2.3 下導瓦的技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)形式?

　　2.3.1 下導軸承的總損耗

　　經(jīng)計算得出下導軸承總損耗Q=91.3 kW，高于國產(chǎn)同類機組。?

　　2.3.2 下導瓦的結(jié)構(gòu)形式?

　　下導瓦為分塊鎢金瓦，見圖4。瓦面加工了橫向進油槽、縱向分油槽、溢油槽(溢油槽內(nèi)有3個徑向溢油孔)，下導瓦左右兩個端面均加工有縱、橫隔板槽。下導瓦布置緊密，相鄰下導瓦之間周向間隙僅為2.5±1.3 mm。相鄰下導瓦之間的隔板槽內(nèi)均裝有隔板。使所有下導瓦的進油槽、分油槽、溢油槽連為一體，形成一個與熱油區(qū)A腔分隔的下導瓦環(huán)形潤滑油道，這種結(jié)構(gòu)利于潤滑、不利于散熱。下導瓦采用支柱球頭螺栓單點剛性支撐，其支撐中心偏離瓦中心28.8 mm。

　　3、 推力軸承和下導軸承的潤滑和冷卻?

　　機組運轉(zhuǎn)后，經(jīng)冷卻器冷卻的B腔潤滑油與下導瓦分油槽、推力頭泵油道噴出的部分熱油混合形成溫油后，從推力瓦進油邊進入推力瓦面潤滑，與鏡板摩擦后形成的熱油由出油邊排出，然后在B腔、C腔壓力差的作用下被吸入C腔，見圖1。推力瓦采用的是瓦背強迫循環(huán)冷卻方式。B腔的溫油在旋轉(zhuǎn)油流和B、C腔壓力差的作用下被吸入推力頭散熱進油嘴，由推力瓦背的進油槽分別均勻流入弧形散熱槽，既降低瓦溫，又減小了瓦背瓦面的溫度梯度、減小或消除了熱變形,然后熱油從推力瓦背的出油槽也排至C腔，見圖1、2。推力軸承屬溫油循環(huán)。?
　　下導軸承有2個潤滑油供油源。主供油源為A腔的油在重力和A、C腔壓差的作用下進入連通管，通過連通管壁與B腔冷油進行傳導，不充分冷卻后進入C腔的溫油；副供油源為推力瓦排入C腔的熱油和由B腔吸入的下導瓦分油槽、推力頭泵油道排出的部分熱油。主供油源和副供油源的油在C腔內(nèi)混合后,在離心力作用下進入推力頭泵油油道。在泵油油道內(nèi)經(jīng)過被摩擦加熱的鏡板后，一部分由軸領(lǐng)噴回B腔冷卻，然后進入下一個推力軸承潤滑循環(huán)，另一部分由軸領(lǐng)噴入下導瓦進油槽,再由分油槽分配,部分至下導瓦面潤滑、部分從分油槽下口進入B腔。潤滑后熱油從下導瓦的溢油槽流到A腔，再次進入下一輪下導軸承潤滑油循環(huán)。見圖1、4。下導瓦浸在A腔油中自然冷卻。下導軸承屬熱油循環(huán)。
　　當少量的油流沿擋油圈上爬至推力頭后，油流在離心力的作用下由推力頭上一個φ6 mm的溢油孔回流A腔，見圖1。
　　4、 軸承在安裝中出現(xiàn)的問題?
　　下導油槽內(nèi)的擋油圈為薄壁件,易發(fā)生焊接變形。在現(xiàn)場焊接4號機擋油圈(同心度公差為1.0 mm,圓度公差為2.0 mm)時,因加固不良、監(jiān)測不當,焊后圓度變?yōu)?/SPAN>11 mm,后經(jīng)多方調(diào)整也只將圓度校正為5 mm后勉強投入使用。?
　　5、 下導、推力軸承油槽的甩油及處理
　　1998年6月15日，6號機首次運行時，下導、推力油槽出現(xiàn)甩油。油流分別沿擋油圈的內(nèi)壁流下和推力頭與轉(zhuǎn)子的接觸面甩出。甩油量為1.07 kg/h。后將下導油位降低40 mm運行時，仍然甩油不止。?
　　5.1 下導、推力軸承油槽的甩油原因?
　　(1)設(shè)計的下導軸承油路循環(huán)決定了甩油趨勢的存在。機組運轉(zhuǎn)時在推力頭的泵油作用下，A、B腔所有的潤滑油都要經(jīng)過C腔才能向上被吸入推力頭，從而C腔油流在與A、B腔壓力差的作用下，存在沿擋油圈上爬，涌出擋油圈的趨勢。由于擋油圈底部處于發(fā)電機風路的負壓區(qū),增加了這一趨勢；
　　(2)設(shè)計的防甩油措施失效。廠家在上導軸承擋油圈底部設(shè)計了均壓補氣管減小擋油圈底部負壓以削弱甩油趨勢，在下導軸承內(nèi)未對此采取措施。當甩出的潤滑油爬到推力頭上端面后，油流為紊亂的泡沫狀態(tài)，僅僅靠推力頭上一個φ6 mm的溢油孔是不可能完全排出溢油的。而推力頭與轉(zhuǎn)子接觸面無密封裝置,無法阻止油流由此溢出;?
　　(3)擋油圈無密封裝置。運行時軸領(lǐng)的高速運行及油的粘滯性,使擋油圈和軸領(lǐng)之間油腔中的油流呈紊亂狀態(tài),而此油腔是開敞式的,無任何平抑紊亂油流防其上涌的措施。隔河巖電站同一廠家制造的機組的下導擋油圈就設(shè)計了4道密封有效抑制甩油。天生橋一級電站機組的下導軸承油槽擋油圈無密封裝置時甩油不止,擋油圈安裝密封裝置后未再甩油;
　　(4)擋油圈的高度不足。擋油圈頂部至油面距離為211 mm,即使降低40 mm油位,擋油圈頂部至油面距離也僅為251 mm,仍未停止甩油(隔河巖機組為278 mm)。?
　　5.2 下導、推力軸承油槽的甩油處理措施?
　　廠家在充分吸收中方意見后,提出了以下防甩油處理方案,見圖5。

