金属塑料轴瓦在灯泡贯流水力发电机组中的应用

哈尔滨工程大学 邹高万  哈尔滨大禹电站技术研究所  孙守连  哈尔滨大禹金属塑料轴瓦厂 孙守训

摘要：研制成功了专门用于大型卧式灯泡贯流机组的动静压润滑结构的弹性金属塑料径向轴瓦，已经在十余个水电站应用，效果显著。

关键词：塑料轴瓦、灯泡贯流机组

从上世纪末，我国自主开发的广东白垢电站单机容量10MW灯泡贯流机组投入运行以来，近30年里，相继开发、引进、技术合作或自行装备的大型灯泡贯流机组电站二百多座.而且有越来越向大型化发展的趋势。伴随着灯泡贯流机组大型化的快速发展同时，机组的径向轴承运行不良的问题也时有发生。为此，本小组立题弹性金属塑料轴瓦应用于大型灯泡贯流机组研究项目。首先解决了塑料轴瓦不能静压启动的技术难题，接着研制成功了专门用于大型卧式灯泡贯流机组的动静压润滑结构的弹性金属塑料径向轴瓦，简称动静压塑料轴瓦。该技术通过鉴定，荣获黑龙江省科技进步三等奖及中国发明专利证书。该技术已经在十余座大型卧式水电站应用。见表1所示。

表1  金属塑料轴瓦在卧式水轮发电机组应用表

一、卧式动静压塑料轴瓦技术

我国从90年代引进的塑料瓦已经在立式大、中容量的水轮发电机组的推力轴承中推广应用效果良好。但塑料瓦表面的塑料层只有2~3mm，下面的弹性层又封不住油，所以现有的塑料推力瓦无法设置静压润滑的高压油顶起结构。而静压启动的高压油顶起结构正是大型卧式机组在启机过程中能保持较好的润滑而设置的合理结构，是不.应该取消的。本技术采用特殊的高压油喷嘴焊接工艺，解决了高压密封难题，实现了塑料瓦的静压启动。本技术还利用了氟塑料与润滑油界面滑移的特殊性能，设置了润滑油动态递增加压结构，使润滑油在轴粘附旋转力的作用下进入动态递增加压结构中运行，将油的压力逐渐增加。到进入径向承重面时，其油压已经达到使轴悬浮润滑的状态。本技术的真机实验表明：当卧式机组启动时，不用高压油静压启动，仅仅依靠润滑油动态递增加压结构本身启动，机轴就上浮了0.08~0.23mm。运行中便始终保持这种状态，这种递增加压结构就是本塑料瓦技术成功的关键。而同样的润滑油动态递增加压结构在合金轴瓦中就没有这样明显的效果。原因就是合金与润滑油界面是粘附状态，而不存在滑

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移现象。

二、卧式动静压塑料轴瓦的应用效果

永兴一级水电站的两台灯泡贯流机组从10MW增容到15MW之后，轴承温度较高发生过烧瓦事故，不得不限负荷运行，发电量达不到要求。换上了本动静压径向塑料轴瓦之后，瓦温保持在38~42⁰C，达到了满负荷运行。表中其他用户也都不同程度的发生过瓦温偏高、烧过瓦等现象而进行径向塑料轴瓦改造的。特别是柬埔寨王国基里隆1号水电站，一直由于原巴氏合金轴瓦温度偏高，不能满负荷运行发电。在两年时间里行了十余次轴瓦改进，先后烧了十套合金瓦仍然没有解决问题，造成了很大的影响和经济损失。采用本技术塑料轴瓦改造之后，其满负荷运行温度一直在42~50⁰C。彻底解决了困绕该水电站两年之久的运行难题。

动静压径向塑料轴瓦应用后机组运行稳定，不用定期刮研。甚至也不定期抽瓦检查了。例如永兴一级水电站2000年塑料瓦改造之后直到2010年8月才******次拆出塑料瓦检查。而永兴二级配套了塑料瓦的两台新建机组2003年投产运行，到2011年才配置备用瓦。

另一个明显的效果是在出力相同，水头相同的情况下，导叶开度比改造前减少3~6%，表明了用水量减小。永兴、石面坦、濛里根据水工记录计算出的耗水率，改造后减少用水2~5%。如此效果是由于塑料轴瓦表面与润滑界面存在着特殊的滑移现象，使摩擦阻力减小，摩擦功耗降低，从而需要的水动力减小。为了验证这个结论，我们在轴承实验台做了轴瓦形状、润滑、负荷、转速完全相同的塑料瓦和合金瓦的运行试验。见下表

表2   金属塑料轴瓦与合金轴瓦负栽运行数据对比表

从表中可以看出塑料瓦不仅瓦温低，而且实验主轴的电动机拖动电流仅是合金瓦时的79%。

三、经济效益显著。根据永兴县水利电力有限责任公司的统计，动静压径向塑料轴瓦改造后，耗水率减少近3.97%；取消了机组轴瓦的检修，缩短了机组检修时间；提高了机组年利用小时。经几年来的统计，每年增加发电量500万千瓦。同时减少每年因检修、刮研轴瓦所消耗的直接和间接损失，每年的可创经济效益达120余万元。石面坦水电站轴瓦未改造前，平均每年三台机的导轴瓦事故4次，都是在机组运行中才出现的，拆机、研刮、检修加上弃水损失达56万余元。改造后电厂每年将减少因烧瓦造成损失而新增效益280余万元，同时节省十余万元检修费用。

结论  用于大型卧式灯泡贯流机组的动静压润滑结构的弹性金属塑料径向轴瓦经过十余年的应用，证明了该技术的先进与可靠性。是解决卧式灯泡贯流机组向大型化发展的进步技术。是水电站提******益、增加容量技术改造的可靠技术，是值得推广应用的。

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