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立式水輪發(fā)電機(jī)組綜合改造
立式水輪發(fā)電機(jī)組綜合改造
摘要：立式水輪發(fā)電機(jī)組水導(dǎo)瓦在運(yùn)行中的狀況，直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。
立式水輪發(fā)電機(jī)組水導(dǎo)瓦上水是立式發(fā)電機(jī)組普遍存在的通病，也是很難解決的疑難病癥。
所以研究分析和改進(jìn)立式發(fā)電機(jī)組水導(dǎo)瓦上水的問(wèn)題是很有必要的，為了更好地從根本上解決水導(dǎo)瓦上水、發(fā)電機(jī)與永磁機(jī)聯(lián)軸器不同心的問(wèn)題。
對(duì)我單位的尾水電站#1水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行了大膽的、攻關(guān)式的技術(shù)改造。
在這次改造中工作量最大的一項(xiàng)任務(wù)是將原來(lái)的水導(dǎo)瓦廢除，改用滾柱軸承來(lái)替代原來(lái)的水導(dǎo)瓦，也是本次改造的難點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：上水;水導(dǎo)瓦;軸承;振動(dòng);永磁機(jī);聯(lián)軸器
一、概述
我電站是利用#1-#6發(fā)電機(jī)組做功后的廢水，在排出的過(guò)程中進(jìn)行截流廢水再利用，在廢水回歸大江之前在高水位處截流聚水，在低水位點(diǎn)臨江安裝了5臺(tái)小型立式水輪發(fā)電機(jī)組，其型號(hào)為SF630～16/2150，每臺(tái)發(fā)電機(jī)的有功功率為630千瓦。
電站自1990年投產(chǎn)發(fā)電以來(lái)還算比較穩(wěn)定，遺憾的是每年進(jìn)入夏季時(shí)廠里運(yùn)行的機(jī)組多、來(lái)水量大，對(duì)水電站是一個(gè)利好的因素，是大發(fā)水電的好時(shí)機(jī)。
但是汛期到來(lái)以后，由于江水的上漲導(dǎo)致水輪機(jī)組的落差變小，工況變差，水輪機(jī)組做功后的尾水排泄受阻，使機(jī)組的水輪軸系所承受的正壓過(guò)高而上水，該水進(jìn)入水導(dǎo)瓦潤(rùn)滑油室就會(huì)造成潤(rùn)滑油乳化變質(zhì)。
此時(shí)水導(dǎo)瓦便失去潤(rùn)滑。
由于循環(huán)水中含有很多的泥沙，會(huì)直接作用于水輪機(jī)軸頸和軸瓦之間產(chǎn)生很大的磨損，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、解決這一問(wèn)題，機(jī)組就會(huì)在短短幾天內(nèi)造成水導(dǎo)瓦與軸頸之間的間隙過(guò)大，甚至將水導(dǎo)瓦燒損，使機(jī)組不能繼續(xù)使用而被迫停機(jī)檢修，嚴(yán)重影響發(fā)電量。
另外該機(jī)組的發(fā)電機(jī)和永磁機(jī)聯(lián)軸器，經(jīng)常處在不同心的狀態(tài)下運(yùn)行，造成機(jī)組振動(dòng)燒損軸承的故障。
根據(jù)上述隱患的特點(diǎn)對(duì)我們電站的#1水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行了綜合性的技術(shù)改造。
二、水輪機(jī)改造
1.水輪機(jī)聯(lián)軸器的改造
這次改造工作量比較大的一項(xiàng)是對(duì)水輪機(jī)軸的改造，若想將改造后的軸承鑲嵌到水輪軸上，必須將原有的水輪軸聯(lián)軸器用車(chē)床車(chē)削掉(原聯(lián)軸器與水輪軸為一體的)，才能將軸承安裝到水輪機(jī)軸上。
所以必須重新加工一個(gè)新的聯(lián)軸器與原水輪機(jī)軸配合。
由于原聯(lián)軸器與水輪軸為一體鍛造成型的，所以它的聯(lián)軸器直徑較小，但是又由于它為一體的且機(jī)械強(qiáng)度很大。
如果新的聯(lián)軸器采用與原來(lái)聯(lián)軸器外徑相同的話，聯(lián)軸器與軸鑲嵌處的壁厚不夠，滿(mǎn)足不了機(jī)械強(qiáng)度的要求，增加聯(lián)軸器壁厚，聯(lián)軸器穿透螺栓的螺母配合空間又不夠，在這種情況下，我采用了增加聯(lián)軸器壁厚，省去螺母然后直接在聯(lián)軸器上加工螺紋的方法，從而解決了配合螺母空間不夠的問(wèn)題。
該方法既能滿(mǎn)足機(jī)械強(qiáng)度的要求，又解決聯(lián)軸器直徑小的難題。
2.水輪機(jī)的水導(dǎo)瓦改造為軸承運(yùn)行
為了滿(mǎn)足軸承的安裝要求，首先要對(duì)原來(lái)水輪軸在軸承的安裝部位進(jìn)行機(jī)械加工，將原來(lái)與水導(dǎo)瓦接觸的軸頸用車(chē)床車(chē)掉。
在該處重新加工一個(gè)與軸承內(nèi)套相配合的軸頸，新軸頸的位置要高于原來(lái)水導(dǎo)瓦的安裝位置100mm，考慮到軸承的承載能力和軸承所適應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)，我選用了N244型號(hào)的滾柱軸承。