　　(1)在推力頭上加裝直角擋油環(huán)。擋住流向推力頭接縫處的油流,并利用擋油環(huán)上環(huán)翼板在離心力的作用下補氣,減小擋油圈頂部的負壓和C腔與A、B腔的壓力差,減小油流上涌趨勢;

　　(2)在擋油圈內(nèi)安裝一阻油疏齒密封環(huán)。其與推力頭裙環(huán)間隙為4 mm,以平抑上涌的紊流;

　　(3)在推力頭與轉(zhuǎn)子組合面上加工一個O型密封槽,安裝一個φ10 mm O型密封圈;

　　(4)加高內(nèi)擋油圈。?

　　5.3 下導、推力軸承油槽的甩油處理效果?

　　采取上述措施后6、5、3、1號機下導、推力軸承油槽未再甩油。由于4號機擋油圈圓度嚴重超差,產(chǎn)生泵油效應(yīng)致使內(nèi)擋油圈再次甩油;由于2號機下機架擋油圈直徑偏小,阻油疏齒環(huán)環(huán)于擋油圈間隙大于4.5 mm,平抑紊流效果降低導致甩油。4號、2號機加高內(nèi)擋油圈后,未再甩油。為進一步加強平抑紊流作用,二灘電廠在機組檢修時拆除了直角擋油環(huán),把阻油疏齒改為阻油葉柵,運行效果良好。?

　　6 推力瓦、下導瓦瓦溫偏高處理辦法?

　　二灘水電站機組正式投運1年后,推力瓦溫度在65～70℃之間,下導瓦溫度在77～78℃之間,瓦溫較高,均分別運行于報警溫度70℃、80℃附近。?

　　6.1 瓦溫偏高的原因?

　　推力瓦、下導瓦油溫較高同樣是與其結(jié)構(gòu)特性直接相關(guān)的。?

　　(1)推力、下導瓦負荷較大、損耗較高,產(chǎn)生的熱量高;?

