山美水電站3號(hào)機(jī)組上導(dǎo)軸承旋轉(zhuǎn)油槽蓋板磨損毀壞原因分析及處理措施

黃萬成

(泉州市金雞攔河閘管理處，福建 泉州362000)

【摘要】本文通過分析泉州山美水電站3號(hào)機(jī)組上導(dǎo)軸承旋轉(zhuǎn)油槽蓋板在運(yùn)行中發(fā)生磨損毀壞原因，提出了對(duì)上導(dǎo)軸承旋轉(zhuǎn)油槽蓋板進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造的技術(shù)措施，取得了理想效果，可為類似結(jié)構(gòu)機(jī)組的改造提供一個(gè)可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】水電站機(jī)組；磨損毀壞；原因分析；處理措施

中圖分類號(hào)：TV734

Analysis of reasons for Shanmei Hydropower Station No.3 unit

bearing swivel upper oil drain pan cover plate abrasion

damage and handling measures

HUANG Wancheng

(QuanzhouJinjiSluiceManagementOffice,Quanzhou362000,China)

Abstract:In the paper, reasons for Shanmei Hydropower Station No. 3 unit bearing swivel upper oil drain pan cover plate abrasion damage during operation are analyzed, technical measures of structure transformation in upper guidance bearing swivel oil drain pan cover plate are proposed with ideal effect. It can provide experience for transforming similar structure units as reference.

Key words: hydropower station unit; abrasion damage; reason analysis; handling measures

1概述

泉州市山美水電站總裝機(jī)63MW,共裝有3臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，其中3號(hào)機(jī)組于1997年建成投產(chǎn)，機(jī)組出力30MW。機(jī)組形式為立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組，機(jī)組轉(zhuǎn)速為166.70r/min。3號(hào)機(jī)上導(dǎo)軸承油槽蓋板分為固定蓋板和旋轉(zhuǎn)蓋板兩部分，固定蓋板由普通鋼板加工而成，用螺栓固定在上機(jī)架上，鉆鉸圓錐銷定位。旋轉(zhuǎn)蓋板材質(zhì)為鑄鋁，用螺栓與推力頭連接，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)隨推力頭旋轉(zhuǎn)。上導(dǎo)軸承油槽固定蓋板與旋轉(zhuǎn)蓋板之間采用梳齒式密封方式(見圖1)。

圖1　上導(dǎo)軸承油槽密封蓋板結(jié)構(gòu)

2上導(dǎo)軸承旋轉(zhuǎn)油槽蓋板磨損毀壞故障發(fā)生過程

2010年5月27日上午8時(shí)25分左右，電站運(yùn)行管理人員發(fā)現(xiàn)3號(hào)機(jī)上導(dǎo)軸承部位發(fā)出明顯的機(jī)件摩擦聲，并有濃煙冒出。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)上導(dǎo)軸承油槽蓋板旋轉(zhuǎn)部件與固定部件發(fā)生摩擦并嚴(yán)重發(fā)熱。檢修人員立即進(jìn)行檢查，在吊起上導(dǎo)油槽蓋板后，發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)蓋板與固定蓋板之間梳齒密封環(huán)有明顯磨損，鋁質(zhì)密封梳齒部分破損斷裂。由于摩擦發(fā)熱鋁質(zhì)旋轉(zhuǎn)蓋板發(fā)生變形，無法恢復(fù)原狀。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)緊急處理，被迫削除旋轉(zhuǎn)密封蓋破損部分密封梳齒，安裝復(fù)位，機(jī)組暫時(shí)恢復(fù)運(yùn)行，但上導(dǎo)軸承甩油量明顯加大，機(jī)組存在明顯隱患。

3故障原因分析

3.1機(jī)組軸線偏移

在安裝3號(hào)機(jī)組時(shí)，由于機(jī)組主軸聯(lián)軸法蘭面處理不當(dāng)，軸線曲折度沒有消除，致使推力頭安裝時(shí)與機(jī)組實(shí)際中心線偏離(見圖2)。

圖2　主軸曲折矯正后推力頭位移示意圖 A—推力頭位置；B—法蘭位置；C—水導(dǎo)軸承位置；A′—矯正后推力頭位置；B′—矯正后法蘭位置；C′—矯正后水導(dǎo)軸承位置；ΔA—矯正后推力頭位移值

