石板水电厂10 MW机组水导轴承技术改造.doc

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1、石板水电厂10MW机组水导轴承技术改造摘要:分析了石板水电厂10MW机组水导轴承运行温度过高的原因。对高水头机组，因设计结构紧凑原因，使得水轮机稀油筒式瓦体外循环冷却效果不理想，因此，对在实际运行工况中如何增加水导瓦的上油量，加强油循环，增强油冷却器冷却效果提出了解决办法及今后在设计中应注意的问题。关键词:水导轴承；油循环；温度；石板水电厂　1简介石板水电厂10MW机组为悬式结构，属高水头水轮机组，在水导轴承结构设计上非常紧凑。该机组从1996年10月投产以来，发电运行一直不太正常。当处理完有关设备缺陷后，该机组水导轴承运行温度

2、长期居高不下，机组带不满负荷。当机组负荷在6~9MW之间时，水导轴承温度一直在65~69℃之间徘徊，且水导轴承温度经常超过70℃而引起事故停机，并发生多次烧毁水导轴瓦事故，既影响机组正常运行创效益，又存在严重的安全事故隐患。几年来，该机组累计经济损失达500多万元之巨（按同期市场可比电价0.287元/kW·h估算），因此，对水导轴承存在的问题进行技术改造已迫在眉睫。2设备运行分析据这几年的运行情况观察分析，发现水导轴承仅有的一根回油管在回油未满时，两块水导瓦温偏差5℃以上（最大7℃），甩油溢流板把和法兰等机械零件朝上且不平，阻挡了

3、油循环，使部分油飞溅进入回油管。由于挡油圈与大轴间隙最大为12mm,最小相对边为4mm左右，因而使部分油流从溢流板回流至挡油圈与大轴之间的间隙中，致使上油池外壁近1/2有单边发热现象，手摸有烫的感觉，温度大大地超过另一边油池外壁。上述现象的发生，说明了　上油量不够，一个回油孔回油效果较差及上油池有回油区域存在，使油循环不良。另外，由于油冷却器容量不够等原因，也使热油无法充分冷却(见图1)。3技术数据简要分析论证石板水电厂10MW机组采用LTSA32水轮机油作为机组润滑油。水导轴承的轴领D=450mm,总间隙0.20～0.31mm

4、，机组水导轴承在轴上研瓦的间隙都控制在0.28mm（以下计算都以δ=0.28mm为基准），水导轴承高L=360mm，挡油圈高H=285mm，转速N=600r/min，油冷却器冷却铜管φ19/φ17分2排8根均匀布置在直径D1=800　mm内，进出水分水箱共长L1=300mm。3.1机组摩擦功发热量验算公式ц=πND/60；φ=δ/D。式中δ为轴瓦间隙；K为间隙比沙麦尔德系数。K经计算查表取K为1.4；ц为圆周速度；L为轴承高度；δ为计算间隙0.28mm；D为水导轴直径；η为运行粘度系数；LTSA32水轮机油η为60℃时摩擦运行

5、粘度系数为0.00155kg·s/m2，将以上数值代入公式进行验算得发热量功率为：33.2冷却器冷却铜管验算按经验统计公式：水轮机稀油筒式轴承管内流速为1.2～1.5m/s，冷却铜管φ19/φ17每kW功取1～2m。当取2m进行验算，则L2=2W=21.867m；取1m验算,L2=10.9335m，油冷却器冷却铜管取L3=8(πD1-L1)=17.706m。因该机结构设计紧凑，水车室较狭小，散热条件差，取大值时，油冷却器冷却容量略显不够。3.3上油量验算(1)设计进油孔φ18mm，实际加工为φ16mm，现场改为φ17.5m

6、m。在其它参数不变的情况下，过油断面积减少为λ1=πd12/πd22=1.06倍；(2)原设计上油升角为80°，改为60°，按公式计算下流油量：忽略上油箱经油箱下流油量和上油箱经轴承间隙下流油量两参数比较后可看出上油量确实不够。3.4水导轴承直径和高度比按经验公式选取，一般为1.2~1.5，现为（360+285）/450=1.43，可见设计取值较大。综上所述，石板水电厂和10MW机组水导轴承运行温度过高是由多种原因引起，必须立足于现有设备，进行统一技术改造。4水导轴承结构改造和要求(1)水导轴承进油孔改造，使油更容易进

7、入油孔，见图2；　　(2)降低挡油圈高度12cm，使下底呈锥状结构，见图3。为保证上油均匀及减小上油阻力，挡油圈与大轴承间隙共9mm，安装时要求间隙偏差小于1mm；(3)为改变两块水导轴瓦温差，将水导轴瓦的单回油孔改为双回油孔，在原轴承回油孔对称方向上开孔，并使回油管安装高度保证高出冷却铜管8～10mm，使热油能充分冷却；(4)技改加工中，将溢流板的把和法兰朝上结构改为朝下结构进行安装组合，使溢流板外侧低于内侧0.5～0.8mm，形状呈伞状，以减少回油阻力；　　(5)重新设计加工油冷却器，把2排冷却管改为3排均布

8、冷却管，冷却容量L3=12(πD1-L1)=26.56>L2=21.867m，并在分水箱上、下两端焊接上挡板，防止回油从分水箱上下端流过,使冷却效果更好。5技改后的实际工况检验10MW机组于1999年12月底改