鄭海軍

（映秀灣水力發電總廠，四川都江堰　611830）

　　摘　要：水輪發（fā）電機組的推力瓦部件（jiàn），經常出（chū）現瓦溫過高及磨（mó）損的現象，嚴重影（yǐng）響機組的安（ān）全、可靠運行，現就推力瓦瓦溫過高及磨損的（de）現象的一般原（yuán）因進行淺析，針對這（zhè）些原因進行相應（yīng）的處（chù）理（lǐ），保證機組安全、可靠運行。

　　關鍵詞：推力瓦；周向偏心率；熱變形；機（jī）械變（biàn）形；軸線處（chù）理；運（yùn）行特（tè）性
　　1　引言
　　推力瓦是水輪發電的重要部件（jiàn）之一（yī），作用是承受機組轉動部分的重量以及水（shuǐ）輪（lún）機的軸向水推力，並將這些力傳遞（dì）給水輪發電機的荷重機架及基礎混凝土（tǔ）。其工作性能的（de）好壞，將直接關係到機組的安（ān）全和穩定運行。
　　2　分類及優缺點
　　推力軸瓦分巴氏合金（jīn）瓦和彈性金屬塑料瓦（氟塑料瓦）兩大類。巴氏合金瓦溫升反應（yīng）速度快，相對危（wēi）害輕，並且溫（wēn）升引起燒瓦不易損傷鏡板；氟塑料瓦溫升反應（yīng）速度慢，延長危害時間長，易擴大事故，溫升（shēng）熔化氟塑料層，青銅絲外（wài）漏易造成鏡板損傷。但（dàn）氟塑料瓦與巴氏合金相比較具（jù）有特（tè）殊優點：承載能力強（qiáng）、耐高溫、變形小、摩擦係數（shù）小、維修簡單等，並正在逐步取代巴氏合金瓦（wǎ）。氟塑料（liào）瓦在檢查、處理過程中免去了（le）研刮，但由（yóu）於本（běn）身的特點決定一旦出項下列問題就必須更換：瓦溫過高燒瓦、軸瓦金屬層與氟塑料層脫層。
　　3　推力瓦瓦溫過高及磨損的一般原因
　　眾多調研資料表明，造成推（tuī）力（lì）瓦溫瓦溫過（guò）高及磨損主要（yào）存在以下幾個方麵：一是推力軸（zhóu）承結構設計及選型不合（hé）理；二是推力（lì）軸承加工製造工藝質量較（jiào）差；三是潤滑油的循環和冷卻（què）；四是安裝和運行管理；五（wǔ）是機組運行特性不良；六是推力（lì）軸承甩油（yóu）。
　　3.1結構設計及選型不合理（lǐ）
　　推力軸承設計及選型根據設計機（jī）組給定的負荷和轉速等參數，計算推力軸承主要數據，從而確定推（tuī）力軸承扇形瓦的塊（kuài）數、尺寸以及軸承其他附件結構、尺寸。結構設計及選型不合理（lǐ）主要表現以下幾個方麵：
　　推力瓦的熱（rè）變形和機械變形。在這（zhè）兩種（zhǒng）變形中（zhōng），熱變形更難（nán）控製。對於傳統扇（shàn）形瓦，熱變形量往往為設計Z小油膜厚度的（de）幾倍，推力瓦周向熱變（biàn）形（xíng）量往往是周向機械變形量（liàng）的2-3倍，推力瓦徑向熱變（biàn）形量與徑向機械變形量相（xiàng）接近，徑向變形總量比（bǐ）周向變形總量（liàng）大2-3倍。正（zhèng）是由於推力瓦熱變形和機械變形隨著機組負荷增加（jiā）而增加（jiā），促使油膜厚度被破壞而造成研瓦事故。
　　推力瓦的周（zhōu）向偏心（xīn）率。通（tōng）過推力瓦周（zhōu）向偏心率增大，比原有設計值提高1/3-1/2以上，獲得了明顯的效果。這使人們認（rèn）識到，單（dān）位壓（yā）力較大推力軸承，適當（dāng）增加偏心率，對（duì）改善其啟動性（xìng）能，提高承載能力（lì），增加油膜厚度等是有利的（de）。
　　3.2加工製造（zào）工藝（yì）質量較差
