓦瓦面存在4处带状磨痕（见图3），最靠内侧1处磨痕被遮挡，磨痕深度不深，其中自外向内第三处磨痕区域较宽；4号推力瓦瓦表面亦存在4处带状磨痕，磨痕位置分布与2号瓦基本一致（见图4），但4号推力瓦从外向内第三处磨痕区域较2号推力瓦目测深度更深更集中；10号推力瓦表面磨痕区域与上述两块瓦基本一致（见图5）。用螺旋测微计对瓦面进行测量，发现磨痕位置比其他位置厚0.01 mm左右，所有推力瓦出油边侧的磨痕比进油边侧的磨痕严重（见图6），镜板状况良好（见图7）［2］。

2 推力瓦面磨损原因分析

针对推力瓦磨损情况，结合推力轴承结构，下面将从推力轴承性能、高压油顶起装置性能、推力轴承运行温度［3］监测三个方面进行数据统计和建模分析。

2.1 推力轴承性能分析

推力轴承推力负荷是2 390 t，额定转速为150 r／min，飞逸转速为295 r／min。推力轴承主要设计参数见表1，在额定工况下，稳定运行时的轴承性能计算结果见表2。额定工况下，油膜润滑参数、推力轴承及镜板温度分布见图8至图14。

表1 推力轴承设计参数

表2 推力轴承性能计算结果

根据推力轴承设计要求［4］：正常运行最小油膜厚度≥30μm、瓦的检测温度≤80℃。非正常运行最小油膜厚度≥20μm、瓦的检测温度≤100℃。

结论：推力轴承计算结果及各项云图表明，在各种工况下其最小油膜厚度及瓦温等主要数据符合设计要求，满足发电机运行要求。

2.2 高压油顶起装置性能计算分析

水布垭电站发电机采用巴氏合金瓦推力轴承，配备高压油顶起装置，高压油室为环形沟槽，外径φ130 mm，内径φ114 mm，沟槽内外侧加工缓坡，截面如图15所示。根据高压油室的主要参数（见表3）和表4推力轴承性能计算结果发现高压油顶起装置性能符合设计顶起高度［5］（顶起量≥0.04 mm）。

表3 高压油室计算参数

结论：高压油顶起装置性能符合设计顶起高度要求（顶起量≥0.04 mm）。

2.3 推力轴承运行温度监测

随机选取2021年5月份三次机组运行期间的温度进行对比分析，见表4推力轴承运行温度。

表4 推力轴承运行温度℃

结论：推力轴承轴瓦最大运行温度≤设计运行温度75℃，平均瓦温61.9℃，均在正常情况下运行。最高和最低瓦温差11.2℃，其中4、12、16、20号的瓦温偏差较大。

3 推力瓦面磨损原因分析结论

过上述分析可得出如下结论：

1）机组额定工况下，推力轴承瓦温正常、油膜厚度符合设计要求、推力轴承性能稳定。推力轴承的最小油膜厚度0.039 mm＞［0.03 mm］，高压油顶起装置的设计顶起量0.06 mm＞［0.04 mm］，均符合设计要求，高压油顶起装置工作正常。

2）排除推力轴承性能、高压油顶起装置性能因素后，结合表4推力轴承运行温度中4块瓦瓦温偏高的情况，可以确认出现这样的瓦面磨痕，应是推力轴承运行期间镜板与瓦面产生间断性瞬时摩擦导致。温度较高的4块瓦应该受力较大，正常运行时其油膜厚度能够满足要求，但在高压油顶起装置启动的过程中，这4块瓦的油膜形成相对滞后，瓦面油膜可能不连续，机组转动时，造成瓦面擦伤，进而影响到其他瓦，这一过程应该是瞬时的，多次累积后就形成了2020年11月机组C修期间推力瓦检查发现的带状磨痕情况。

4 处理措施

1）使用刀尺检查镜板是否有高点，即使有微小的高点，也要进行处理、严格保证镜板平面度。

2）对所有推力瓦的磨痕进行修复处理，去除高点，使用600目以上的砂纸或百洁布轻磨处理。

3）检查高压油顶起装置管路，保证油路畅通。

4）推力轴承安装时，检查推力轴承瓦架平面度、各小弹簧高度以及推力瓦和托瓦的总高度。统计检查结果，将高度相近的小弹簧分组使用，将高度较小的弹簧柱与厚度较厚的推力瓦配合使用，将较高的小弹簧与较薄的推力瓦配合使用，适配的小弹簧和推力瓦分散分布，避免推力瓦出现受力不均现象。

5）优化机组开停机过程中的高压油顶起装置运行规程，适当延长开停机过程中高压油顶起装置投入时间，保证推力轴承油膜的形成。

6）2021年机组检修期间对处理后的推力轴承瓦跟踪检查发现，处理后的轴瓦未出现新增磨损情况，通过上述措施的实施能够有效杜绝机组瓦面磨损缺陷的出现，保障弹簧束支撑结构推力轴承金属瓦的性能发挥。