版权信息
省级大型综合性科技类期刊
主管部门:自治区科技厅
主办单位:自治区科学技术信息研究院 
协办单位:自治区科学技术情报学会
编辑出版:科技期刊编译室
刊社地址:内蒙古呼和浩特新城西街149号本刊杂志社
邮政编码:100010
电      话:0471-2536371

E-mail  :

nmgkjzz@vip.163.com 

网站地址:www.nmgkjzz.com


往期杂志
当前位置: 首页>往期杂志>详细介绍

刘家峡水电厂3号机水导轴承稳定性分析及处理

时间:2016-11-28来源: 作者: 点击: 51次

Stability Analysis and Treatment of turbine guide bearing of No.3 Unit in Liujiaxia Hydropower Plant

苟小军1 付廷勤1 张建伟1 刘秀良2 赵忠1孔全有1

1刘家峡水电厂甘肃永靖 731600   2甘肃电力科学研究院  甘肃兰州 730050

GOU Xiaojun  FU Tingqin  ZHANG Jianwei  LIU Xiuliang ZHAO ZHong Kongoing QuanYou

1 Liujiaxia Hydropower Station,,GanSu,Yongjing,731600,China

2 Gansu Electric Power Research Institute,GanSu,Lanzhou,730050,China)

  要:介绍了刘家峡水电厂#3号机组水导轴承摆度大,部分工况和负荷水导轴承温度持续升高的现象,分析了原因,总结了更换水导瓦、调整机组轴线、优化水导瓦间隙的处理措施。

关键词:水导轴承;稳定性;分析;处理

Abstract: This paper introduces the phenomenon that the turbine guide bearing of Unit # 3 of Liujiaxia Hydropower Plant is large, the working condition of the turbine guide bearing g and the temperature of the turbine guide bearing are increasing continuously. The reason is analyzed. The replacement of the turbine guide bearing tile, the adjustment of the unit axis, Gap treatment measures.

    Key words: turbine guide bearing; stability; analysis; deal with

1 概述

刘家峡水电站位于甘肃省永靖县黄河干流,是我国自行设计、制造、施工、安装的第一座百万千瓦级大型水电站。1969年4月1日首台机组投产发电,1974年12月五台机组全部投产。电站设计总装机容量1225MW,工程竣工验收核定容量1160MW。1988年开始,电厂历经14年的艰苦努力,完成了5台机组的增容改造,新增容量190MW。

刘家峡水电厂3号机组1973年1月投产发电,设计功率250MW,核定225MW,哈尔滨电机厂设计制造,1996年11月至1997年4月完成了发电机部分改造,发电机部分为哈尔滨电机厂改造,1998年12月至1999年8月完成了水轮机部分改造,水轮机为俄罗斯列宁格勒金属工厂设计制造,机组容量增加为260MW。改造后机组始终存在水导轴承摆度大,在部分工况和负荷下水导轴承温度持续升高的现象,机组被迫限制负荷运行,调峰性能降低。2013年A级检修中根据历次试验、安装和运行数据,针对该机组水导轴承结构和受力特点分析了瓦温升高原因,进行了水导瓦更换、机组轴线调整、优化水导瓦间隙的处理措施。消除了水轮机水导轴承摆度大,在部分工况和负荷下水导轴承温度持续升高的现象,同工况对比水导摆度由0.54mm减小为0.3mm,降低0.24mm,减小率45%,水导瓦最高温度由43.8℃下降为38.7℃,下降5.1℃,推力瓦最高温度由18.6℃下降为17.5℃,下降1.1℃;上导瓦最高温度由46℃下降为40℃,下降6℃,提高了机组的运行稳定性和可靠性。通过近三年的实践检验,在机组全负荷工况、年度水温变幅4-19℃条件,环境温度-13℃至36℃条件下机组运行平稳可靠。

2 机组概况

刘电#3号机水轮机结构为立轴混流式,发电机结构为二导悬吊式,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;水导瓦为稀油润滑楔子板调节分块式钨金瓦(设计单边瓦隙0.15-0.2mm)。各部轴承间隙与其轴颈直径成正比。推力轴承为弹性油箱液压支柱式结构,有12块弹性金属塑料瓦,具体结构如图1所示,水轮机主要技术参数如表1所示,发电机主要技术参数如表2所示。

