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丹江口水力发电厂1号机弹性油箱更换
作者:未知    文章来源:本站原创    点击数:5113    更新时间:2006-8-22

 

丹江口水力发电厂1号机弹性油箱更换

 

   推力轴承是水轮发电机组的关键部件之一,而作为液压支柱式推力轴承最重要的组成部件—弹性油箱其工作性能的好坏,直接关系到机组的安全稳定运行,当弹性油箱性能指标下降到不能保证机组正常运行的要求时,就必须对其进行更换,以保证机组的正常运行。

关键词 推力轴承   弹性油箱   更换

 

1 概述

 

丹江口水力发电厂1号水轮发电机1960年由前苏联乌拉尔电器工厂设计制造,发电机额定容量为176MVA1967年由黄河三门峡水电厂拆迁至丹江口,1968101投产发电,经过三十年的运行,发电机各零部件已接近使用周期,1998年对发电机有关部分进行了技术改造,由于其它原因,推力轴承没能同步更新,加上受当时设计技术条件的限制,推力轴承的结构不尽合理,不能进行刚性盘车,对突发事故不能有效控制,事故隐患直接威胁着机组的安全运行。

 

2 推力轴承的现状与更换的原因

 

1号水轮发电机推力轴承采用弹性油箱整体结构,精加工弹性油箱和底盘后,焊接成整体,依靠弹性油箱和底盘两者间的单边焊缝、防止油渗漏,在做完焊缝煤油渗漏试验后,再整体充油做耐压试验,然后封堵底盘的充油孔。由于受当时设计技术的限制,弹性油箱外未设计保护罩,易造成弹性油箱与外部物件的碰撞,也无法实现刚性盘车,使实际盘车的数据不准确。另外,推力轴承座外圈几乎为全封闭结构,这不但造成油路循环不畅,而且大大增加油循环时的摩擦损耗,降低了发电机效率,减少了发电机的有效出力。

弹性油箱压缩值设计为0.5mm0.7mm,相邻两个油箱间压缩值相差不应大于0.2mm,在20021月正常大修时发现,1号机推力轴承弹性油箱的压缩值全部超标,最大达1.16mm,在无水推力的情况下,弹性油箱整体下沉达到1.86mm,接近图纸规定的最大允许下沉量2mm,经现场检查测量并复查图纸后,初步诊断为弹性油箱和底盘焊缝渗漏,造成弹性油箱油压下降,下沉量增大,压缩值超标。

由于焊缝渗漏处理的局限性,加上弹性油箱三十多年的运行产生的疲劳,不能确保弹性油箱在工地彻底修复(疲劳强度已远远达不到使用要求),只能先维持运行,加强监视,重新制造新的弹性油箱,以确保机组的正常安全运行。

 

3 新弹性油箱制造

 

3.1  新弹性油箱的结构(见图一)

通过对原1号发电机推力轴承弹性油箱的结构分析后,我们认为当发电机弹性油箱与外界发生碰撞或长期运行后弹性油箱与底盘间焊缝因受各种浸蚀或疲劳受损造成渗漏时,将无法进行处理,为此,我们选择了由东方电机股份公司生产的分体结构,即弹性油箱波纹、螺丝座及底盘分体加工,再用螺栓把合成整体,利用“O”型密封圈进行防油渗漏处理,再使用天山厌氧密封胶进行第二道防油渗漏处理,以确保各组合面间无渗漏,即使经多年运行后,出现密封不严而产生渗漏缺陷时,也较易采取措施修补,此时只需更换“O”型密封圈,重新充油打压即可投入使用。同时弹性油箱外设保护罩,以确保弹性油箱在盘车时可按操作规程采用刚性支撑盘车。

由于前苏联的机组没有原始图纸和资料,底盘与推力轴承的把合螺孔、销孔位置无法确定及新的弹性油箱保护罩的位置原因,推力轴承座也同时进行了更换,推力轴承座采用易于油路循环的全开启流线型结构,以减少油在循环时产生的摩擦损耗,提高发电机效率,增加发电机出力。

弹性油箱抗重螺栓原为M170×3,更换抗重螺栓时,也必须更换托瓦(托瓦与抗重螺栓系球面研磨配制的),这样费用较多,因此抗重螺栓未进行更换,为保证与新弹性油箱螺丝座的配合精度,抗重螺栓的螺纹尺寸减小到M160×4(经强度计算,M160×4能够满足使用要求),并在现场与螺丝座配车螺纹。

