水轮机轴承不锈钢衬加工工艺的改进

王 敬

海南省儋州市南丰电站 571724

水轮机轴承不锈钢衬加工工艺的改进

王 敬

海南省儋州市南丰电站 571724

介绍南丰电站1、2号机组运行40余年，针对机组水导轴承运行存在问题进行了更换，寻求最佳加工工艺，为同类中小型机组创效提供切实可行的技术依据和加工工艺。

不锈钢衬裂；烧瓦；加工工艺

南丰电站位于海南省西部儋州市南丰镇，是松涛电力生产的主力电站，是松涛地网和省电网的连接枢纽。于1960年4月动工兴建，1969年1月土建工程全面竣工。装机3台均系立式发电机组，总容量为2.49万KW。水库总库容26亿立方米，有效库容21亿立方米，年设计发电量9600万度，为松涛水库库容治理，防汛抗旱提供重要经济保障。1号机组1967年3月开始安装，1968年8月1日试机成功，9月15日正式投产发电。2号机组于1970年8月投产发电，3号机组是南宁发电总厂1993年生产的，1994年7月14日投产发电。其中1、2号水轮机型号：HL263-LJ-235,转速187.5转/分。水导轴承采用圆筒式橡胶轴瓦，润滑方式：自流水润滑，工作压力0.8PMA～2.5PMA。为了考虑水导轴承处运行磨损后便于修复，在水轮机导轴承处镶焊一个不锈钢衬，钢衬材料采1Cr21Ni5Ti。

1986年5月11日，南丰电站水轮机水导轴承不锈钢衬发生开裂烧瓦事故。事故发生后，南丰电站检修人员立即进行抢修。这次事故，他们预想只能烧橡胶瓦，但拆吊水导瓦出来后检查不锈钢衬，发现不锈钢衬发生多处裂纹，轴向最长长度约70mm，最大宽度2mm～3mm，这是南丰电站对这起事故意想不到不锈钢衬会裂开。由于没有材料准备，所以只能采取临急措施，采取现场用不锈钢焊条补焊打磨修复。经过297小时进行抢修，终于恢复了机组运行并发电，减少了经济损失。

这次事故的发生，主要原因有两个。一是水导冷却润滑水量不足而引起的。水导冷却水量不够的原因在于：供水系统管路多年运行后结垢，过水截面减少。原设计供水系统管路采用2!的钢管，由于运行时间久，水管结垢，管径仅剩25mm左右，使过水截面减两倍，这是烧瓦、不锈钢衬开裂的一个原因。二是不锈钢衬过薄，经过长时间的运行，不锈钢衬产生机械疲劳。加上水量不足，散热不良，温度上升，在恶劣条件循环下，不锈钢衬首先在薄弱部位产生裂纹。从2#机发生烧瓦及不锈钢开裂的事故教训中，他们也检查了1#机主轴不锈钢衬，也发现有轻微的裂纹。为此，南丰电站决定，冬修安排两台机组大修当中，进行水轮机不锈钢衬更换。1988年底，委托广州市重型机器厂对2#机主轴不锈钢衬更换加工。由于没有耐磨性原设计采用1Cr21Ni5Ti材料，而采用1Cr18Ni9Ti材料替代。

1988年大修当中，2#水轮机不锈钢衬更换后，经过一段时间运行考验，尤其是由于当年水库干枯，放水发电过程中。引水隧洞积砂近1000立方米，大修结束放水发电，隧洞近1000立方米，通过两台机组，对水轮机导水机构有很大影响。

89年初，针对这个问题，特意安排机组小修，对2#机组水轮机导轴承不锈钢衬进行检查，刚换上的不锈钢衬，仅运行4个月时间，就被砂磨损单边深达0.4mm左右，而1#机原来不锈钢衬被砂磨损情况不明显。可见，采用1Cr18Ni9Ti不锈钢衬更换水机不锈钢衬，比耐磨性原设计采用1Cr21Ni5Ti.差得远。

1991年9月，电站对1#机组进行了扩大性大修，也更换了水轮机主轴不锈钢衬。1#机组不锈钢衬更换，电站委托石碌铁矿机修厂更换加工，原设计图纸采用1Cr21Ni5Ti不锈钢板，由于联系购买不到这种型钢，只能采用1Cr18Ni9Ti不锈钢板来代替。

2002年2#机组大修水机不锈钢衬再次产生裂纹运往南宁设备总厂加工，采取了新的加工工艺：采用1Cr18Ni9Ti不锈钢板，将不锈钢板不锈钢板卷扬成圆筒后，按20mm左右宽度截成条料顺着轴向地把整个圆周用专用工具夹紧再焊好，经局部退火后在进行车削不锈钢衬到要求尺寸。2006年冬修进行2#机组大修、2010年11月1#机组扩大性大修，检查水轮机轴承不锈钢衬，没有裂纹，磨损也小，情况比原先的效果都好。

结论：原设计图纸谁机主轴母体外径为480mm，外镶不锈钢衬后，然后才精车至标准尺寸495mm～0.30mm，从设计图纸看，不锈钢衬单边达0.75mm，其实不然，在主轴不锈钢更换这项工作，我站参与过程当中，发现和掌握一些情况。1#水机主轴母体483mm，比原设计480mm打了3mm,所以不锈钢衬包焊上去精车加工后，单边最大尺寸只能达到6mm.其一，不锈钢板卷扬成圆筒后，由于钢板卷扬后的圆弧存在高低误差；其二，在焊接过程当中，由于没有专用工具夹紧，不锈钢圆筒压不到位于母体接触良好就焊接，也保证不了加工尺寸。或者是一面母体接触良好，一面与母体接触不到位就焊接，这就造成不锈钢圆筒与水轮机主轴不同心。这样，加工精车后，就会出现一边薄，一边厚的尺寸，从1#号水机不锈钢衬更换当中，就是这种情况。从1986年5月11日事故发生后，并对多年加工不锈钢衬，我总结如下：

1）有计划地进行对水系统管道的清洗，尤其要对水导管道的清洗，清除管道结垢，以保证有足够的冷却润滑水量。

2）要保证所镶焊不锈钢衬的厚度，以免长时间运行后，产生继续接疲劳引起开裂。

3）在更换不锈钢衬时，为了使不锈钢衬内圆弧与主轴母体有良好接触，应将不锈钢板卷扬成圆筒，将不锈钢板不锈钢板卷扬成圆筒后，按20mm左右宽度截成条料顺着轴向地把整个圆周夹紧再焊好，这样才保证不锈钢圆筒与主轴母体接触良好。最后经局部退火后才进行外圆车削、加工到精度尺寸。

4）如果这几点保证了，才能克服和杜绝1986年5月11日的类似事故发生。

[1]91年华南情报网南丰电站内部资料

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.23.057

王敬.男，海南省儋州市人，1965年3月30日出生，海南松涛南丰电站副站长，水电工程师，从事机械运行、检修及管理工作。