以柴河电站为例浅析上导瓦温高的原因与处理方法

纪庆周　魏闻天　邹建飞

(1.辽宁省柴河水库管理局，辽宁 铁岭　112000；2.辽宁省水利工程质量与安全监督中心站，辽宁 沈阳　110000)



水电站技术

以柴河电站为例浅析上导瓦温高的原因与处理方法

纪庆周1魏闻天1邹建飞2

(1.辽宁省柴河水库管理局，辽宁 铁岭112000；2.辽宁省水利工程质量与安全监督中心站，辽宁 沈阳110000)

【摘要】水轮发电机组在运行中，引起瓦温上升的原因很多。正确判断瓦温过高原因是解决问题的关键。柴河电站2号机组上导油槽温度及上导瓦温存在过高问题，本文对引起上导瓦温过高的原因作了分析，并以柴河电站2号机组为例，详细阐述了上导油槽温度及上导瓦温偏高的原因及处理方法。

【关键词】水电站; 瓦温过高; 原因分析; 处理方法

1概述

柴河电站位于辽宁省铁岭市铁岭县熊官屯镇，为坝后式电站。电站设有3台机组，其中2号水轮发电机组为装机3200kW的立式机组，水轮机型号为HL240-LJ-140，轴承采用巴氏合金轴瓦浸油式稀油轴承。发电机型号为TS325/36-20，额定功率4000kW·h，额定电压6300V，额定电流366A。

2号机组上导瓦温及上导油槽油温偏高问题已有十多年的历史，随着运行时间增加，上导瓦温过高问题日益明显，温度记录见表1。在2014年机组增效扩容改造过程中，瓦温偏高问题尤为凸显，亟待解决。

表1　处理前2号机组瓦温记录(2012年5月20日)

2引起上导瓦温度过高的原因分析

导致上导轴瓦温度过高的原因很多，应根据机组运行时长、润滑油油质、瓦温升高过程是迅速上升还是逐渐上升等进行综合判断。本文主要从以下几个方面进行分析判断。

2.1冷却水系统冷却效果不好

a.冷却器或冷却水管路结垢，以及冷却水管路不通畅，冷却水异常使热油的热量无法通过冷却器带走，导致油温、瓦温整体上升。

b.技术供水压力不足，冷却水压力和流量小，都会影响冷却效果，造成瓦温过高。

2.2机组上导油槽内润滑油的影响

a.油槽内润滑油的润滑效果及流动性的影响。轴瓦及导瓦在运行中，润滑油的作用是润滑、散热。当机组在旋转时，润滑油在轴与轴瓦之间形成了一定厚度的油膜，使轴与瓦之间的摩擦由固体摩擦变为液体摩擦。由于液体摩擦的摩阻力仅为固体摩擦的摩阻力的几十分之一至百分之一，这样轴与瓦的摩擦所产生的热量将大大减少。并且所生成的少部分热量又及时通过润滑油的循环流动带了出去，使轴瓦温度保持在允许的范围内。若润滑效果及流动性不好，势必导致温度升高。

b.机组上导瓦的油浸高度必须满足机组运行要求，油位过高或过低，均不利于热传导，都会对上导油槽油温及上导瓦温造成影响。

c.机组运行中，使用的润滑油的牌号必须相符。不同转速的机组使用的牌号不同，当用油牌号不符时，油的黏度就不一样，油膜形成的厚度也不一样，摩擦阻力增加，热量也会增多，上导轴瓦的温度随之升高。

d.油质对瓦温的影响很大。水冷却器漏水，水就会进入油中，油发生乳化，不但促进了油的氧化，还会增加油的酸性及腐蚀性。油内进入灰尘、杂质，油质也会劣化，润滑油异常会使瓦面油流不畅和油膜形成得不充分，从而加剧了瓦面摩擦，也使热量无法通过油流有效带出，导致瓦温升高。

2.3上导瓦本身造成的影响

a.上导轴瓦有鼓包或凸点、瓦面有磨损，以及瓦面研磨不均匀均会导致瓦面局部受力过大，造成瓦温偏高。

b.机组运行过程中，上导瓦与轴的接触点、面少，造成瓦温升高。

2.4机组振动、主轴摆度大、轴瓦间隙调整不均的影响

a.机组振动和摆度与瓦的安装质量密切相关。机组振动和摆度主要有电磁、机械、水力三个方面影响因素，在机组振动和摆度较大情况下，上导瓦最大摆度如果超过安装时的瓦间隙，将导致上导瓦载荷增大，受力不均。同时由于主轴摆度大，润滑油的油膜受到一定程度的破坏，散热量不够。此时瓦温迅速上升，并在很短的时间内达到报警值。机组在正常工况运行、振动摆度良好时，上导瓦本身的发热量不会异常增大。

