某电站机组推力轴承瓦温偏高分析

张富春，杨 举，艾 斐，周峰峰

（中国长江电力股份有限公司，湖北 宜昌443002）

1 概述

某电站机组为轴流转浆式水轮机机组，发电机结构为立轴半伞式，主要由定子、转子、上机架、推力支架、上导轴承、推力轴承、制动系统、空冷器组成。推力轴承均为双层瓦结构，即有薄瓦和托瓦，推力薄瓦为弹性氟塑料瓦。推力轴承支撑为弹性油箱结构，主要由推力头、镜板、弹性油箱、推力瓦、托瓦、油槽、挡油筒、油冷却器以及密封盖等部件组成。轴承采用自循环冷却方式，在推力油槽内装有18个抽屉式冷却器进行热油冷却。

2 问题描述

某电站18F机组推力最高瓦温较其他机组一直偏高。从2015年7月下旬开始，推力瓦温有明显上升趋势，自7月30日开始，15号推力瓦温最大值接近高限温度57℃，7月30日至8月2日最高瓦温基本保持稳定，维持在接近57℃的范围内（如图1所示），分别为56.92℃、56.85℃、56.84℃、56.89℃。7月31日，启动18F机组技术供水加压泵，多次正反向倒换推力冷却水供水方向，发现推力瓦温无明显下降。需对其进行全面分析，探讨推力瓦温偏高原因，判断18F机组能否继续安全运行。

3 原因分析

3.1 推力瓦及其受力情况

图1 7月份18F机组推力最高瓦温变化趋势图

良好的推力瓦结构有利于润滑油在轴承表面形成良好的推力油膜，起到良好的润滑作用，减少轴瓦间的摩擦损耗，使推力瓦温度变小。此外，推力瓦的受力情况也会影响瓦温，根据多年的现场瓦温调整经验可知，推力瓦受力对推力瓦温度具有正相关作用，推力瓦受力变大，轴瓦间磨擦力变大，产生的磨擦热量就会增加，即推力瓦受力越大，瓦温温度越高。

3.1.1 上次大修时受力调整情况

18F机组在上次大修时进行推力瓦受力调整。18F机组推力瓦受力检查数据如表1。

该机组推力轴承为弹性油箱托盘支撑方式，弹性油箱变形量的最大值与最小值之差为0.37mm，满足不大于0.8mm标准，符合规程要求。

3.1.2 推力瓦更换情况

目前18F机组的推力瓦由巴氏合金瓦全部更换为聚四氟乙烯塑料瓦，塑料瓦厂家为大连三环。氟塑料瓦厚度测量值如表2所示，瓦面状况良好。由于各瓦间厚度差别较小，安装时可不考虑厚度差别。在上一次大修检查时，推力瓦瓦面情况良好，无裂纹，氟塑料层与瓦基无脱壳现象，铜丝无裸露，瓦面存在轻微周向划痕。用外径千分尺（50～70mm）测量推力瓦的厚度，18块推力瓦厚度最大值为61.03mm；最小值为60.99mm；最大值-最小值=0.04mm，推力瓦数据良好，不影响机组运行。

表1 推力瓦受力检查 单位：0.01mm

表2 18F机组更换的氟塑料瓦厚度测量值

3.1.3 推力瓦及其受力情况小结

结合历史检修数据可知，18F机组推力瓦受力情况不存在问题，推力瓦温上升及偏高与推力受力情况无关。

3.2 推力轴承冷却效果分析

对于水轮机组推力轴承冷却系统而言，轴瓦温度是由透平油冷却，而油温则主要通过以水为介质的油冷却器冷却。在运行期间，机组瓦温出现偏高的现象，有可能是油水冷却器中油管水管接触不好，热量传递效率低，透平油温度无法降低。

3.2.1 推力冷却水压力

7月15日以后，16F、19F机组推力冷却水供水压力略大于18F机组。16F、19F机组推力供水压力在 0.08～0.1MPa，而 18F 机组则在 0.04～0.06MPa范围内。即在技术供水总压基本相同情况下，18F机组推力冷却水水压相对偏小，推力冷却水流量随之偏小，影响推力冷却效果。

