立式水輪發電機組綜合改造分析
產業經濟
作者：薛學文 倪廣君
摘要：立式水輪發電機組水導瓦在運行中的狀況，直接關係到發電機組的穩定性、安全性和經濟性。立式水輪發電機組水導瓦上水是立式發電機組普遍存在的通病，也是很難解決的疑難病症。所以研究分析和改進立式發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、發電機與永磁機聯軸器不同心的問題。對我單位的尾水電站#1水輪發電機組進行了大膽的、攻關式的技術改造。在這次改造中工作量最大的一項任務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。
關鍵詞：上水；水導瓦；軸承；振動；永磁機；聯軸器
中圖分類號：TM31 文獻標識碼：A 文章編號：1001-828X（2012）07-0-01
一、概述
我電站是利用#1-#6發電機組做功後的廢水，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台小型立式水輪發電機組，其型號為SF630～16/2150，每台發電機的有功功率為630千瓦。電站自1990年投產發電以來還算比較穩定，遺憾的是每年進入夏季時廠裏運行的機組多、來水量大，對水電站是一個利好的因素，是大發水電的好時機。但是汛期到來以後，由於江水的上漲導致水輪機組的落差變小，工況變差，水輪機組做功後的尾水排泄受阻，使機組的水輪軸係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。此時水導瓦便失去潤滑。由於循環水中含有很多的泥沙，會直接作用於水輪機軸頸和軸瓦之間產生很大的磨損，若不能及時發現、解決這一問題，機組就會在短短幾天內造成水導瓦與軸頸之間的間隙過大，甚至將水導瓦燒損，使機組不能繼續使用而被迫停機檢修，嚴重影響發電量。另外該機組的發電機和永磁機聯軸器，經常處在不同心的狀態下運行，造成機組振動燒損軸承的故障。根據上述隱患的特點對我們電站的#1水輪發電機組進行了綜合性的技術改造。
二、水輪機改造
1.水輪機聯軸器的改造
這次改造工作量比較大的一項是對水輪機軸的改造，若想將改造後的軸承鑲嵌到水輪軸上，必須將原有的水輪軸聯軸器用車床車削掉(原聯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軸器與原水輪機軸配合。由於原聯軸器與水輪軸為一體鍛造成型的，所以它的聯軸器直徑較小，但是又由於它為一體的且機械強度很大。如果新的聯軸器采用與原來聯軸器外徑相同的話，聯軸器與軸鑲嵌處的壁厚不夠，滿足不了機械強度的要求，增加聯軸器壁厚，聯軸器穿透螺栓的螺母配合空間又不夠，在這種情況下，我采用了增加聯軸器壁厚，省去螺母然後直接在聯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套相配合的軸頸，新軸頸的位置要高於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的轉數，我選用了N244型號的滾柱軸承。因為該軸承的內徑尺寸為φ220mm，外徑400mm的滾柱軸承。而原來水輪軸的內徑隻有190mm，因此需要加工一個與軸承配套的軸承內套先熱裝到軸上，然後再在這個軸套上麵安裝軸承。