蒲石河电站上导轴承温度偏高分析与处理

罗建华

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨　150040)

蒲石河电站上导轴承温度偏高分析与处理

罗建华

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150040)

摘要：蒲石河发电电动机上导轴承结构设计采用ALSTOM公司基本设计结构。电站运行人员发现在机组运行期间监测的瓦温偏高，文章主要对上导轴承结构进行分析，找到瓦温偏高的原因并提出结构改进方案。

关键词：蒲石河；发电电动机；上导轴承；温度

0引言

蒲石河抽水蓄电站装机1 200 MW，共安装4台单机容量为300 MW的发电电动机组。该电站作为国家蓄能打捆招标项目的一部分，旨在帮助哈电公司消化吸收ALSTOM提供转让的技术。该项目哈电为主承包方，ALSTOM公司技术支持方。

蒲石河电站在投入商业运行后，电站运行人员反馈机组运行几个月后监测到的上导轴承瓦温度偏高。哈电设计人员通过对上导轴承的结构型式进行复查和分析，找到了瓦温度偏高的原因是油路循环存在问题，在分析处理的过程中也得到了一些启发，对今后抽水蓄能导轴承结构布置具有很好的借鉴意义。

1电站反馈信息

电站运行人员反馈4号机组上导轴承瓦温度经过几个月份的监测，抽水工况最高温度达到66.9℃，发电工况最高温度达到67.4℃，油槽最高温度达到53℃，在冷水温度较低的月份，上导轴承瓦温度和油槽温度分别可以降低到60℃和50℃以下，但是运行人员担心在冷却水温度较高月份，上导轴承瓦温度和油槽温度会相对较高。

2温度值分析

蒲石河项目ALSTOM公司为技术支持方，总体结构基本方案及计算均由ALSTOM公司负责，哈电公司负责在基本方案基础上进行详细设计。ALSTOM公司根据主机合同相关规定提供参数限定值为：上导轴承瓦温不超过75℃，油槽温度不超过60℃，电站反馈的瓦温度和油槽温度最高值均未超出限制值范围，满足合同要求，只是相应温度值相对偏高。

ALSTOM公司提供的上导轴承计算结论(详见表1)，上导轴承瓦温计算值为62.3℃，电站反馈的最高瓦温度已经超过计算温度。

虽然电站实测值满足合同要求值，但是鉴于导轴承温度相对偏高，且业主提出优化要求，哈电设计人员认真分析了上导轴承结构并提出了具体的优化及改进方案。

表1　上导轴承瓦润滑计算

3结构分析

蒲石河上导轴承结构详见图1，经过分析，上导轴承瓦温高应该是油路循环存在问题，油槽内的油路循环路径如图1所示，通过滑转子与泵环之间所形成的间隙泵将油槽内的润滑油泵入导轴承瓦参与导轴承润滑，参与润滑及导轴承瓦间未参与润滑的润滑油从导轴承瓦托板后方流油冷却器进行冷却。该循环油路的问题是导瓦背部无任何挡油板，造成从泵环处进入的冷油仅有部分参与润滑冷却，大部分从导瓦背部直接回流到冷油区，造成导瓦中心线以上的热油处于上浮死油区的状态，使得油槽内为冷热油的混合。在冷却水温度较低的月份，可以通过油冷却器的冷却能力降低油槽内混合油温，从而降低轴承瓦温度，但是在冷却水温度较高的月份，冷却能力降低，造成导轴承瓦温度偏高。

图1　上导轴承ALSTOM结构

4改进方案

根据结构分析，基于机组已经全部投入运行，在对原结构不进行大改动的情况下进行优化是基本的原则，共有两种方案：方案一，分析泵环与滑转子之间的间隙，找到最优的间隙值确保足够的油流量，增加润滑油的流量降低瓦温；方案二，在导轴承瓦支撑之间、托板的上方焊接挡油板，在托板之间增加挡油板，使得所有的润滑油必须从挡油板与油位之间的空间回流到冷油区，消除原有的上浮的热油死油区，并且使得流过导轴承瓦的冷油尽可能多，从而降低到轴承瓦温度。

4.1方案一可行性分析

根据上导轴承结构布置，需要对间隙泵的间隙值与流量进行计算分析对比。建立间隙泵计算模型，如图2所示，确定间隙泵计算输入数据，如表2所示。

图2　间隙泵计算模型

项目参数备注泵孔入口压力P0/MPa0.1绝压泵孔出口压力H/mm250导瓦浸油高度L/mm50泵孔有效宽度P1/MPa0.1025绝压(P0+油位)

根据建立的模型和输入数据选取不同的h值进行计算分析， 得到不同间隙对应的流量，如图3所

图3　间隙泵不同间隙计算结论

示，通过计算可知，间隙选择5 mm时候流量最大，说明ALSTOM结构设计选用的间隙是最优的，无法进行调整，方案一不可行。

4.2方案二可行性分析

在导瓦支撑立筋之间增设挡油板1，在导瓦托板之间增设挡油板2(导瓦托板为分瓣结构，两瓣之间存在间隙)，从而对油流形成导向，使得热油只能从挡油板1上部流出返回油冷却器进行冷却(详见图4)。

安装过程需要拆卸上导瓦托板，以便于在托板上钻攻把合挡油板2的螺孔。加上焊接挡油板1需要的安装空间，安装挡油板1和挡油板2需要将上导轴承瓦、托板、泵环、油槽盖进行拆卸。

图4　增加挡油板后上导轴承结构

4.3改进方案

方案二可以有效地对冷油形成导向，使得冷油参与轴承润滑后从挡油板1上部的空间回流到冷油区，能够有效冲散死油区热油，从而降低轴承瓦温度。但方案二是在已经安装完成的机组上进行的改进，实施起来稍显复杂，需要研究更加彻底的改进方案，以便后续的项目在结构布置过程中有效避免油路循环短路问题的发生。在后续设计制造的溧阳抽水蓄能电站中，已经采用了全新的结构，即导轴承瓦托板采用整圆结构，同时将导轴承瓦支撑结构由ALSTOM公司采用的多个单独支撑(如图5所示)改为座圈支撑(如图6所示)，从而使得座圈与托板之间形成封闭，使得油流按照规定的流向。

图5　上导轴承瓦支撑ALSTOM结构

图6　溧阳上导轴承改进结构

5结语

综上所述，通过对蒲石河4号机组上导轴承结构的分析，找到了瓦温偏高的原因是油路循环存在部分短路的问题。通过增加挡油板强迫油流按规定的流向循环能够有效的降低瓦温，提出的可行性改进方案经过业主审批已经通过，待适当时机进行安装实施，同时在后续的抽水蓄能机组设计过程中，改进了结构布置方案，从而避免了油循环问题的发生。

作者简介:

罗建华，男，1983年生，工程师，2006年7月毕业于合肥工业大学电气工程及其自动化专业，长期从事水轮发电机设计工作。