從圖2可以看出，由于水導(dǎo)軸承位置固定，主軸曲折矯正后，推力頭會(huì)產(chǎn)生一個(gè)位移量ΔA，經(jīng)測(cè)量約為1.5mm。由于上導(dǎo)軸承油槽蓋板安裝是以推力頭中心為基準(zhǔn)的，因此也偏離機(jī)組中心線約1.5mm。3號(hào)機(jī)組大修時(shí)，采用在聯(lián)軸法蘭處加墊的方法進(jìn)行矯正處理，主軸線曲折度基本消除，推力頭回到機(jī)組中心線位置。但由于上導(dǎo)軸承油槽蓋板在安裝時(shí)偏離了機(jī)組實(shí)際中心，致使推力頭中心回正后，蓋板密封環(huán)間隙產(chǎn)生偏心，局部間隙偏小，最小處只有1.5mm。

3.2密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷

a.密封結(jié)構(gòu)不合理。3號(hào)機(jī)上導(dǎo)軸承油槽固定蓋板與旋轉(zhuǎn)蓋板之間采用梳齒式密封方式，密封梳齒間徑向間隙只有3mm，端面間隙也只有3mm。受機(jī)組安裝質(zhì)量，運(yùn)行時(shí)機(jī)組振動(dòng)、擺度等因素影響，密封間隙很容易發(fā)生偏移，造成局部密封間隙過小，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生觸碰。

b.旋轉(zhuǎn)蓋板強(qiáng)度不足。該密封形式采用旋轉(zhuǎn)密封蓋形式，而且密封蓋是鑄鋁結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度不足，運(yùn)行中在離心力作用下容易發(fā)生擺動(dòng)變形，致使梳齒密封環(huán)旋轉(zhuǎn)部分與固定部分發(fā)生局部摩擦，摩擦發(fā)熱后使蓋板發(fā)生變形，又進(jìn)一步加劇摩擦，最后蓋板嚴(yán)重發(fā)熱，高溫使油霧冒煙，迷宮環(huán)局部磨損毀壞造成故障。

4處理方法

4.1改造密封結(jié)構(gòu)

由于梳齒式密封結(jié)構(gòu)在運(yùn)行中存在安全隱患，而且旋轉(zhuǎn)密封蓋已磨損毀壞不可恢復(fù)，經(jīng)過分析研究，決定對(duì)上導(dǎo)軸承油槽密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，改成固定迷宮的密封結(jié)構(gòu)(見圖3)。固定迷宮結(jié)構(gòu)由固定迷宮環(huán)和旋轉(zhuǎn)密封環(huán)組成，結(jié)構(gòu)簡單。固定迷宮環(huán)固定在上機(jī)架上，旋轉(zhuǎn)密封環(huán)外徑與推力頭相同，與推力頭上端部相連。固定迷宮環(huán)和密封轉(zhuǎn)環(huán)材質(zhì)都為普通鋼材，強(qiáng)度高，且轉(zhuǎn)環(huán)與推力頭同心，旋轉(zhuǎn)半徑小，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的擺度很小(經(jīng)測(cè)量只有0.1mm)，解決了機(jī)組運(yùn)行時(shí)密封間隙跑偏的問題。

圖3　改造后的上導(dǎo)軸承油槽蓋板結(jié)構(gòu)

4.2迷宮密封間隙分配

根據(jù)調(diào)整后推力頭的中心位置，重新調(diào)整固定密封環(huán)的中心位置，重新鉆鉸密封環(huán)與上機(jī)架的定位銷，保證其與推力頭(即機(jī)組軸線)同心，這樣就保證了迷宮密封間隙分配均勻。

5結(jié)語

2010年，山美電站3號(hào)機(jī)組大修時(shí)，對(duì)上導(dǎo)軸承密封進(jìn)行了技術(shù)改造，改造后密封效果良好，運(yùn)行穩(wěn)定，未再出現(xiàn)故障。改造后的迷宮式密封結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，為類似事故處理提供了成功的技術(shù)改造經(jīng)驗(yàn)。

圖8　消力池池尾斷面流速分布