b.轴瓦间隙调整不均，造成瓦局部受力过大引起轴瓦温度偏高。

2.5机组同心度的影响

机组同心度直接影响机组的摆度大小，对推力瓦瓦温影响巨大。不论是两轴(发电机轴、水轮机轴)不同心，还是轴与镜板、轴与推力头不同心，在机组运行过程中都会使瓦温升高。

2.6其他因素的影响

测温电阻是水电站重要的传感器，测温电阻性能不稳定、可靠性差是非常普遍的问题，由于性能不稳定导致温度信号误报，将造成瓦温过高。

3柴河电站上导瓦温度过高的原因分析及处理方法

根据柴河电站实际情况，导致柴河电站2号机组上导瓦温度过高的原因主要有以下几种。

3.1冷却水系统冷却效果不好导致瓦温升高

在分析柴河电站2号机组上导瓦瓦温过高原因时，初步怀疑是冷却水系统冷却效果不好，不能满足冷却需求。

处理办法及效果：

a.用管道清洗剂对2号机组的上导冷却管路包括冷却器进行清洗，冲出管道杂质。处理后转机试验，瓦温无改善。

b.改变上导冷却水供水管路，将弯曲管路改成直通管路，最大限度消除冷却水流道对水流流速的影响。调整冷却水供水阀到全开位置，增大供水压力。处理后转机试验，瓦温无改善。

c.利用红外测温仪，测量上导冷却水进水管及出水管的温度，经多次测量，进出水管温差都在3.5℃左右，说明冷却器冷却效果良好，带走了大部分热量。

得出结论：上导冷却水冷却效果及技术供水压力均满足要求，管路流道通畅。冷却水系统冷却效果不好并非导致柴河电站2号机组上导瓦温过高的根本原因。

Long(1985)，prabhu(1987)，Nunan(1980)，Willis(1996)，skehan(1998)，J.Richards(2000)，Littlewood等这些世界著名的语言学家及教学法专家对 “任务”下了不同的定义。他们在定义中分别指出：所谓“任务’，简言之，就是“做事”。Nunan进一步指出“任务”不仅是课堂行动中的方法手段，而且是核心的课程规划工具。[2]

3.2油槽内润滑油油质油位、润滑效果及流动性不好导致瓦温升高

润滑油在轴瓦运行中的润滑效果及流动性是影响瓦温的重要因素。2号机组在检修过程中上导油槽长时间暴露在外，油内极易进入灰尘、杂质，使油变质劣化。润滑油的油质不好、润滑效果及流动性不好将导致瓦温升高。

处理办法及效果：

a.为上导油槽更换对应牌号的新油，并加到合适油位。转机试验，更换新油后瓦温并没有得到明显改善。

b.为增大油槽内透平油的润滑效果和流动性，重新用芬荃布板做上导油槽冷热油的导流板，使冷热油很好地分开，让所有的热油尽量流过冷却器以降低油温，冷油再从油盆的底部流进各部瓦，以达到很好的降低瓦温的效果。开机试转3h后发现上导瓦温依旧偏高，且温升仍很快。

得出结论：油槽内透平油油位油质良好，润滑效果及流动性良好，润滑油的因素并不是造成2号机组瓦温偏高的根本原因。

3.3上导瓦本身存在问题造成瓦局部受力过大，引起上导轴瓦温度偏高

柴河电站2号机组上导轴瓦为两瓣合成整圆的结构，以止口与轴承底压配合，并用螺钉固定，调整量较小。若上导轴瓦本身存在问题与缺陷就会导致瓦温偏高。

打瓦新工具图

处理办法及效果：采用成熟打瓦新工艺(见下图)，用一个特制的专用工具进行打瓦，打瓦的三角尖部迎着轴的旋转方向，三角形的底边为平行轴的方向，当油进入瓦后，被垂直边挡住进入瓦坑，即在实际运行中瓦内的存油量增多，在降低了运行瓦温的同时也增加了瓦的使用寿命。打完瓦后再上发电机及水轮轴上进行细仔地研瓦，把凸起的高点刮去，按规范要求每平方厘米有3～4个接触点。对瓦进行处理后，转机试验，瓦温无明显改善。