1刘家峡水电厂#3号水轮机主要技术参数

转轮型号

PO115-B-580

最大/额定/最小水头

114m/100m/70m

额定功率

265MW

额定流量

288m3/s

额定转速

125r/min

飞逸转速

250r/min

转轮叶片数

16片

活动导叶数

24个

吸出高度

-2m

水导轴承型式

稀油润滑分块式钨金瓦/12块

导叶相对高度

1100 mm

导叶分布圆直径

6600mm(1.138D1

转轮直径

5800 mm

制造商

俄罗斯列宁格勒金属工厂

2刘家峡水电厂#3号水轮发电机主要技术参数

型    号

SF255-48/12640

额定功率

260MW

额定电压

15.75KV

功率因数

0.9

额定电流                      

10590A

额定效率

98.43%

发电机型式

悬吊式

推力轴承支撑型式

四波纹液压支柱式弹簧油箱

推力瓦型式

塑料薄瓦稀油润滑/12块

推力轴承设计最大负荷

1600吨

上导轴承型式                              

稀油润滑钨金分块瓦/12块

制造商

哈尔滨电机厂

 

 

 

 

 

 

1刘家峡水电厂#3号机组转动部件结构

3 水导轴承稳定性分析

3号机组增容改造后经历了三次扩修,分别是2006年、2009年和2013年。前2次扩修后260MW机组运行上导摆度0.13mm、水导摆度0.55mm、上机架水平振动0.10mm、上机架垂直振动0.08mm、顶盖水平振动0.09mm、顶盖垂直振动0.07mm。变负荷试验水导最大摆度0.88mm,水导轴承部分瓦温度偏高,最高瓦温56.4℃,接近报警温度60℃,而且有继续升高的趋势,对机组的安全稳定运行造成威胁。

理想的悬式水轮发电机组,是轴对称的质量力、电磁力和水动力共同作用下的旋转体,在上导和水导轴承组成的垂直轨道内,以推力轴承为支点平稳运转的相对平衡系统。在这个系统中,推力轴承承载旋转体的重力和水推力,导轴承承载旋转体的不平衡径向力。该系统中只要合力出现较明显的非轴对称现象、轴承中心偏心超标或受力调整不良,都会使机组平衡遭到破坏,引起机组部件振动。当轴承载荷超过设计允许值时,轴承温度升高,机组不能安全稳定运行。

通过3号机组历次检修稳定性运行数据分析,水导瓦工作温度偏高,是由于水导摆度大,水导轴承所受的来自转动部件的径向力过大造成的。根源在于转动部件不平衡。结合安装数据,机组轴线在水轮机轴与发电机轴联接部位曲折,水轮机大轴法兰面至水导轴颈长度2910mm,大轴垂直度0.09mm/m,超出国标0.02mm/m要求。因此要从根本上解决3号机水导轴承运行稳定性问题,必须调整机组轴线,然后依据轴线调整数据和位置精确安装轴承,合理调整轴瓦间隙,使各轴瓦受力均匀。

4 处理措施

2013年11月至2014年3月扩修期间对机组轴线进行了调整,以减小机组摆度、振动,提高机组运行稳定性。具体的在水轮机轴与发电机轴联接部位、发电机大轴和励磁机轴进行了加垫处理,改善机组轴线状态,并结合数据对水导瓦间隙进行了缩小。试验和运行数据表明轴线调整效果良好,机组运行稳定性得到提高。

4.1更换水导瓦

由于水导瓦长期重载运行,瓦面磨损严重,经过多次修刮,钨金厚度变薄,瓦背楔块调整余量不足。为了保证水导瓦的安全稳定运行,重新加工制造水导瓦,现场与轴颈研磨修刮,检查接触面积大于75%瓦面面积后安装运行。

