刘家峡水电厂推力轴承改造的技术研究与实践

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1、刘家峡水电厂推力轴承改造的技术研究与实践苟小军付廷勤张建伟高云涛（刘家峡水电厂，甘肃永靖，731600）摘 要：刘家峡水电厂4号机组已经运行36年，增容改造后推力轴承荷载超出设计值，过载和长期运行导致机组推力轴承运行出现隐患。对此，刘电进行了4号机组推力轴承的改造更换。改造后的机组试验和运行数据显示推力轴承改造效果良好。实践证明，对大型水轮发电机组推力轴承进行技术改造完全可行，改造对提高推力轴承本身和机组的运行可靠性、稳定性具有良好效果。关键词：水轮发电机组；推力轴承；改造；技术研究；实践；刘家峡水电厂1概述   刘家峡水电厂4

2、号机组1974年投入运行，1998年增容改造后，推力轴承荷载超出设计值，造成巴氏合金推力瓦最高运行温度67℃接近上限报警温度75℃，严重影响到推力轴承的安全稳定运行。此外，经多年运行和检修，镜板表面淬火层失效(失效是我们想象的，应该是不可能失效的，只是被磨损，找不到好的词，是不是磨损更贴切？物理法　包括表面淬火和激光表面处理。表面淬火是利用钢的淬硬性，用高频感应电流或激光束将零件表层金属加热到高温，随后冷却使表面硬化。利用激光束也可以使表面极薄的一层金属熔化，表层下的冷基体使表层熔化的金属以极高的速度冷却，形成超微晶粒或非晶结构

3、，从而提高材料对磨损、腐蚀和疲劳的抗力。大电机技术的人很专业，我们不必要说，或是定性；或者说抗磨性、耐腐蚀性下降，点状缺陷就是淬火层剥落），镜面出现麻点和亮带，光洁度超出国标要求；推力头与大轴配合面在检修中采用热套冷拔工艺，由于配合面毛刺、受力不垂直的原因，多次造成推力头与大轴配合面拉伤，处理过程采用砂轮、细砂纸、油石修复配合面的工艺，逐渐引起配合面接触面积变小，配合由过渡配合向间隙配合过渡的状况，已危及到机组的安全运行；弹性油箱经多年运行已呈现出疲劳趋向（趋势）。为确保4号机组的安全稳定运行，在4号机增容改造后，刘电对推力轴承

4、针对性（提高承载能力方面的改造）的进行了改造，如增大推力瓦偏心距，更换推力冷却器以改善推力冷却效果。尽管如此，无法从根本上解决改造后机组轴向水推力增大、推力荷载超过推力轴承承载上限等问题。2009年为了彻底消除缺陷，提高4号机组推力轴承运行的可靠性、稳定性。（可以删除吗？）刘家峡水电厂联合哈尔滨电机厂有限责任公司对4号机组推力轴承部分部件进行改造。改造后机组运行稳定可靠，各部监测数据完全符合水轮发电机组安装技术规范（GB/T8564—2003）要求。（和5.9条合并）2推力轴承结构  刘电4号机水轮机结构为立轴混流式（HL430

5、a-LJ-550），由哈尔滨电机厂制造；发电机结构为二导悬吊式（TS255/12640-48），由哈尔滨电机厂制造，机组额定功率255MW，额定转速125r/min，额定流量290m3/s，转动部件总重量920吨，有上导和水导轴承。其中巴氏合金上导瓦12块（单边瓦隙0.15mm），为扇形瓦自调式结构；水导瓦为四瓣组合式筒形瓦（单边瓦隙0.3mm）。各部轴承间隙与其轴颈直径成正比。推力轴承为弹性油箱结构，有12块巴氏合金推力瓦，具体结构如图1所示。推力轴承技术参数见表1。表1刘家峡水电厂4号水轮发电机组推力轴承主要技术参数推力轴承

6、支撑型式四波纹液压支柱式弹簧油箱推力轴承冷却方式内循环设计轴向水推力800T推力轴承设计最大负荷1600吨推力轴承实际最大负荷1220吨推力头外径2660mm镜板外径/厚度2750mm/190mm推力头内径1045mm支柱螺栓M100×3支柱螺栓分布圆直径2150mm投产日期1970年7月25日改造完成日期1998年12月21日图1:刘家峡水电厂4号水轮发电机组推力轴承装配结构3原推力轴承存在的主要问题3.1弹簧油箱显现疲劳趋势。从表2：4号机组历次扩修受力调整测量记录可以看出弹簧油箱在投运后的6次扩修中压缩量由0.58mm增长

7、至0.95mm，特别是增容改造后运行的6年时间里压缩量由0.80mm增长至0.95mm。分析认为弹簧油箱压缩变形量已经接近达到设计标准（1.2mm），承载能力不够，（疲劳趋势的产生使其）在运行中弹簧油箱的焊接结合部位有漏油可能。表2：4号机组历次扩修受力调整测量记录（弹簧油箱压缩过程）单位（mm）1序号瓦号23456789101112时间均值10.570.570.640.560.600.540.620.660.590.520.500.561980年0.5820.610.600.620.560.580.550.660.680.58

8、0.520.510.551983年0.5930.570.580.630.660.620.610.580.690.590.540.530.531989年0.5940.740.750.720.740.680.620.680.690.760.590.630.63199