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立式水輪發(fā)電機組綜合改造
立式水輪發(fā)電機組綜合改造
摘要：立式水輪發(fā)電機組水導瓦在運行中的狀況，直接關(guān)系到發(fā)電機組的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性。
立式水輪發(fā)電機組水導瓦上水是立式發(fā)電機組普遍存在的通病，也是很難解決的疑難病癥。
所以研究分析和改進立式發(fā)電機組水導瓦上水的問題是很有必要的，為了更好地從根本上解決水導瓦上水、發(fā)電機與永磁機聯(lián)軸器不同心的問題。
對我單位的尾水電站#1水輪發(fā)電機組進行了大膽的、攻關(guān)式的技術(shù)改造。
在這次改造中工作量最大的一項任務(wù)是將原來的水導瓦廢除，改用滾柱軸承來替代原來的水導瓦，也是本次改造的難點。
關(guān)鍵詞：上水;水導瓦;軸承;振動;永磁機;聯(lián)軸器
一、概述
我電站是利用#1-#6發(fā)電機組做功后的廢水，在排出的過程中進行截流廢水再利用，在廢水回歸大江之前在高水位處截流聚水，在低水位點臨江安裝了5臺小型立式水輪發(fā)電機組，其型號為SF630～16/2150，每臺發(fā)電機的有功功率為630千瓦。
電站自1990年投產(chǎn)發(fā)電以來還算比較穩(wěn)定，遺憾的是每年進入夏季時廠里運行的機組多、來水量大，對水電站是一個利好的因素，是大發(fā)水電的好時機。
但是汛期到來以后，由于江水的上漲導致水輪機組的落差變小，工況變差，水輪機組做功后的尾水排泄受阻，使機組的水輪軸系所承受的正壓過高而上水，該水進入水導瓦潤滑油室就會造成潤滑油乳化變質(zhì)。
此時水導瓦便失去潤滑。
由于循環(huán)水中含有很多的泥沙，會直接作用于水輪機軸頸和軸瓦之間產(chǎn)生很大的磨損，若不能及時發(fā)現(xiàn)、解決這一問題，機組就會在短短幾天內(nèi)造成水導瓦與軸頸之間的間隙過大，甚至將水導瓦燒損，使機組不能繼續(xù)使用而被迫停機檢修，嚴重影響發(fā)電量。
另外該機組的發(fā)電機和永磁機聯(lián)軸器，經(jīng)常處在不同心的狀態(tài)下運行，造成機組振動燒損軸承的故障。
根據(jù)上述隱患的特點對我們電站的#1水輪發(fā)電機組進行了綜合性的技術(shù)改造。
二、水輪機改造
1.水輪機聯(lián)軸器的改造
這次改造工作量比較大的一項是對水輪機軸的改造，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)軸器用車床車削掉(原聯(lián)軸器與水輪軸為一體的)，才能將軸承安裝到水輪機軸上。
所以必須重新加工一個新的聯(lián)軸器與原水輪機軸配合。
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械強度很大。
如果新的聯(lián)軸器采用與原來聯(lián)軸器外徑相同的話，聯(lián)軸器與軸鑲嵌處的壁厚不夠，滿足不了機械強度的要求，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題。
該方法既能滿足機械強度的要求，又解決聯(lián)軸器直徑小的難題。
2.水輪機的水導瓦改造為軸承運行
為了滿足軸承的安裝要求，首先要對原來水輪軸在軸承的安裝部位進行機械加工，將原來與水導瓦接觸的軸頸用車床車掉。
在該處重新加工一個與軸承內(nèi)套相配合的軸頸，新軸頸的位置要高于原來水導瓦的安裝位置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型號的滾柱軸承。
因為該軸承的內(nèi)徑尺寸為φ220mm，外徑400mm的滾柱軸承。
而原來水輪軸的內(nèi)徑只有190mm，因此需要加工一個與軸承配套的軸承內(nèi)套先熱裝到軸上，然后再在這個軸套上面安裝軸承。
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)電機為立式軸流式水輪發(fā)電機，水輪機組在運行時水輪機葉輪被水流沖擊時會承受很大的沖擊力，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，法蘭盤上的內(nèi)圓為M180螺紋，圓周加工8個螺絲孔與聯(lián)軸器的根部連接，這樣就確保了水輪軸聯(lián)軸器與發(fā)電機轉(zhuǎn)子的聯(lián)軸器可靠連接。
三、發(fā)電機永磁機與勵磁機聯(lián)軸器的改造
在這次改造中，還對發(fā)電機永磁機和勵磁機軸端不同心的隱患進行了技術(shù)改造，勵磁機和永磁機的聯(lián)軸器為一個金屬軸套，通過金屬鍵分別套在勵磁機與永磁機的軸端，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，同心度無法調(diào)整。
在機組運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，使永磁機與勵磁機之間產(chǎn)生振動較大，永磁機軸承振動最大值可達0.36mm，致使永磁機的軸承經(jīng)常損壞，時刻威脅著機組的安全運行。
利用膠皮板制作聯(lián)軸器骨架，然后分別用這兩個膠皮板的骨架將勵磁機和永磁機的軸端連接起來，屬于軟連接，連接點與連接點的中心軸線之間相隔120度，這樣可以完全躲過徑向180度的最大應(yīng)力點。
同時利用膠皮板的柔韌性，可以非常有效的緩解勵磁機和永磁機不同心帶來的不良影響。
使永磁機軸承只承受一個很小的徑向力，軸向力更是微乎其微。
同時也延長了軸承的使用壽命，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強度，機組的運營成本也會有所降低，提高了經(jīng)濟效益。
目前該機組的改造工作已經(jīng)竣工，機組投入運行狀況很好，各項技術(shù)參數(shù)穩(wěn)定。
四、改造后機組體現(xiàn)的優(yōu)越性
改造后的機組由于軸承的安裝位置高于原來水導瓦的安裝位置，而且軸承的徑向間隙也比原來水導瓦的間隙要小，所以水輪軸對密封水系統(tǒng)的盤根的作用力也很小，盤根受到的摩擦力和碾壓力也比較小，因此盤根對水的密封作用大大增強。
從而大大的提高了機組的承載能力和安全系數(shù)，避免了水輪軸上水淹沒水導瓦的現(xiàn)象發(fā)生。
由于廢除了軸瓦每年每臺機組可以節(jié)約液體潤滑油100Kg左右，也免除了對江水的污染，對現(xiàn)代的綠色環(huán)保也做出了貢獻。
五、結(jié)語
綜上所述，改造后的水輪機組由于結(jié)構(gòu)上發(fā)生的變化，機械零部件間的配合得到了合理的改善，所以該機組在今后的運行中就不用因為水輪軸上水問題而人為的去限制負荷了，從此徹底解決了困擾電站20余年的汛期限制負荷的問題，也填補了水輪機組軸瓦和軸承并用的空白。
該機組已通過試運行的檢驗，于2011年11月10日滿載運行以來，機組狀況一直很好。
尤其等到汛期的時候，該機組的優(yōu)勢會更加的突出，也會為公司創(chuàng)造豐厚的效益，值得推廣。
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