4.2调整机组轴线

按照液压支柱式推力轴承结构,采用弹性轴线调整工艺对机组轴线进行了调整,工艺如下。

4.2.1机组固定部件安装,转动部件联接完毕。

4.2.2依据中心测定结果,调整上导轴承位置,使机组转动部件与固定部件偏心值满足水轮发电机组安装技术规范GB/T8564—2003要求。

4.2.3推力轴承受力调整,12只弹簧油箱受力变形差值小于0.20mm。使镜板处于水平状态,弹性金属塑料推力瓦面涂抹透平油。

 

4.2.4调整上导轴瓦间隙0-0.02mm。瓦面注入透平油润滑。

4.2.5调整水导轴瓦间隙0.15-0.20mm。瓦面注入透平油润滑。

4.2.6励磁机轴端部、推力头、镜板、上导轴颈、发电机轴上、下法兰、水导轴颈7个部位,沿圆周八等分。上、中、下三部分的等分线对应在同一方位,并按逆时针方向顺次编号,+X、+Y方位各设2块百分表,测量摆度值。

4.2.7根据测量结果,计算轴线倾斜度,并在轴线联接部位加垫处理。

刘家峡水电厂#3号机组在直流励磁机与发电机轴法兰结合面8号位置加0.1mm厚度铜皮;在水轮机轴与发电机轴联接法兰结合面4至6号点位置加0.2mm厚度铜皮。调整后,机组轴线倾斜度0.01mm/m满足国标小于0.02mm/m要求。刘家峡水电厂#3号机轴线调整比对详见表3。

3刘家峡水电厂#3号机轴线调整比对         单位:0.01mm

时间

轴位号

上导

水导

励磁机

推力

上法兰

下法兰

镜板X

镜板Y

2014年

1#-5#

-3

-3

-34

0

-11

-19

-5

-5

2#-6#

-3

-1

-28

-17

7

-9

-8

-7

3#-7#

-2

2

-7

-24

15

7

-6

-6

4#-8#

-1

2

14

-21

20

13

-5

-4

2009年

1#-5#

0

-12

48

-3

3

-10

-11

-11

2#-6#

-2

17

13

-38

31

13

-9

-9

3#-7#

-4

25

-24

-47

30

24

-3

-3

4#-8#

-2

28

-56

-31

20

18

3

3

4.3依据机组轴线调整数据,优化水导瓦间隙

制造商提供的导轴瓦安装间隙,是依据良好的轴线状态给定的,当轴线状态不好时,导瓦间隙值应根据轴线状态做适当修正。本次依据轴线调整结果,参考水导轴承运行实际,将水导瓦间隙由0.35mm缩小至0.30mm。运行数据显示水导瓦运行稳定性得到改善。

5 结语

a.机组试验运行数据显示,本次检修后#3号机水导轴承及整个机组运行稳定性明显改善,表明更换水导瓦、调整机组轴线、优化水导瓦间隙的处理措施正确。

b.对大型水轮发电机组轴线加垫调整,增加了法兰结合面接触面积,提高了平整性,尾水压力脉动引起的水压对轴系密封不会造成负效果。

参考文献:

[1] 卜良峰徐宏光任光辉.  某电站水轮机导轴承温度偏高的分析处理[J]. 《大电机技术》, 2014(2):49-52

[2] 杨八雄. 影响水轮机水导轴承温度的因素及处理.云南电力技术论坛, 2012

[3] 徐斯中.水轮机导轴承温度偏高原因分析及处理 [J].《中国机械》,2015(19):116-117

 

 

 

 

本刊创刊于1982年,是由自治区科技厅主管、自治区科技信息研究院主办,由自治区科技情报学会协办、国内外公开发行的省级综合性科技刊物,是反映内蒙古自治区科技与经济发展的窗口。杂志入选《中国期刊全文数据(CJFD)》全文收录期刊和《中国学术期刊综合评价数据(CAJCED)统计刊源期刊,《中国核心期刊(遴选)数据库》收录。本刊是公开发行的综合性科技期刊,为月刊,大16开本。本刊坚持以科技创新为目标,融科技、经济、信息、产业、市场为一体,是促进科技成果转化、推动科技进步、加强技术创新,促进经济发展的专业性期刊。