 

 

附图一

 

3.2  新弹性油箱试验

新弹性油箱完成了分体加工,组装成整体后,应进行抽真空、充油和负荷试验,在规定的初始油压下,采用外压法加以额定的2000吨推力负荷,检查充油(包括油箱、底盘和连接管路等)是否有渗漏现象及弹性油箱是否产生有害变形。

3.2.1 质量标准

a、弹性油箱装配抽真空,其真空度(采用2X型真空泵抽真空)应不大于670Pa

b、在额定推力负荷(2000吨)下,弹性油箱变形量应不大于1mm,允许个别油箱变形量达到2mm,卸压后百分表允许有0.1mm读数存在。

c、在负荷试验过程中,油箱装配不应该有渗漏现象,允许弹性油箱与底盘的把合面上存在不扩散的亮油线。

3.2.2 试验结果

试验负荷2000吨,初压1.2Pa

a、加压时,弹性油箱最大变形为10号油箱1.44mm,最小变形为5号油箱0.31mm;加压72小时后,弹性油箱最大变形为10号油箱1.61mm,最小变形为5号油箱0.33mm

b、卸压后,百分表不回零最大为0.04mm71012号油箱),百分表不回零最小为零(5号油箱)。

c、保压72小时不渗漏。

满足试验标准。

 

4. 新弹性油箱安装

 

4.1 旧弹性油箱拆除

为了保证弹性油箱更换前后镜板的高程、水平以及弹性油箱中心位置一致,拆除前测量了以下数据:

镜板与下机架相对高程、弹性油箱底盘与推力油槽间径向距离、抗重螺栓球面与推力油槽底面距离、推力轴承座间隔块与推力托瓦之间距离、原弹性油箱的中心位置。

4.2 新弹性油箱安装

4.2.1 主要工作

  (1) 抗重螺栓配车与弹性油箱螺丝底座联结的M160×4-6H螺纹。

(2)根据推力托瓦的位置,配做间隔块两侧面及间隔块侧面攻丝
24-M24)。

(3)弹性油箱螺丝座上配做抗重螺栓锁定块把合螺孔(24-M24)。

(4)推力轴承座配作推力托盘拉紧螺杆孔(12-φ24)。

(5)间隔块与推力托瓦间隙调整,在无负载的情况下将推力托瓦调平,调整间隔块与推力托瓦间隙达到0.8mm。(见图二)

 

 

附图二

(6)弹性油箱底盘与下机架定位销孔(12-φ30)同钻铰。

(7) 弹性油箱就位与调整。

4.2.2  安装步骤

  (1) 弹性油箱底盘安装

    清扫推力轴承与弹性油箱接合平面,打磨毛刺及高点,吊入新弹性油箱底盘,按原弹性油箱的中心位置找中心,把合联接螺栓,配钻铰销孔,打紧柱销,清扫推力轴承座,装复推力轴承座。

(2)抗重螺栓安装

  配车M160-6H把合螺纹,按记录恢复高度,确定锁定块位置,配作M12把合螺孔。

(3)推力瓦装复

  按编号装复推力托瓦与推力瓦,调平推力瓦后确定间隔块的加工量,加工间隔块斜面,调整间隔块与推力托瓦间隙,加工推力托瓦拉紧螺杆孔,装复拉紧螺杆。

4.3  新弹性油箱调整

4.3.1 调整步骤

(1)先将12块推力瓦垫平,测量瓦面与推力油槽底面距离,计算平均距离,用水准仪复测高度后,落转子在风闸上,将高出平均距离的推力瓦按高出量的80%旋下抗重螺栓。

(2)将上导对称抱4块瓦(留0.030.05mm间隙),水导轴领间隙小处抱2块瓦,其余瓦靠上(留0.05mm间隙)。

(3)12个弹性油箱的保护罩旋到底部,留0.8mm间隙。

(4)用风闸顶起转子,待风闸闸板稍一脱离背帽,即旋下风闸备帽,缓慢撤去风闸油压,使转动部分重量逐渐落在弹性油箱上,同时用百分表测量弹性油箱下降值,若有弹性油箱上升,则停止撤压。重新顶起转子,将上升的弹性油箱抗重螺栓向上旋,缓慢撤去风闸油压,测量各弹性油箱下降值。重复上述步骤,直到弹性油箱均受压。

