淺析混流式水電機(jī)組推力軸承瓦的研刮

鐘厚德

（南寧產(chǎn)業(yè)投資有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530032）

1 高油壓頂起轉(zhuǎn)動(dòng)部分盤(pán)車?yán)щy

機(jī)組設(shè)備安裝具備盤(pán)車條件后，啟動(dòng)高壓頂起液壓系統(tǒng)裝置，頂起轉(zhuǎn)動(dòng)部分使得鏡板與推力軸承分離。當(dāng)壓力表顯示額定工作壓力8 MPa時(shí)，高壓油泵仍繼續(xù)工作溢油閥開(kāi)始溢出油。此時(shí)用塞規(guī)檢查推力軸承瓦面與鏡板之間的間隙，每塊瓦都進(jìn)行測(cè)量但間隙只有0.02～0.03 mm，這與設(shè)計(jì)規(guī)定的間隙值0.10～0.12 mm的要求相去甚遠(yuǎn)。間隙過(guò)小，進(jìn)入推力瓦面的油膜太薄，轉(zhuǎn)動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)困難，盤(pán)車受阻。

2 原因分析

高壓頂起液壓系統(tǒng)在額定工作壓力下抬不起轉(zhuǎn)動(dòng)部分，經(jīng)初步分析，主要原因應(yīng)是以下兩方面：

2.1 高壓頂起液壓系統(tǒng)的壓力不足

高壓頂起裝置，是直接安放在發(fā)電機(jī)定子基礎(chǔ)高層上，高壓油的輸出直接進(jìn)入環(huán)形儲(chǔ)能管內(nèi)，然后從環(huán)形儲(chǔ)能管分供到各推力瓦內(nèi)，通過(guò)推力瓦的壓力油輸出孔作用在鏡板面上，從而頂起轉(zhuǎn)動(dòng)部分。

從高壓頂起裝置到進(jìn)入環(huán)形儲(chǔ)能管道的距離只有6～7 m，壓力損失很少。在額定工作壓力下，應(yīng)是足夠能抬起轉(zhuǎn)動(dòng)部分的。

2.2 推力軸承頂起時(shí)泄油過(guò)快產(chǎn)生的壓力降

推力軸承泄油過(guò)快引起失壓，推力軸承泄油過(guò)快與推力瓦面的研刮和油室的大小，有密切關(guān)系。見(jiàn)圖1。

圖1 推力軸承結(jié)構(gòu)圖

從粘性流體力學(xué)中可知，液體壓力為P，作用在鏡板平面上的面積為A，要托起機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)部分總重力為F（如圖2所示），必須要滿足下列條件：

P＞F/A

為了滿足以上的條件，使鏡板平面形成一定的承壓面積，故此在研刮推力瓦時(shí)，在推力瓦面上研刮出一個(gè)相當(dāng)面積的油室。

這瓦面上油室面積的大小，在壓力P 一定時(shí)，面積A 決定其作用在鏡面上作用力的大小。雖然油室面積的大小，與作用力密切相關(guān)，但在研刮推力軸瓦的油室時(shí)，也必須考慮軸瓦的承載能力，必須要以滿足其承載能力為前提。推力瓦面結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3 推力瓦面結(jié)構(gòu)圖

如圖3所示，在推力瓦面上研刮有一個(gè)Φ50 mm的壓力油室，壓力油室的作用，是運(yùn)用了巴斯加原理。如圖4所示。

圖4 壓力油室作用示意圖

小活塞斷面積為a 上加以力f，活塞下面產(chǎn)生的壓力為P=f /a，此壓力便作用于與液體相接觸全部固體壁上。因此，大活塞的斷面積A所承受的壓力為

P=f /a=F/A

上式表明了這樣一個(gè)原理，將較小的力f 放大為較大的F。推力軸瓦的瓦面上研刮出這樣的一個(gè)相應(yīng)面積的油室，運(yùn)用這個(gè)原理，來(lái)頂起機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分。

3 問(wèn)題的解決

在不影響推力軸瓦的承載能力下，擴(kuò)大推力軸承瓦的油室直徑。

實(shí)施步驟：

（1）用高壓頂向閘頂起機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，抽出推力軸承瓦，擴(kuò)大推力軸承瓦油室的直徑；

（2）計(jì)算確定推力軸承瓦油室的直徑。

利用公式A=Pmax/（ηm·P1）

式中，

Pmax為最大外部負(fù)荷；

P1為系統(tǒng)的最大工作壓力MPa；

ηm為油泵的機(jī)械效率，查表油泵機(jī)械效率ηm=0.95；

n為推力軸承瓦個(gè)數(shù)，n=8。

已知

Pmax=990 152.8 N

P1=8 MPa

計(jì)算確定油室面積

A=Pmax/（ηm·P1）=990 152.8/（0.95×8×8）=162.9 cm2

把面積換算為直徑

由面積公式A=πr2，得

r=（A/π）1/2=（162.9/3.14）1/2=7.2 cm。

為了有更足夠的可靠性和安全性，避免再次出現(xiàn)第一次試頂?shù)臓顩r，保證能順利實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)預(yù)期的目的。所以，把計(jì)算出來(lái)的半徑值取為r=7.5 cm，油室直徑d=15 cm。

經(jīng)過(guò)擴(kuò)大推力軸承瓦油室直徑，重新安放好再次調(diào)整符合規(guī)定要求后。再次啟動(dòng)高壓頂起裝置，這一次輕松地頂起了機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，并且不用盤(pán)車工具，只輕輕一推，便滴溜溜的轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)了，順利地實(shí)現(xiàn)了盤(pán)車校擺工作。

4 結(jié)束語(yǔ)

在電站機(jī)組安裝過(guò)程中，任何電站和各種不同類型的機(jī)組安裝，常常會(huì)遇到各式各樣意想不到的問(wèn)題。以上通過(guò)對(duì)推力軸承瓦面的研刮，擴(kuò)大油室的直徑來(lái)解決問(wèn)題，筆者相信不會(huì)是首例，更不會(huì)是唯一案例，只是各人解決的方法不同而已。

近年來(lái)，隨著各種機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化與機(jī)械化程度的不斷提高，并向高尖端技術(shù)發(fā)展，液壓技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，只有把理論基礎(chǔ)知識(shí)與工作實(shí)際密切地結(jié)合起來(lái)，才能更好地實(shí)現(xiàn)各種技術(shù)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

[1]左光壁.水輪機(jī)[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,1995.