因?yàn)樵撦S承的內(nèi)徑尺寸為φ220mm，外徑400mm的滾柱軸承。
而原來(lái)水輪軸的內(nèi)徑只有190mm，因此需要加工一個(gè)與軸承配套的軸承內(nèi)套先熱裝到軸上，然后再在這個(gè)軸套上面安裝軸承。
3.防止聯(lián)軸器與水輪軸脫離的技術(shù)措施
改造后的聯(lián)軸器為分體聯(lián)軸器，在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了變化。
水輪發(fā)電機(jī)為立式軸流式水輪發(fā)電機(jī)，水輪機(jī)組在運(yùn)行時(shí)水輪機(jī)葉輪被水流沖擊時(shí)會(huì)承受很大的沖擊力，為了防止水輪軸從聯(lián)軸器孔內(nèi)脫出，于是在水輪軸上加工了M180的螺紋和與螺紋配套的法蘭盤(pán)，法蘭盤(pán)上的內(nèi)圓為M180螺紋，圓周加工8個(gè)螺絲孔與聯(lián)軸器的根部連接，這樣就確保了水輪軸聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的聯(lián)軸器可靠連接。
三、發(fā)電機(jī)永磁機(jī)與勵(lì)磁機(jī)聯(lián)軸器的改造
在這次改造中，還對(duì)發(fā)電機(jī)永磁機(jī)和勵(lì)磁機(jī)軸端不同心的隱患進(jìn)行了技術(shù)改造，勵(lì)磁機(jī)和永磁機(jī)的聯(lián)軸器為一個(gè)金屬軸套，通過(guò)金屬鍵分別套在勵(lì)磁機(jī)與永磁機(jī)的軸端，將二者連接在一起，屬于硬性連接，軸套與兩端軸頭之間有一定的間隙，同心度無(wú)法調(diào)整。
在機(jī)組運(yùn)行中軸套與軸頭之間處于磨損狀態(tài)，還承受著徑向力的影響，使永磁機(jī)與勵(lì)磁機(jī)之間產(chǎn)生振動(dòng)較大，永磁機(jī)軸承振動(dòng)最大值可達(dá)0.36mm，致使永磁機(jī)的軸承經(jīng)常損壞，時(shí)刻威脅著機(jī)組的安全運(yùn)行。
利用膠皮板制作聯(lián)軸器骨架，然后分別用這兩個(gè)膠皮板的骨架將勵(lì)磁機(jī)和永磁機(jī)的軸端連接起來(lái)，屬于軟連接，連接點(diǎn)與連接點(diǎn)的中心軸線之間相隔120度，這樣可以完全躲過(guò)徑向180度的最大應(yīng)力點(diǎn)。
同時(shí)利用膠皮板的柔韌性，可以非常有效的緩解勵(lì)磁機(jī)和永磁機(jī)不同心帶來(lái)的不良影響。
使永磁機(jī)軸承只承受一個(gè)很小的徑向力，軸向力更是微乎其微。
同時(shí)也延長(zhǎng)了軸承的使用壽命，減少故障發(fā)生的頻率，既節(jié)省了原材料的消耗，也減輕了檢修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，機(jī)組的運(yùn)營(yíng)成本也會(huì)有所降低，提高了經(jīng)濟(jì)效益。
目前該機(jī)組的改造工作已經(jīng)竣工，機(jī)組投入運(yùn)行狀況很好，各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)穩(wěn)定。
四、改造后機(jī)組體現(xiàn)的優(yōu)越性
改造后的機(jī)組由于軸承的安裝位置高于原來(lái)水導(dǎo)瓦的安裝位置，而且軸承的徑向間隙也比原來(lái)水導(dǎo)瓦的間隙要小，所以水輪軸對(duì)密封水系統(tǒng)的盤(pán)根的作用力也很小，盤(pán)根受到的摩擦力和碾壓力也比較小，因此盤(pán)根對(duì)水的密封作用大大增強(qiáng)。
從而大大的提高了機(jī)組的承載能力和安全系數(shù)，避免了水輪軸上水淹沒(méi)水導(dǎo)瓦的現(xiàn)象發(fā)生。
由于廢除了軸瓦每年每臺(tái)機(jī)組可以節(jié)約液體潤(rùn)滑油100Kg左右，也免除了對(duì)江水的污染，對(duì)現(xiàn)代的綠色環(huán)保也做出了貢獻(xiàn)。
五、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，改造后的水輪機(jī)組由于結(jié)構(gòu)上發(fā)生的變化，機(jī)械零部件間的配合得到了合理的改善，所以該機(jī)組在今后的運(yùn)行中就不用因?yàn)樗嗇S上水問(wèn)題而人為的去限制負(fù)荷了，從此徹底解決了困擾電站20余年的汛期限制負(fù)荷的問(wèn)題，也填補(bǔ)了水輪機(jī)組軸瓦和軸承并用的空白。
該機(jī)組已通過(guò)試運(yùn)行的檢驗(yàn)，于2011年11月10日滿(mǎn)載運(yùn)行以來(lái)，機(jī)組狀況一直很好。
尤其等到汛期的時(shí)候，該機(jī)組的優(yōu)勢(shì)會(huì)更加的突出，也會(huì)為公司創(chuàng)造豐厚的效益，值得推廣。
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