水電站水導(dǎo)軸承的技術(shù)改造淺析

水電站水導(dǎo)軸承的技術(shù)改造淺析引言水輪機(jī)水導(dǎo)軸承是小型水電站重要的機(jī)械組件，其在保證水輪機(jī)穩(wěn)定、高速運(yùn)轉(zhuǎn)等方面發(fā)揮著重要的作用。但是由于水輪機(jī)所處的工作環(huán)境較為復(fù)雜，導(dǎo)致水導(dǎo)軸承出現(xiàn)問題的原因也是多種多樣的，很難在水輪機(jī)正常運(yùn)行中通過人員監(jiān)控、軸承潤滑油位高低進(jìn)行判斷，這就需要對(duì)現(xiàn)有的水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化以及改造，盡可能考慮到環(huán)境因素對(duì)于水導(dǎo)軸承運(yùn)行穩(wěn)定性的影響，從而有效保證水輪機(jī)組運(yùn)行正常穩(wěn)定、安全可靠。一、水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)存在的問題及原因如圖1所示水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)簡圖可知，水導(dǎo)軸承由4塊橡膠軸瓦組成，通過弧形軸瓦之間的相互配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)軸的有效驅(qū)動(dòng)與保護(hù)。水導(dǎo)軸承的軸瓦是由水輪機(jī)軸承套筒利用臺(tái)階定位進(jìn)行固定控制，通過調(diào)整周外外部的楔形鐵塊的位置使其進(jìn)行上下移動(dòng)，進(jìn)而有效調(diào)整軸瓦的受力情況以及固定情況。水導(dǎo)軸承的軸瓦調(diào)整楔鐵與調(diào)整螺栓之間是通過柱銷連接起來的。水導(dǎo)軸承在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)以下幾個(gè)問題：圖1水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)簡圖1.法蘭；2.回油管；3.軸承體；4.徑向環(huán)狀油槽；5.斜油槽；6.進(jìn)油孔；7.進(jìn)油口；8.轉(zhuǎn)動(dòng)油盆（一）頂蓋螺栓斷裂或?qū)~軸剪斷通過分析水導(dǎo)軸承現(xiàn)場運(yùn)行實(shí)際情況，可知導(dǎo)致頂蓋螺栓斷裂或?qū)~軸剪斷出現(xiàn)的主要原因還是因?yàn)樗畬?dǎo)軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致整體的強(qiáng)度較低，再加上軸瓦調(diào)整楔鐵與調(diào)整螺栓的柱銷尺寸以及強(qiáng)度均較低，無法有效對(duì)抗軸承受到的剪應(yīng)力，在多次循環(huán)使用中就會(huì)造成水導(dǎo)軸承損壞的情況。對(duì)于大部分水輪機(jī)來說，其采用的多為壓明槽式結(jié)構(gòu)的蝸殼，該結(jié)構(gòu)盡管對(duì)于水輪機(jī)的保護(hù)較好，但是其水流方向性較差，再加上小型水電站發(fā)電過程中運(yùn)行水頭相對(duì)于水輪機(jī)要大很多，這就使得水輪機(jī)運(yùn)行中受到較大的水的擠壓應(yīng)力。再加上水輪機(jī)組構(gòu)建在制造、安裝過程中會(huì)存在一定的誤差，在水輪機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，較小的誤差會(huì)被無限放大，進(jìn)而使得整體機(jī)組受到的徑向作用力較大，嚴(yán)重影響水輪機(jī)組的正常使用。（二）水導(dǎo)軸承燒瓦水輪機(jī)水導(dǎo)軸承燒瓦是嚴(yán)重的工程事故，其對(duì)于水導(dǎo)軸承的綜合性能的損失是極其嚴(yán)重的。引起水導(dǎo)軸承燒瓦的原因有很多種，例如潤滑油的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、水輪機(jī)的工作環(huán)境惡劣等，但是最主要的原因還是水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在較大問題。通過收集、檢查和綜合分析多個(gè)水電站水導(dǎo)軸承燒瓦事故整改效果可知，通過對(duì)水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，水輪機(jī)機(jī)組的運(yùn)行情況穩(wěn)定可靠。停機(jī)并且拆下存在燒瓦的水導(dǎo)軸承可知，水導(dǎo)軸承上半部的燒傷情況要比下部要嚴(yán)重的多，究其原因是因?yàn)橄虏枯S瓦的潤滑情況要優(yōu)于上部軸瓦，潤滑油沒有充分進(jìn)入軸瓦上部與主軸之間的間隙中，在較高的轉(zhuǎn)速下，上部軸瓦的損失情況較為嚴(yán)重。