大型水轮发电机推力轴承瓦温度
2010-07-02刘清勇付元初武中德
刘清勇,付元初,武中德
(1. 哈尔滨电机厂有限责任公司,哈尔滨 150040; 2. 中国水利水电建设集团公司,北京 100044)
1 前言
推力轴承瓦监测温度与轴承的设计参数、润滑介质、循环冷却方式、运行条件、瓦面材料、测量方法和测量位置等有直接的关系。对于推力轴承瓦温度限值的规定,我国比国际标准偏低。
巴氏合金瓦推力轴承:
“水轮发电机设计与计算” 手册中推力轴承瓦温度限值规定为70℃。
国产水轮发电机中推力轴承瓦温度限值原国标定为 70℃,新国标“GB/T7894-2001”中温度限值定为75℃。
“IEEE492-1974水轮发电机的运行和维护导则”中并无温度限值,“起动和初始运行之后,轴承在稳定温度下运行,其温度只随冷却水温的变化而稍有变动”。
原苏联“ГОСТ 5.209—1969 CB1260/235—60T 型水轮发电机”及“ГОСТ 5.570—1970 CB1500/175—84和CB1 1500/175—84型水轮发电机”中推力轴承瓦温度限值定为80℃。
塑料瓦推力轴承:
“DL/T 622-1997立式水轮发电机弹性金属塑料推力瓦技术条件” 中瓦温度限值55℃,油温度限值50℃。
“JB/T 10180-2000水轮发电机推力轴承弹性金属塑料瓦技术条件” 中的瓦面温度限值为90℃,瓦温限值<60℃,油温限值50℃。
原苏联能源电站部“技术规范 TУ-34-38-10515-83水轮发电机组СЭΜЛ-I-6.5弹性金属塑料推力轴承”中规定推力轴承油槽最高油温度为60℃。
2 推力轴承特性
岩滩发电机巴氏合金瓦推力轴承设计负荷为2750t,在3000t 推力轴承试验台上的试验结果表明,当负荷达 2300t时,最高瓦面温度 69.0℃,监测瓦温68.0℃,油温24.0℃,如图1所示。在负荷升至2350t时,瓦面烧损。
水口发电机巴氏合金瓦推力轴承设计负荷为4100t。在真机上的试验结果表明,在满负荷 200MW时,最高瓦面温度 76.8℃,监测瓦温 53.8℃(温度监测传感器的位置位于外径距出油边280/360mm),油温39.6℃,运行稳定,见表1。
三峡发电机巴氏合金瓦推力轴承试验,在 3000t推力轴承试验台上的试验结果表明,在负荷为 2760t(相当于真机5520 t)时,最高瓦面温度75.6℃,监测瓦温为 72.7℃(温度监测传感器的位置位于外径距出油边190mm),油温35.0℃,运行稳定。
上述三个巴氏合金瓦推力轴承的试验结果表明,监测方法和测量位置对监测结果有很大的影响,不同的测量位置和方法所测得的结果与最高瓦面温度有较大的差异。
图1 推力轴承温度对比
岩滩塑料瓦推力轴承设计负荷为2750t,在3000t推力轴承试验台上的试验结果表明,当负荷达 2750t时,最高瓦面温度 69.0℃,监测瓦温 34.0℃,油温23.0℃,最高瓦面温度与监测瓦温相差35K。在真机上的实测结果表明,在满负荷302.5MW时,最高瓦面温度 70.4℃,监测瓦温约43.0℃,油温32.0℃,最高瓦面温度与监测瓦温相差约27.4K。岩滩推力轴承运行数据见表2。
小浪底6号机组出力为250MW时,油温28℃,监测瓦温约 33~35℃。各种数据表明,发电机运行稳定可靠。推力轴承瓦温稳定性能良好(见表3)。
表1 水口推力轴承温度测量结果
表2 岩滩推力轴承塑料瓦的运行温度 ℃
表3 小浪底推力轴承塑料瓦的运行温度 ℃
三峡塑料瓦推力轴承设计负荷为6000t,在3000t推力轴承试验台上的试验结果表明,当负荷达 3000t(相当于真机6000 t)时,(灰色瓦面)最高瓦面温度73.0℃,监测瓦温38.0℃,油温29.0℃,最高瓦面温度与监测瓦温相差35K,如图1所示。(白色瓦面)最高瓦面温度为77.0℃,监测瓦温约38.0℃,油温29.0℃,最高瓦面温度与监测瓦温相差约39K。
上述两个塑料瓦推力轴承的试验结果表明,监测方法对监测结果有很大的影响,不同的方法所测得的结果与最高瓦面温度有较大的差异。瓦体温度的测量位置对监测瓦温的结果影响相对较小,瓦体温度监测传感器的位置一般位于径向和周向均为约 75%处,这一位置的相应测点基本位于瓦的高温区。
从图 1可以看出,推力轴承的设计参数和运行参数不同,实测的瓦温度有较大的差异。
对21台套不同容量机组21个塑料瓦推力轴承在额定转速、不同压力下的瓦面温度进行了计算。在额定工况下,油膜(瓦面)温度均小于80~90℃。
3 小结
对于巴氏合金瓦推力轴承,如设计合理,瓦的温度(监测温度)与冷却水温度、冷却器的冷却能力及循环冷却效果等有非常大的关系。推力轴承运行稳定时的油温较高,其瓦温必然高。
(1)瓦体温度监测传感器的位置一般位于径向和周向均为约75%处,距摩擦面20~30mm,这一位置的相应测点基本位于瓦的高温区。
(2)对上述位置对于巴氏合金瓦推力轴承,瓦监测温度与最高瓦面温度一般相差 5~10K,对于瓦温度限值可定为 80~85℃,以便充分发挥推力轴承的性能并与国际标准接轨。
(3)对于塑料瓦推力轴承,温度监测传感器的相对位置同巴氏合金瓦推力轴承。油温度限值可定为50℃,瓦温度限值可定为55~60℃,瓦面温度限值可定为90℃。