得出结论:利用新式打瓦技术对瓦面进行处理，在一定程度上缓解了瓦温偏高的问题，但并未从根本上解决问题。上导瓦本身不存在问题，其不是造成2号机组瓦温偏高的根本原因。

3.4机组振动、摆度超标或轴瓦间隙调整不均，造成部分瓦局部受力过大引起轴瓦温度偏高

水轮发电机组在运行中，多种原因都会引起机组振动。若机组振动或轴瓦间隙调整不均，主轴摆度将会增大，会对轴瓦产生冲击力，使主轴与轴瓦的摩阻力增大，导致轴瓦温度上升。

处理办法及效果：

a.机组振动与机组运行工况有关，对造成机组振动的因素进行排查，可排除工况异常的可能性。导水机构正常，无导水叶错位现象，机组各部实际振动、摆度正常，电气、机械其他各方面无异常。

b.对机组大轴进行了多次盘车处理，并记录数据，进行分析。每次盘车都对瓦间隙进行调整，并进行转机试验，瓦温高问题并没有得到改善。

c.由于下导瓦运行温度一直较低，稳定瓦温为37℃，考虑让下导瓦分担一部分上导瓦的承载力，以便降低上导瓦的瓦温。原瓦的X方向及Y方向的单面间隙为0.08mm，调整瓦间隙为0.05mm。开机再试瓦温，下导瓦的稳定瓦温为41℃，比较理想，但上导瓦温依然偏高，没有从根本上解决上导瓦温高的问题(见表2)。

表2　柴河水库电站2号机组处理后发电机

得出结论：经过多次盘车及瓦间隙调整和转机试验，发现机组振动、摆度超标或轴瓦间隙调整不均不是造成上导瓦温偏高的根本原因。

3.5推力头、镜板与轴不同心导致上导轴瓦温度偏高

在推力头及镜板的结合处加装4块百分表，测量验证机组推力头、镜板与轴的同心度，新加工的镜板和推力不同心度最大差0.19mm。同时发现推力头也是椭圆的。

处理办法及效果：对推力头和镜板进行返厂再加工，经实测推力头和镜板的椭圆度单边相差为0.13mm，上车床找正后进行加工，双边共加工掉0.26mm。对加工后的推力头和镜板进行回装，开机试转。试转效果非常明显，上导油槽油温和上导瓦的瓦温全部降低。稳定瓦温分别为推力1号瓦为41℃，推力2号瓦为40℃，上导瓦为50℃，下导瓦为52℃，下导油为47℃，水导为17℃，巡检推力1为40.9℃，巡检推力2为40℃，上导瓦为44.7℃，上导油为38.5℃，下导瓦为43.6℃。各部瓦温稳定后，又持续转机4h，各部瓦温无变化(见表3、表4)。

表3　处理后瓦温记录(2015年5月24日)

得出结论：柴河电站2号机组上导瓦温偏高的根本原因是推力头、镜板与轴不同心，运行过程中上导瓦局部受力大，导致瓦温偏高。

表4　柴河水库电站2号机组推力头及镜板处理后

4结语

水轮发电机组在运行中，引起轴瓦温度上升的原因很多，正确判断出原因是解决问题的关键。检修人员应根据机组实际运行状况对引起机组上导瓦温过高的原因进行综合分析及判断，找出轴瓦温度升高的根本原因。然后采取不同方法进行处理，保证轴瓦运行温度在允许的范围内，以确保机组的安全运行。柴河电站2号机组在不断的分析和试验中，瓦温高的问题最终得以解决。

参考文献

[1]刘健如.新丰江水电站2号机上导瓦温度过高的分析与处理[J].小水电，2013(1):55-57.

[2]李刚,黄坤.上导瓦温和油温过高的原因分析及处理措施[J].河北电力技术,2011(30):20-22.

[3]刘云.中小型水轮发电机的安装与维修[M].北京：机械工业出版社,1998.

Analysis on the reasons of high upper guide bearing metal temperature with Chaihe hydropower station as an example and their treatment methods

JI Qingzhou1, WEI Wentian1, ZOU Jianfei2

(LiaoningChaiheReservoirAdministration,Tieling112000,China;LiaoningWaterConservancyEngineeringQualityandSafetySupervisionCenterStation,Shenyang110000,China)

Abstract:There are many reasons to upper guide bearing metal temperature increase in the operation of hydroelectric generating set. The correct judgment of reasons for too high upper guide bearing metal temperature is the key to solve problems. The overtemperature problem of upper guide bearing oil groove and upper guide bearing metal in Chaihe Hydropower Station No.2 unit are existed. In the paper, reasons to upper guide bearing metal temperature are analyzed. Chaihe Hydropower Station No.2 unit is adopted as an example for describing the reasons and treatment methods of high upper guide bearing oil groove temperature and high upper guide bearing metal temperature in detail.

Key words:hydropower station; overtemperature of guide bearing metal; reason analysis; treatment methods

DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2016.05.016

中图分类号：TV734

文献标识码：B

文章编号：1673-8241(2016)05- 0053- 04