水电站水导轴承的技术改造浅析

水电站水导轴承的技术改造浅析引言水轮机水导轴承是小型水电站重要的机械组件，其在保证水轮机稳定、高速运转等方面发挥着重要的作用。但是由于水轮机所处的工作环境较为复杂，导致水导轴承出现问题的原因也是多种多样的，很难在水轮机正常运行中通过人员监控、轴承润滑油位高低进行判断，这就需要对现有的水导轴承结构进行优化以及改造，尽可能考虑到环境因素对于水导轴承运行稳定性的影响，从而有效保证水轮机组运行正常稳定、安全可靠。一、水导轴承结构存在的问题及原因如图1所示水导轴承结构简图可知，水导轴承由4块橡胶轴瓦组成，通过弧形轴瓦之间的相互配合，实现对轴的有效驱动与保护。水导轴承的轴瓦是由水轮机轴承套筒利用台阶定位进行固定控制，通过调整周外外部的楔形铁块的位置使其进行上下移动，进而有效调整轴瓦的受力情况以及固定情况。水导轴承的轴瓦调整楔铁与调整螺栓之间是通过柱销连接起来的。水导轴承在使用过程中经常出现以下几个问题：图1水导轴承结构简图1.法兰；2.回油管；3.轴承体；4.径向环状油槽；5.斜油槽；6.进油孔；7.进油口；8.转动油盆（一）顶盖螺栓断裂或导叶轴剪断通过分析水导轴承现场运行实际情况，可知导致顶盖螺栓断裂或导叶轴剪断出现的主要原因还是因为水导轴承的结构设计不合理，导致整体的强度较低，再加上轴瓦调整楔铁与调整螺栓的柱销尺寸以及强度均较低，无法有效对抗轴承受到的剪应力，在多次循环使用中就会造成水导轴承损坏的情况。对于大部分水轮机来说，其采用的多为压明槽式结构的蜗壳，该结构尽管对于水轮机的保护较好，但是其水流方向性较差，再加上小型水电站发电过程中运行水头相对于水轮机要大很多，这就使得水轮机运行中受到较大的水的挤压应力。再加上水轮机组构建在制造、安装过程中会存在一定的误差，在水轮机高速运转情况下，较小的误差会被无限放大，进而使得整体机组受到的径向作用力较大，严重影响水轮机组的正常使用。（二）水导轴承烧瓦水轮机水导轴承烧瓦是严重的工程事故，其对于水导轴承的综合性能的损失是极其严重的。引起水导轴承烧瓦的原因有很多种，例如润滑油的质量不达标、水轮机的工作环境恶劣等，但是最主要的原因还是水轮机的结构设计存在较大问题。通过收集、检查和综合分析多个水电站水导轴承烧瓦事故整改效果可知，通过对水导轴承结构进行优化设计，水轮机机组的运行情况稳定可靠。停机并且拆下存在烧瓦的水导轴承可知，水导轴承上半部的烧伤情况要比下部要严重的多，究其原因是因为下部轴瓦的润滑情况要优于上部轴瓦，润滑油没有充分进入轴瓦上部与主轴之间的间隙中，在较高的转速下，上部轴瓦的损失情况较为严重。二、水导轴承结构技术改造方案（一）水导轴承结构改造原则要求采用科学可靠的方案进行改造，改造后能够基本消除水导轴承存在的上述问题，保证水轮机能够稳定运行；在实施设计方案的同时，能够充分利用原有的零部件，尽可能避免新增额外的功能部件，且要求新增的功能部件要容易制造，工作效率以及使用寿命都要高；充分结合水导轴承现场的实际损伤情况，结合相关的整改技术，有针对性地对水导轴承结构进行优化设计，保证整改后的水导轴承结构能够满足现场的使用要求。（二）水导轴承结构改造内容参照现场的水导轴承使用情况，尽量不更改水轮机组整体结构，遵循便于维护检修的原则，对于水导轴承结构进行优化改进。1.在保证功能的前提下，除去橡胶轴瓦中的楔形调整铁块、垫铁及相关配套设施（包括螺栓、柱销、地板等），并且在保证功能的前提下将轴瓦上下部进行对换。2.为了尽可能地降低橡胶轴瓦与转轮之间的间隙，从而有效降低橡胶轴瓦承受的径向力，需要将水导轴承顶盖部分的厚度降低约1.5cm（根据现场实际情况灵活调整），同时为了提升水导轴承套抵抗剪应力的能力，应该将水导轴承套壁厚增加约2cm（根据现场实际情况灵活调整），从而有效提升水导轴承的抗剪切应力的能力。3.要求在水导轴承套对应轴瓦的中心位置进行开孔，在该处增加M18（根据水导轴承的大小灵活调整）的调整螺栓，以便于维护检修人员在开展检修时能够调整轴瓦预紧力，调整完成后，将螺栓的螺母拧紧。4.对轴瓦的油槽进行改造，将原来轴瓦上的3条均布斜油槽改成在煤块轴瓦中间开设计一条竖直方向的油槽，再将轴瓦的两边角合割去一小部分。通过这一改进，当轴瓦合在一起后，就有了4条油槽，極大地提升了油槽的输油能力；对于进油孔进行改造，封闭原来的进油孔，改造后的水导轴承结构如图2所示。此时水轮机组正常运行时，主轴带动转动油盆一起转动，在离心力的作用下，进油口处的油压较大，润滑油可以很容易地沿着油槽进入到轴瓦的整体空间，从而保证润滑油能够进入到摩擦间隙内进行充分润滑。图2改造后的水导轴承结构简图1.出油口；2.轴瓦；3.轴承体；4.进油口5.改造进油口，进油管做成弧形，进油口与油盆内壁最大接近，油口做斜切面，增加进油面。这样一来，就可以很好地促进油管质量的提高，避免因为质量问题而导致机器的使用。要知道油管是水泵的重要组成部分，通过对这个部分的改进，可以更加高效的促进水泵的工作进行，使得运转效率进一步提高。而且对于水泵运转来说，可以进一步提高运行效率。结语：通过对存在结构问题的水导轴承结构进行优化改造，可以有效降低水轮机顶盖固定螺栓断裂、水导瓦上下部烧伤情况差异较大、导叶轴受力剪断等现象的发生，保证水路机组能够良性运行。在满足水轮机组安全运行的基本条件的基础上，有效降低了水轮机停机检修维护时间，增强了小型水电站机电设备的利用率，带来可观的经济效益。参考文献[1]吴建忠.