　　（1）鏡板不平度（dù）過（guò）大。鏡板不平度過大係指鏡（jìng）板（bǎn）波浪度及粗糙度超過允許範圍，由（yóu）於鏡板不（bú）平（píng）度（dù）過大，使推力瓦瓦溫升高，鏡板（bǎn）鏡麵劃傷磨損。通常巴氏（shì）合金瓦粗糙度（dù）控製（zhì）在Ra≤0.2-0.4μm，氟塑（sù）料瓦Ra≤0.64μm，波（bō）浪度≤0.05mm。
　　（2）材料（liào）機械性能問題。推力軸承支撐機構在運（yùn）行中異變，個別支撐球麵和鉻鋼墊塊表（biǎo）現出深淺不一的壓痕；個別平（píng）衡塊蠕動發卡；彈性油箱壓裂或漏（lòu）油變剛性（xìng）支撐等，都導致推力瓦受力不均，個（gè）別推力瓦超過（guò）Z大承載發生磨損，進而造（zào）成所（suǒ）有推力瓦磨損。
　　3.3潤滑油的循環（huán）和冷卻
　　推力軸承（chéng）內部油循環結構不當。軸（zhóu）承內循環結構不當，會（huì）造成熱油短路，使瓦溫升（shēng）高；有（yǒu）的外循環推力軸承對推力瓦的（de）供油方向與鏡板旋轉產生的油流方向相（xiàng）反，使（shǐ）瓦間油流停滯，如瓦間不采取相應措施，也是造成推力瓦過熱以致加速磨損的原因之一。因此（cǐ），有的推力軸承（chéng）采用刮油板，噴（pēn）油管等（děng）措施。
　　推力瓦進油邊形狀不好。推力瓦（wǎ）進油（yóu）邊形狀不（bú）好，對推力軸承在機組啟動（dòng）瞬間油膜形成速度產生一定影（yǐng）響。油的循（xún）環（huán）動力不足（油的流速過低），還可（kě）能在推力瓦的（de）出油（yóu）邊產生滯流區或渦流區（qū）。
　　冷卻器銅管堵塞、進出水壓力（lì）不足、擋油板位置及（jí）結構不當以及過油麵積不足等，均會（huì）降低冷卻器的冷卻效果而導致瓦溫的升高。
　　3.4安裝及運行管理
　　（1）推力瓦（wǎ）受力調整。機組安裝（zhuāng）及檢修期間（jiān），應（yīng）認真、嚴格的進行推力瓦的（de）受力調整（zhěng），盡管液壓支柱式推力軸承有一定自調（diào）節能力（lì），但仍應引以充分注意，防止個別推力瓦（wǎ）負荷過大，在運行中發生過熱而加劇磨損。
　　（2）推力瓦（wǎ）的殘餘（yú）變形。在新安（ān）裝機組（zǔ）或老機（jī）組大修（xiū）過程中更（gèng）換個別新瓦，由於新瓦（wǎ）內存在一定的殘餘應力，在機組運行中（zhōng），這部分殘性（xìng）應力產生相應的殘性（xìng）變形，這種變形給油（yóu）膜厚（hòu）度及其分布帶來不同程度的影響。
　　（3）軸線處理、導（dǎo）軸承間（jiān）隙調整等。導軸瓦間隙調整不良，軸線不垂直（zhí）度過（guò）大，鏡板和推力頭水平超過規定範圍的等，加劇了推（tuī）力軸承（chéng）運行條件惡化，引起運行中鏡板（bǎn）的（de）顫動，在軸承中出現脈動力，導致推力瓦的分離脫層（céng）現象。
　　（4）運行管理不善。機（jī）組開（kāi）停（tíng）機頻（pín）繁，啟動時推力瓦單位負荷增大，甩負荷過多，造成推力軸承運行自然老化；潤滑油變質，含（hán）有水分、油汙等雜物進（jìn）入，造成鏡板鏡麵粗（cū）糙度增大，嚴重時，高壓油頂起推軸瓦油室磨（mó）損，摩擦係數增大，油膜減少或破壞或（huò）推力瓦與鏡板嚴重磨損。
　　3.5機組運行特性不（bú）良
　　機（jī）組振動、穩定（dìng）性較差。由於轉輪氣蝕及衝刷，嚴重時往往引起水輪機轉輪不均勻受力及導葉、蝸殼、尾水管水流分布不均，使機組運行穩（wěn）定變差；由於水力不平衡（héng）、磁拉力（lì）不平（píng）衡（héng）、機械受力不平衡力及壓力脈動等，使運行機組產生受迫振動及共振（zhèn），機組的動負荷的分量增加，推力軸承受到脈振衝擊、幹擾和破壞了推力瓦的正（zhèng）常壓（yā）力分布和油膜（mó）厚度。