(5)用风闸将转子顶起,旋下保护罩(与底部1mm间隙),缓慢撤取风闸油压,使转子重量落在弹性油箱上,同时测量每个弹性油箱的压缩量,当压缩量超过0.8mm时,停止排油,重新调节抗重螺栓。重复上述步骤,直到推力瓦水平调整合格为止。

  (6)松开上导瓦,同时对称抱上4块瓦,顶起转子。把弹性油箱的保护罩旋起,使保护罩底部间隙大于3mm,布置测杆和百分表,测杆装在保护罩外,平面朝下,百分表的测头与测杆接触,并有23mm的压缩量,各百分表长针对零。

(7)落下转子,记录每块百分表读数(带止、负),并测量记录镜板水平值。

(8)计算各弹性油箱压缩值βi,按弹性油箱压缩均匀要求,计算各弹性油箱抗重螺栓应调量δi=βcp-βi,式中δi—各支柱螺栓受力要求的应升(正值)降(负值)量mm;βcp—各弹性油箱压缩值平均值mm;βi—各弹性油箱压降值mm

(9)用方形水平仪测量镜板水平值及方位,用矢量法求出镜板最大水平偏差及方位,用作图法求出抗重螺栓应调量△i

(10)计算抗重螺栓转动角度

式中αi —抗重螺栓转动角度(度)

S—抗重螺栓螺距(mm

i—各抗重螺栓按镜板水平应升(正值)应降(负值)量

δi—各抗重螺栓按受力要求所应升(正值)降(负值)量

  (11)顶起转子,按各抗重螺栓的高度(α为正值升高,反之下降)调整,调整量适当偏小,各百分表重新对零,复测各弹性油箱的压缩值。

(12)重复(7)(11)步骤,使各弹性油箱的压缩值偏差不大于0.20mm,且镜板水平符合要求,即认为弹性油箱受力调整合格。

(13)调整合格后,用锁定块锁住抗重螺栓。

4.3.2  调整结果及试运行

(1)各弹性油箱压缩值调整结果见下表

弹性油箱压缩值结果表  (单位:mm

瓦号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

压缩值

 

0.55

0.49

0.50

0.51

0.44

0.45

0.49

0.54

0.44

0.48

0.49

0.54

  (2)弹性油箱压缩值调整后,我们进行了弹性盘车,镜板的最大波浪度为0.07mm,小于规程规定值0.2mm

  (3)试运行

在完成了各项启动试验后,经过了100%开度(此时出力110MW左右)72小时运行检验,效果较好,各推力瓦温度比较均匀,最高33.211#瓦),最低31.47#瓦)低于报警温度50;油温24.5,低于报警温度45;上导摆度0.11mm,小于允许值0.65mm

 

5 调整中出现的问题

 

在弹性油箱受力调整过程中,经过几次调整后间隔块顶丝与推力托瓦预留的间隙没有了,即推力瓦有向旋转方向移动的趋势,也就是弹性油箱承受有侧面力,但弹性油箱设计是不允许承受过大的侧面力的,否则将影响弹性油箱的正常工作。

出现这种情况的可能原因有以下几种:

(1)弹性油箱波纹存在局部厚薄不均。

(2)抗重螺栓受力中心与弹性油箱中心不重合。

(3)抗重螺栓球面与推力托瓦球面接触不好,推力托瓦在抗重螺栓上不够灵活。

对于上述的任何一种原因,在当时情况下均不可能彻底地解决,机组也不可能停在那里不运行,我们只能根据现场情况进行处理,一方面是在抗重螺栓球面与推力托瓦球面间注入润滑油,增加推力托瓦在抗重螺栓上的灵活度,另一方面退出间隔块顶丝,测量油箱向顺时针方向的移动量以检测油箱所受的侧面力,经过几次调整后,发现除5号油箱偏移较大外,其它油箱偏移较小,即油箱所受侧面力不是很大,经过反复调整每个弹性油箱的压缩值变化也不是很大,虽然间隔块顶丝有顶住推力托瓦的现象,但弹性油箱受力是真实的,每块瓦的受力也是均匀的,基于此,弹性油箱是可以投入运行的。

为了避免出现上述问题,保证机组的安全运行,建议以后更换弹性油箱时,应连同抗重螺栓、推力托瓦一起更换。

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