二、水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)技術(shù)改造方案（一）水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)改造原則要求采用科學(xué)可靠的方案進(jìn)行改造，改造后能夠基本消除水導(dǎo)軸承存在的上述問題，保證水輪機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行；在實(shí)施設(shè)計(jì)方案的同時(shí)，能夠充分利用原有的零部件，盡可能避免新增額外的功能部件，且要求新增的功能部件要容易制造，工作效率以及使用壽命都要高；充分結(jié)合水導(dǎo)軸承現(xiàn)場的實(shí)際損傷情況，結(jié)合相關(guān)的整改技術(shù)，有針對(duì)性地對(duì)水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證整改后的水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)能夠滿足現(xiàn)場的使用要求。（二）水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)改造內(nèi)容參照現(xiàn)場的水導(dǎo)軸承使用情況，盡量不更改水輪機(jī)組整體結(jié)構(gòu)，遵循便于維護(hù)檢修的原則，對(duì)于水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。1.在保證功能的前提下，除去橡膠軸瓦中的楔形調(diào)整鐵塊、墊鐵及相關(guān)配套設(shè)施（包括螺栓、柱銷、地板等），并且在保證功能的前提下將軸瓦上下部進(jìn)行對(duì)換。2.為了盡可能地降低橡膠軸瓦與轉(zhuǎn)輪之間的間隙，從而有效降低橡膠軸瓦承受的徑向力，需要將水導(dǎo)軸承頂蓋部分的厚度降低約1.5cm（根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況靈活調(diào)整），同時(shí)為了提升水導(dǎo)軸承套抵抗剪應(yīng)力的能力，應(yīng)該將水導(dǎo)軸承套壁厚增加約2cm（根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況靈活調(diào)整），從而有效提升水導(dǎo)軸承的抗剪切應(yīng)力的能力。3.要求在水導(dǎo)軸承套對(duì)應(yīng)軸瓦的中心位置進(jìn)行開孔，在該處增加M18（根據(jù)水導(dǎo)軸承的大小靈活調(diào)整）的調(diào)整螺栓，以便于維護(hù)檢修人員在開展檢修時(shí)能夠調(diào)整軸瓦預(yù)緊力，調(diào)整完成后，將螺栓的螺母擰緊。4.對(duì)軸瓦的油槽進(jìn)行改造，將原來軸瓦上的3條均布斜油槽改成在煤塊軸瓦中間開設(shè)計(jì)一條豎直方向的油槽，再將軸瓦的兩邊角合割去一小部分。通過這一改進(jìn)，當(dāng)軸瓦合在一起后，就有了4條油槽，極大地提升了油槽的輸油能力；對(duì)于進(jìn)油孔進(jìn)行改造，封閉原來的進(jìn)油孔，改造后的水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)如圖2所示。此時(shí)水輪機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，主軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)油盆一起轉(zhuǎn)動(dòng)，在離心力的作用下，進(jìn)油口處的油壓較大，潤滑油可以很容易地沿著油槽進(jìn)入到軸瓦的整體空間，從而保證潤滑油能夠進(jìn)入到摩擦間隙內(nèi)進(jìn)行充分潤滑。圖2改造后的水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)簡圖1.出油口；2.軸瓦；3.軸承體；4.進(jìn)油口5.改造進(jìn)油口，進(jìn)油管做成弧形，進(jìn)油口與油盆內(nèi)壁最大接近，油口做斜切面，增加進(jìn)油面。這樣一來，就可以很好地促進(jìn)油管質(zhì)量的提高，避免因?yàn)橘|(zhì)量問題而導(dǎo)致機(jī)器的使用。要知道油管是水泵的重要組成部分，通過對(duì)這個(gè)部分的改進(jìn)，可以更加高效的促進(jìn)水泵的工作進(jìn)行，使得運(yùn)轉(zhuǎn)效率進(jìn)一步提高。而且對(duì)于水泵運(yùn)轉(zhuǎn)來說，可以進(jìn)一步提高運(yùn)行效率。結(jié)語：通過對(duì)存在結(jié)構(gòu)問題的水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改造，可以有效降低水輪機(jī)頂蓋固定螺栓斷裂、水導(dǎo)瓦上下部燒傷情況差異較大、導(dǎo)葉軸受力剪斷等現(xiàn)象的發(fā)生，保證水路機(jī)組能夠良性運(yùn)行。在滿足水輪機(jī)組安全運(yùn)行的基本條件的基礎(chǔ)上，有效降低了水輪機(jī)停機(jī)檢修維護(hù)時(shí)間，增強(qiáng)了小型水電站機(jī)電設(shè)備的利用率，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)[1]吳建忠.