　　3.6機組推力軸承甩油
　　推力軸承甩油（yóu）有兩種情況，一是油質從旋（xuán）轉件內（nèi）壁與擋油圈之間甩向發電機內部，另（lìng）一種（zhǒng）是油質從旋轉部件與蓋板間的縫隙甩向（xiàng）外部。甩油造成軸承運行油位（wèi）降低（dī）引起推力瓦溫升，過高可能引起研瓦現（xiàn）象。
　　4　推力瓦瓦（wǎ）溫過高及磨損的通常處理方法
　　（1）當推力瓦進油邊及中部大麵積磨損時，說明推（tuī）力瓦啟動性能不良或承載能力較低，不能很快形成油膜或沒有足夠的油膜厚度。在校核推力瓦周向偏（piān）心率設計值及實際值後，根據計算與經驗可酌（zhuó）情提高推力瓦偏（piān）心率。
　　（2）除了在設計、製造上針對推力瓦熱變（biàn）形及機械變形采取（qǔ）雙層瓦及水冷瓦（wǎ）結構等措施外，采取在推力瓦“中間帶”特殊刮低0.02-0.03mm可以有效抵消推力瓦部（bù）分機械變形，提高推力瓦使用（yòng）壽命。
　　（3）在液壓支柱式推力軸承上取消抗重螺栓，將推力（lì）瓦直接或通過墊環間接平放彈性油箱，這樣改進後，與原（yuán）結構比較，推力（lì）瓦Z大變形量大幅減少（shǎo），Z小油膜厚度（dù）有所增加，承載能力有所提高，平均瓦溫（wēn）及Z高瓦溫有所降低，結構得（dé）到簡化，便於安裝、檢修。
　　（4）有的具有高壓油頂起裝（zhuāng）置（zhì）的推力軸承，其瓦麵有2個環油（yóu）室，其中（zhōng）心距大小選擇合理與否，對推力軸承影響較大。油室中心距、油室深度適合，可增加油室中部進油量。
　　（5）提高油冷卻器（qì）的冷卻效（xiào）果。在可能條（tiáo）件下，提高冷卻水壓力、增（zēng）大水流量、改進冷（lěng）卻器結構、增（zēng）強冷（lěng）卻效果、改變油的循環。
　　（6）在雙層瓦結構中，學習日立公（gōng）司（sī）將薄瓦製成梯形斷麵，將進油邊的（de）瓦背倒角（jiǎo），托瓦設計冷卻油溝，使邊界層油引（yǐn）向托瓦周向冷卻油溝，冷卻托瓦的上表麵，減少托瓦的熱變形，增加承（chéng）載能力，減少變形摩（mó）擦。
　　（7）對軸線調整（zhěng），調整導軸承瓦隙，消除水力不平（píng）衡、磁（cí）拉力不平衡、機械受力不平衡力及壓力脈動等（děng）引起的機組受迫振動（dòng）及共振。
　　（8）解決推力軸（zhóu）承甩油問題。按采取措施的主導作用可分阻擋（dǎng）、均壓等。阻擋法如（rú）在推（tuī）力頭內壁加裝風葉；在旋轉件內壁加裝擋（dǎng）油環。對外甩油采取（qǔ）加強密封性能即旋轉件與蓋板間設迷（mí）宮槽（cáo）加多層（céng）密封圈。均壓法是將轉子高壓區的氣流引向擋油管（guǎn）下部，使上下壓力均衡，外甩油可（kě）在推力油槽蓋板通過呼吸孔使（shǐ）內外壓力趨於平衡。
　　結語
　　推力瓦工作性（xìng）能的好壞，將直接關係到機組的安全和穩定（dìng）運行，而衡量推力軸承工作優劣主要從推力瓦的平（píng）均溫度和Z大溫差評（píng）定，通過對推力瓦瓦溫過高及磨損的一般（bān）原因及通常處理方法介（jiè）紹，希望對解決推力瓦溫過高起到一定作用（yòng），文中疏漏及不足請專家、同（tóng）仁指（zhǐ）正。
　　參考文獻
　　[1]盧勝文.談（tán）電機推力瓦燒損的故障（zhàng）原因及檢修（xiū）[J].機床與液（yè）壓ISTICPKU，2010，38（12）.

來源：《中（zhōng）國新技術新產品》2014年第21期（qī）