3.2.2 推力冷却水进出水温差

7月份16F、17F、18F机组推力进出口冷却水温差及推力瓦最高瓦温变化趋势如图2。18F机组推力冷却水温差小于16F机组，推力瓦温则高于16F机组。17F、18F机组推力冷却水温差均相对较小，但整体来看18F推力冷却水温差比17F机组更小，同时瓦温较17F机组大。到8月2日，18F机组只有0.14℃温差，推力冷却效果较差，对瓦温上升有一定促进作用。

图2 冷却水温差与推力瓦温变化趋势图

3.2.3 推力轴承冷却效果分析小结

在技术供水水压一样的情况下，18F机组推力冷却水水压、冷却水进出口温差均小于同类型其他机组，推力冷却效果与其他机组相比较差。初步分析原因为，18F推力供水管路及其油冷器经过多年运行，内部管壁凝结水垢，影响推力冷却水流量，进而影响冷却效果。

3.3 气温影响

该机组推力轴承冷却系统所使用的冷却介质为水，而水作为冷却介质，其温度受气温的影响很大，水温受季节的变化会发生相应的变化。同时，气温还会影响冷却过程中水冷的换热系数，导致冷却效果变差，使瓦温升高。

3.3.1 气温对推力瓦温影响

7月份 16F、17F、18F、19F 机组推力最高瓦温随自然环境气温有升高变化趋势，4台机组推力最高瓦温均有上升。7月份最高气温整体呈上升趋势，最低26℃，最高37℃，全月 16F、17F、18F、19F推力最高瓦温上升幅度分别为2.9℃、3.46℃、3.02℃、3.3℃。可见，在气温上升影响下，4台机最高推力瓦温均有上升，且幅度相近。7月份气温上升应为推力最高瓦温上升的主要因素。

3.3.2 气温对上导瓦温影响

7月份 16F～19F 4台机上导瓦温均有上升，16F～19F上导平均瓦温上升幅度分别为1.1℃、1.6℃、1.6℃、1.6℃。4台机上导瓦温在7月份均有上升且幅度相近，气温上升应为上导瓦温上升的主要因素。

3.3.3 气温对水导瓦温影响

7月份16F～19F 4台机水导瓦温均有上升，16F～19F水导平均瓦温上升幅度分别为0.4℃、0.7℃、1.0℃、1.3℃。4台机水导瓦温在7月份均有上升，气温上升应为水导瓦温上升的主要因素。

3.3.4 气温影响小结

7月份全月16F～19F 4台机组上导、水导、推力瓦温均有所上升，且上升幅度相近，气温上升应为主要因素。

3.4 推力油槽油的影响

推力油槽内的透平油可以润滑轴瓦，也可以使轴瓦间磨擦产生的热量通过透平油带走。在运行期间，造成机组瓦温出现偏高的原因可能是轴承内透平油油位偏低，透平油过少达不到降温的效果；也有可能是透平油油质变差后，轴瓦磨擦功率将增大，同时油循环变差，导致油对轴瓦冷却效果不明显。

3.4.1 推力油位

7月至8月期间，18F推力运行油位保持稳定，维持在63mm左右。推力油位无异常。

3.4.2 推力油温

7月至8月期间，18F机组推力油温与瓦温变化趋势，瓦温上升3℃（从7月1日53.9℃到30日56.92℃），油温上升最大值为2.82℃（从7月1日42.17℃到31日44.99℃），瓦温与油温变化同步，且温升基本相同。18F机组推力油槽油温高限温度为45℃，7月31日油温44.99℃已接近高限报警温度。3.4.3 油质

18F机组停机后，对推力油槽透平油取油样进行化验，油质化验合格。

3.4.4 推力油槽油的影响小结

推力油槽油位、油温、油质对机组瓦温上升影响较低。

4 推力瓦温偏高建议

（1）通过与其他机组比较，并结合往年推力瓦温变化趋势可知，18F机组推力瓦温升高主要为近期气温升高所致，在加强跟踪监视条件下，机组可以继续运行。

（2）技术供水总压力无异常，而18F机组推力冷却水压力偏低，且进、出口温差偏小，应为冷却水管路内部水垢凝结堵塞管路所致。该电站推力冷却器及其供水管路经过多年运行，管子内部水垢堆积，影响推力冷却效果。

5 结语

本文主要针对某电站18F机组推力轴承瓦温偏高的问题进行探讨，对可能引起推力瓦温偏高的因素进行一一剖解，文中所列的分析思路可以为同类型机组的故障分析提供参考。