400 MW抽水蓄能机组推力轴承瓦温较高的分析与处理

杨佳佳

（中国水利水电第十四工程局有限公司机电安装事业部，云南 昆明 650032）

1 引言

广东阳江抽水蓄能电站位于广东省阳春市与电白县交界处的八甲山区，地理位置处于广州～湛江粤西片的中部，直线距广州市230 km，距阳春市50 km，距阳江市60 km。电站建成后，将服务广东电网，承担电力系统调峰、填谷、调频、调相及紧急事故备用。电站规划装机规模2 400 MW，分近、远两期建设，均安装3台单级立轴单转速混流可逆式水泵水轮机-发电电动机机组，为国内首台单机容量最大、转速最高的国产蓄能电站机组。中国水利水电第十四工程局有限公司负责机组安装。

2 阳蓄电站发电电动机主要参数

阳蓄电站发电电动机为三相竖轴空冷悬吊式可逆式同步电机，主要参数如表1所示。

表1 阳蓄电站发电电动机主要参数

3 阳蓄电站推力轴承结构特点

阳蓄电站推力轴承位于转子上方，安装在上机架中心体上方的油槽内，采用分体结构。发电机结构三维示意图如图1所示。

图1 发电机结构三维示意图

推力轴承主要由推力头、镜板、弹性油箱、推力油槽、推力瓦等组成。推力轴承共12块瓦，采用可以互换、便于运行维护的双层结构，薄瓦瓦面材料为巴氏合金瓦。推力轴承采用单波纹弹簧油箱支撑结构，见图 2所示，弹性油箱具有安装调整方便、机组运行过程中自动平衡瓦间负荷的能力，保证各块瓦的负荷均匀度不大于3%、瓦的倾斜灵活，并能较好地控制瓦的变形。冷却方式为外加泵外循环冷却；机组配置高压油顶起装置，便于机组启动及停机过程形成可靠的润滑油膜；油槽盖采用接触式油挡，油挡顶部设有毛刷，进一步防止油雾逸出。推力轴承结构三维示意图如图 3所示。

图2 单波纹弹性油箱结构三维示意图

图3 推力轴承结构三维示意图

表2 推力轴承参数

4 推力轴承瓦温偏高分析及处理

4.1 推力轴承瓦温情况

阳蓄1号机组运行时，发电机工况推力油槽热油温度33℃，推力瓦温66.5℃～76.1℃，抽水工况推力油槽热油温度32.4℃，推力瓦温69℃～74.7℃。推力瓦型面为平面。

阳蓄2号机组安装时现场处理推力瓦型面，发电工况推力油槽热油温度31.8℃，推力瓦温50.7℃～58.9℃；在启机过程中最高瓦温达65℃；抽水工况推力油槽热油温度33.1℃，推力瓦温63.3℃～72.8℃，在启机过程中最高瓦温达78℃，进行工况转换试验时，最高瓦温达80℃。

4.2 推力瓦温偏高原因分析

从1号机组各项数据看出，即使油温较低，但瓦温却较高，而且各瓦温差较大。对造成推力瓦温差较大进行分析，确定可能有以下原因：

（1）推力瓦间导流板间隙过小致使导流板卡涩，导致推力瓦无法进行自调节使瓦温升高，导流板示意图如图4所示；

图4 推力瓦间导流板

（2）瓦托限位销间隙较小使推力瓦调节范围小导致瓦温较高，瓦托限位销示意图如图5所示；

图 5 瓦托限位销

（3）弹性油箱高度偏差较大，导致推力瓦温差较大；

（4）温度计测点位置偏差较大，导致所测的各推力瓦温度数据偏差较大；

（5）推力瓦型面导致进出油不顺畅，导致推力瓦未形成最佳油膜使瓦温升高，推力瓦型面如图6所示。

图6 推力瓦型面示意图

4.3 推力瓦温偏高处理

（1）处理前检查

1）检查各导流板与相应推力瓦间隙是否灵活无卡滞，并测量导流板与瓦托槽实际间隙；

2）检查各瓦托在径向、周向是否有活动余量，并测量瓦托与限位销实际间隙；

3）测量计算弹性油箱各个支撑面高差；

4）温度计取出前检查温度计深入推力瓦尺寸；

5）推力瓦取出后测量各薄瓦厚度。

（2）检查情况

1）12块导流板与推力瓦托均可以自由滑动无卡滞现象，且实际测量间隙数据不低于设计尺寸；

2）12块瓦托在径向、轴向均有活动余量，活动量符合设计安装要求；

3）弹性油箱支撑面及推力瓦面高差低于0.05 mm，整体平面度符合要求；

4）温度计上自身加工止口，即深入推力瓦尺寸一致；

5）推力瓦取出后厚度测量数据偏差较低、符合设计安装要求。

（3）处理方案

根据瓦温数据及检查数据分析，制定以下处理方案：

1）取出导流板进行打磨以增加其与瓦托槽间隙，提高瓦托自调节程度；

2）对1号机组薄瓦型面进出油边进行打磨处理，瓦面两侧进出油边为楔形过渡，以合理分布载荷及控制瓦温、温差，打磨尺寸按图7进行；

图7 推力轴承瓦进出油边处理尺寸

3）对2号机组使用已对进出油边进行加工处理的备品瓦进行更换，更换前对备品瓦厚度进行测量，保证更换后推力瓦上平面整体平面度不超过0.05 mm。

5 处理结果

1号、2号机组通过对导流板机推力瓦型面进出油边处理后，推力瓦温度得到明显有效的降低，且各瓦温差也相应减小。1号机组最高瓦温为63.3℃；2号机组最高瓦温为51.5℃。机组振动、摆度、油温、瓦温等一切正常。

阳蓄电站1号、2号机组推力瓦处理后瓦温对比见表3。

表3 推力瓦处理后瓦温

根据处理前后1号、2号机组推力轴承瓦温分析，确定导流板与推力轴承瓦托槽间隙较小和推力瓦型面进出油边无楔形过渡、过渡较小是造成瓦温较高的原因，认定推力瓦型面进出油边成型质量是影响推力瓦温的重要因素。

6 结语

阳蓄电站1号、2号机组推力瓦温较高的问题分析及处理结果表明，推力瓦自调节范围和瓦型面进出油边型式是影响瓦温的重要因素，改变推力瓦型面进出油边型式以及增加推力瓦托槽与导流板间隙、进出油边楔角，推力瓦温都能得到较好的改善。因此需要重点考虑高水头、高转速、大容量机组推力轴承结构设计对其温度的影响，为后续此类型机组提供可靠的参考。