关键词：水轮机；主轴密封；优化
引言
主轴密封是水轮机的重要部件，能够减少流道内水流在主轴处的泄漏量，对电站的安全稳定运行具有非常重要的作用。水轮机导轴承轴瓦间隙调整的难点，以某电厂水轮机导轴承安装和轴瓦间隙调整为例，研究水导摆度及轴瓦温度随轴瓦间隙的变化规律，结果表明:水导摆度随间隙减小而变小，瓦温随间隙减小而升高;轴瓦间隙调整量与轴瓦温度变化量之间存在0．01mm对应0．3～2．5℃的比例关系。提出了机组动平衡试验合格后再调整轴瓦间隙，细化轴瓦间隙调整风险管理和控制的优化建议。
1水轮机导轴承结构和原理
水导轴承设置20块瓦面浇铸有巴氏合金的轴瓦，与2500mm主轴轴领配合，机组运行时轴瓦通过支承块将主轴径向力传递至顶盖。轴瓦间隙通过楔键、调整螺栓和套筒进行调整。轴瓦瓦面精加工，安装时不用刮瓦，可降低电站安装成本。水轮机主轴高速旋转时，轴瓦与主轴轴领间通过润滑油润滑和冷却，从而减少轴承发热量和磨损量，延长机组运行寿命，保证机组稳定性和可靠性。润滑油在机组启动前按设计要求注入轴承油箱，润滑油中的热量由设置在油箱内的内循环冷却系统带走，机组转动时经冷却器冷却的冷油通过轴领上的径向孔输送至轴瓦表面，该系统冷却效率高、效果显著。为保证水导轴承运行状态稳定可控，在水导轴承上设置油位、油混水、温度和轴领摆度等监测和报警装置，必要时可根据监测结果对轴瓦间隙等技术指标进行优化调整。
2原因分析
1）机组振动，主轴密封含沙量大与水压过高，从而使得橡胶密封圈出现了缺口。2）操作不正确。如果闻到橡胶密封圈出现焦味时，错误的认为是主轴密封水压太大而造成的，从而为了降低水压而使得阀门的开口更小，使得橡胶密封圈的烧焦情况更为严重。3）尾水水位太高。当橡胶密封圈出现异味时，尾水水位处于168至172m，与其相连的转轮室水压远远大于密封区域的水压，在密封及其支座间隙中间的水流冲击下，通过机组与尾水水压的作用，把橡胶密封圈冲向外部，并达到密封盖水槽中，和主轴密封水融合在一起，使得密封盖水槽中的压力不断增加，加强了转环和橡胶密封圈中的摩擦力，使得橡胶密封圈被烧焦。出现密封盖水槽中水压过高的因素与密封水自身的压力没有关系，而与尾水水位太高相关。尾水中的水压超过了密封水压，于是产生了“反压”的情况。在提升了阀门打开程度后，超过密封水压的尾水又倒流到169m层水箱中，从而降低了密封盖水槽中的压力，这也可以从密封水边浑浊证实。
3对应的解决措施
3.1动平衡试验完成后再调整轴瓦间隙
基于已投运的3#～6#机组的运行情况，2#机组轴瓦间隙总间隙按0．70mm进行调整。在开机试运行时，机组启动1．5h后，除水导轴承外的其他各轴承温度均趋于稳定，水导轴承平均瓦温升至55．16℃，最高轴瓦温度达60．6℃，且仍呈现上升趋势。为保证机组运行安全，现场停机对轴瓦间隙进行调整，将轴瓦总间隙由0．70mm增大至0．80mm。轴瓦间隙调整后再次开机试运行2h后，除水导轴承外的其他轴承温度均趋于稳定，轴瓦温差减小，但最高温度已接近60℃，仍不稳定，同时水导摆度随轴瓦间隙的增大而增大。为避免轴瓦温度过高影响机组的安全运行，现场停机对水导轴承轴瓦温度偏高的原因进行排查。经过对水导冷却器进出水温度进行排查，以及根据已投产发电的前4台机组运行情况判断，水导冷却器的冷却效果良好。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对转动部件摆度监测数据进行分析，发现转动部件存在质量不平衡现象。现场进行动平衡试验，通过在转子上配重后，水导轴承轴瓦温度稳定在49℃左右，水导摆度从0．25mm降至0．15mm。实践证明，转动部分不平衡分量减小后，水导摆度减小，轴瓦温度明显降低并保持稳定。因此，在机组调试初期轴瓦温度不稳定的情况下，要先完成动平衡试验和配重后再调整轴瓦间隙，排除转动部件不平衡对轴瓦温度的影响，避免因多次调瓦而增加风险。
3.2密封橡胶块的卡顿
水轮机组在停止作业时，密封橡胶块会回到底部，但若由于某种原因导致密封橡胶块卡顿，橡胶块不但不能回归到底部，也有可能在水轮机组下一次运作时也不会与转动环接触，从而造成密封失去作用，大量漏水进入水轮机组密工作封室。
3.3对橡胶密封块的材质进行更换
使其较为松软，及能够更好的进行舒展，从而确保水轮机组密封室的密封。将工作密封座内腔的材质设计更换未不锈钢材料制品，以确保密封橡胶块的移动通畅。以确保水轮机组的密封性良好。
3.4轴瓦温度的调整
考虑到机组正常运行时主轴轴领在轴承温度上升后将出现热膨胀现象，某电厂首批机组轴瓦总间隙在冷态下按0．80mm调整，机组投运后轴瓦温度较低，水导摆度偏大，例如5#机组水导轴承平均轴瓦温度为42℃。为减小机组运行时的水导摆度，3#和4#机组轴瓦总间隙按0．76mm来调整。机组启动后轴瓦温度有所上升，水导摆度减小，但与预期调整效果依然存在较大差距。为探索轴瓦的最佳间隙，现场利用机组检修时对轴瓦间隙进行调整，下文以4#机组轴瓦温差调整为例进行叙述。4#机投运后，水导摆度和轴瓦温差均偏大，水导摆度x方向达0．25mm，y方向达0．23mm，轴瓦最高温度为51．4℃，最低温度为44．1℃，温差为7．3℃。由于轴瓦平均温度为46℃，仍普遍偏低，故继续调整轴瓦间隙以进一步减少水导摆度和轴瓦温差。
结语
在轴瓦间隙调整时必须加强重难点风险管理和控制，准确计算轴瓦间隙的调整量，对楔键斜率进行反复测量和检查，采取有效措施保证调整套筒的实际长度及其与轴瓦对应关系的准确性，充分发挥通过调整套筒和楔键来调整轴瓦间隙所具有的简单、快捷、准确的优势。根据轴瓦温度分布特征，按0．01mm对应0．3-0．7℃或1．5-2．5℃的调整比例有利于提高轴瓦间隙调整的效率。轴瓦间隙调整应考虑转动部件不平衡等因素对轴瓦温度的影响，以降低烧瓦风险。
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论文作者:关建军
论文发表刊物:《中国电业》2019年16期
论文发表时间:2019/11/29
标签：轴瓦论文; 间隙论文; 机组论文; 轴承论文; 水轮机论文; 温度论文; 主轴论文; 《中国电业》2019年16期论文;