水轮机水导轴瓦烧瓦现象处理及效果分析

1 机组结构简介
回龙抽水蓄能电站装机容量为120MW，单机容量60MW，由哈尔滨电机厂设计制造，电动发电机为立轴悬挂式结构，上下机架支撑，推力轴承坐落在上机架上，设有高压油顶起装置。水轮机为单级立轴结构，转轮公称直径：2214.7mm，带活动导叶，机组采用中拆方案；发电机轴与水轮机轴通过中间轴连接，三段轴结构。机组额定水头：379.Om，额定出力：61.5MW，额定转速：750r／min，水泵水轮机总重：118t。
2 组运行及水导调整情况
回龙2号机组安装完毕后于12月28日第1次启动，于次年2月5日完成动平衡试验，历时40d。动平衡试验后，机组震动在O.08mm以内，但机组水导摆度一直不稳定，随水导瓦间隙的变化而变化。下面是机组水导间隙和机组水导摆度的变化情况：
在2005年2月23日14:22分发电工况启机，当转速达到100％时水导摆度值X方向：0.30mm；Y方向：0.33mm，摆度最高时达到0.42mm。拆开水导检查，用5t千斤顶复测得水导瓦总间隙：X方向：0.46mm；Y方向：0.44mm。因水导瓦总间隙值偏大(设计为0.3～0.35mm)，先用3个千斤顶将大轴固定，将每块水导瓦间隙各均匀减小0.05mm，调整后用塞尺检查各水导瓦单面间隙

各水导瓦间隙调整后再次用千斤顶测得水导瓦总间隙为X方向：0.325mm；Y方向：0.30mm。
2号机组在泵况启动，水导摆度为0.12～0.15mm，摆度降低。3月2日，2号机组在泵况启动，水导摆度为0.09～0.12mm，瓦温为46℃～48℃。1Omin后在造压过程中因造压时间长，水导摆度达到0.43mm，瓦温为49℃～51℃。运行2h后摆度最大达到0.50mm。再次拆开水导，发现大部分水导瓦调整螺栓松动，决定拔出调整螺栓，加工螺丝扣，在原螺帽上面增加了1个倍帽，防止调整螺栓松动。
拔出调整螺栓之前用千斤顶测得水导瓦总间隙为X方向：0.41mm；Y方向：0.37mm。
用3个千斤顶将大轴固定，因调整螺栓松动，先用手锤轻敲打调整螺栓使其恢复原状态，然后按顺序用深度卡尺测量各固定压板到固定螺栓长度并做好记录，拔出固定螺栓，加工螺丝扣。
3月5日，将加工后的固定螺栓按原记录进行回装，并加上倍帽。
加上倍帽后用千斤顶测得水导瓦总间隙为X方向：0.30mm；Y方向：0.28mm。
用塞尺检查各瓦间隙范围为：0.11～0.15mm。
3 烧瓦过程
轴瓦间隙调整完毕后，3月5日16:18分2号机组发电工况启动至额定转速，当16:22分时水导摆度如下



此时瓦温为：



16：31分，水导个别瓦温突然达到62℃(60℃报警，65℃停机)，随即将机组紧急停机，停机时油温45℃，冷却水温15.8℃；停机后水导10块瓦的温度均快速上升，超过了100℃，个别达到了132℃。在机组启动运行期间辅助系统运行正常，全部导瓦的油位、油温、冷却水温正常，除水导瓦外其它瓦温正常，机组振动正常(小于O.08mm)。
4 事故现象
按要求拆出各瓦后发现各瓦底部严重烧坏，从下至上高度约20mm，乌金已熔化成块状。在油箱内出现熔化的乌金碎渣及轴颈与瓦托摩擦造成的黄铜碎屑。(碎屑为瓦托铜环)。

水导瓦瓦托与轴颈相接触部位出现因高速摩擦产生的磨痕和高温产生的深色斑迹，瓦托架铜环部位也出现不同程度的磨损现象，托架与大轴局部间隙0.3mm。


5 事故原因分析
根据现场检查情况，结合2号机运行时的状况，我们对事故原因进行了初步的分析，认为造成烧瓦可能由以下原因造成：
1)2号机水导瓦块托架与大轴间的间隙厂家图纸设计值为0.6～0.8mm，但瓦托为圆周四瓣组合形式，容易在安装过程中出现偏差(特别是分瓣对缝处)。另外瓦托属于机组的静止部件应该在设计中严格考虑其在运行中因长期振动造成的松动，因为瓦托架并没有设计专门固定用的任何销钉。机组在长期调试过程中，不稳定工况运行，摆度较大，托盘在顶盖内受机组振动、水力扰动的影响，造成托架与轴颈局部间隙变小，致使轴颈在高速转动中与托架局部磨擦产生高温，因水导瓦与轴颈严密接触直接造成轴颈的温度传到水导瓦块上，导致水导瓦块烧损。
2)有杂质和异物进入油槽，运行中进入轴瓦或托架与轴颈的缝隙，摩擦发热，造成烧瓦事故。
3)轴瓦经过多次调整，轴线中心可能飘移了，造成轴颈与托架间隙不均匀，局部过小，在运行时候造成摩擦发热，出现烧瓦现象。
6 处理方案
根据上述的原因分析，为了避免再次发生烧瓦事故和运行时由于轴瓦固定螺栓松动造成的大轴摆度增大，我们从以下方面进行了处理：
1)首先将托架磨损部分清理干净，并适当均匀放大托架与轴颈间隙到设计上限0.8mm，为了防止轴瓦下部排油不畅，对轴瓦下面的托架进行打磨，使之间隙达到2～3mm。
2)对油系统进行全面检查，清理所有油箱(未发现异常)，并对油进行循环过滤，提高油质。
3)在保证原旋转中心不变的情况下，检查上、下导瓦的实际间隙，把上、下导瓦间隙与水导瓦间隙进行了比较，调整了转子位置，使旋转中心处于居中位置，保证了转轮的密封间隙四周一致，满足了水推力的平衡。
4)为了防止轴瓦在运行时，瓦块固定楔形块螺栓松动，在原有基础上上下各增加1个倍帽，巩固了轴瓦的稳定性，确保运行时机组摆度不会增大。避免因摆度增大而发生动静部分摩擦。螺帽增加部位：



7 处理效果
经过上述方案的处理，机组运行情况非常稳定，水导摆度不超过0.2mm，摆度在运行时候未发生增大现象，且轴瓦温度也有所降低，最高值不超过54℃。应用此技术对1号机也进行了技术处理，取得了良好效果，有效的控制了水导的温度和摆度，为同结构机组的安装提供了借鉴。