　　(2)推力瓦、下導瓦循環(huán)冷卻效果差。推力瓦為溫油循環(huán),下導瓦為熱油循環(huán)。而下導瓦被隔板分隔為內(nèi)外兩層,只有下導瓦外層浸在處于熱油區(qū)A腔中冷卻,導熱面積較小,冷卻效果差;

　　(3)油槽容積偏小。油槽注油量僅為10 m3,約為國內(nèi)同類機組的一半,循環(huán)散熱條件差。?

　　6.2 降低推力瓦、下導瓦瓦溫的設(shè)想?

　　廠家現(xiàn)場人員曾建議增大下導瓦間隙來減小下導軸承的負荷以降低瓦溫,被總部否決,他們認為上導、下導、水導軸領(lǐng)直徑與軸承間隙的等比關(guān)系是不能輕易改變的,增大下導瓦間隙改變等比關(guān)系勢必加重上導、水導的負荷造成新的問題。?

　　筆者認為應(yīng)圍繞降低下導瓦主、副供油源的溫度來采取措施。為使主供油A腔的熱油在進入C腔前充分冷卻,在每根連通管面向推力冷卻器側(cè)鉆數(shù)個φ3～6 mm的油孔,使B腔冷油能直接進入連通管,從而使連通管的熱油通過傳導和對流兩種方式充分冷卻后再進入C腔。此處理方法簡單易行,但由于B腔壓力高于A腔和C腔,在連通管上鉆油孔數(shù)目的多少及油孔的直徑需經(jīng)現(xiàn)場試驗確定,以防B腔進入連通管的油流過多而造成甩油。另外 ,在推力頭外圍加設(shè)導流環(huán)板,見圖3。該板把B腔分隔為上部熱油進入?yún)^(qū)和下部冷油流出區(qū),使下導瓦分油槽和推力頭泵油道排出的全部熱油經(jīng)冷卻器充分冷卻后再被吸入C腔。下導瓦溫下降后,油槽內(nèi)油溫相應(yīng)降低,從而使推力瓦溫降低。?

　　6.3 下導瓦的燒損?

　　在1號機首次啟動運行2 h后,因推力環(huán)形瓦座8個40 mm×100 mm的主通孔在制造廠內(nèi)未加工,導致原設(shè)計的主供油源――由連通管進入下導瓦的潤滑油通道截面積減小了47倍,致使下導瓦主要靠副供油源的熱油進行潤滑,造成所有下導瓦全部燒損。停機將它們連通后,重新啟動機組,下導瓦瓦溫恢復正常。?

　　7 小結(jié)?

　　(1)良好的設(shè)計是機組安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。二灘水電站的發(fā)電機下導軸承和推力軸承具有承載大、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡便的優(yōu)點。且軸承結(jié)構(gòu)形式獨特,推力薄瓦采用的小彈簧多點彈性支撐,瓦面比壓和油膜厚度均勻,推力瓦背采用強迫循環(huán)冷卻方式,減小或消除了熱變形,避免了國內(nèi)經(jīng)常采用的支柱螺栓單點剛性支撐、單托盤支撐所造成的因瓦面比壓和油膜厚度不均勻,引起機械變形和熱變形疊加導致燒瓦的現(xiàn)象。下導瓦布置緊密,所有瓦面的潤滑、冷卻油道為1個與熱油區(qū)隔離的整體。故推力瓦、下導瓦盡管瓦溫偏高但運行溫度穩(wěn)定。同時,也存在防甩油措施效果不佳、運行溫度較高的缺點,有待進一步改進和完善;?

　　(2)優(yōu)良的制造、安裝質(zhì)量是機組安全穩(wěn)定運行的保證。如果不出現(xiàn)施工和加工失誤,那么,4號、2號機的軸承甩油、1號機組的下導燒瓦是完全可以避免的。?

　　總之,二灘水電站機組的推力、下導軸承的生產(chǎn)、投運過程,為國產(chǎn)同類機組軸承的設(shè)計、制造、安裝都提供了可借鑒的經(jīng)驗。