流溪河机组水导瓦温高技术研究报告

叶子川

（广东重仪机械工程服务有限公司广东珠海）

一、设备参数及检修概述

1.1流溪河机组设备参数

1.2流溪河三、四号机组检修瓦温变化概述

流溪河三号机组检修概述：

1.2.1于2016.09.07-2016.10.31进行了A级检修及定子基础板更换改造，修后上机架振动大幅降低，上导瓦温与修前持平，下导瓦温比修前高，两导温度均偏高，与此次调整导瓦间隙时的抱轴方法有关，打算下次更换镜板（旧镜板有缺陷）时一并处理，水导瓦温有所降低。

1.2.2于2017.02.13-2017.03.04进行了C级检修，主要特殊项目为更换镜板、上下导瓦温度偏高处理。配合镜板更换项目，进行了盘车测量调整机组轴线，同时还进行旋转水平调整、镜板标高调整、推力瓦受力调整，修后三导温度均有所降低，考虑环境温度的影响，水导温度降低1.5度，现3号机的水导温度为四台机中最低。

流溪河四号机组检修概述：

1.2.3于2015.12.10-2016.01.30进行了A级检修，水导轴承换新后，考虑环境温度因素，水导瓦温度比修前升高，由于轴承体残余应力造成的变形，接触面比刚研磨好时有所减少，当时已不够时间作更彻底的处理，准备日后检修时将其重新研磨；后期运行水导瓦温不断升高。改造后上导温度下降明显，但下导摆度偏大。

1.2.4于2017.03.06-2017.04.01进行了C级检修，主要特殊项目为更换水导瓦、下导摆度偏大处理。水导轴承分解后，将法兰运至韶关机加工厂与重新浇注过瓦面的轴承体一起组合调整按要求加工瓦面。在初次开机试验时，水导瓦温上升偏快，分解重新组合并尽量消除错位后，重新调整间隙后第二次开机试验，情况仍未改善；经两次开机试验水导瓦温偏高，难于稳定，盘车检查了机组轴线，并以迷宫为准，重新调整了中心；后检查发现新瓦上油沟角度与图纸有偏差，图纸为60°，实际仅有一条油沟接近60°，其余三条均约为75°，咨询哈电未能得到确切答复，经双方相关人员商讨决定弃用新瓦，将旧瓦作研磨、修刮、挑花后使用，修后开机试验时温度较前两次开机降低2度，但偏高。运行几天后，水导瓦温不断上升且无法稳定。后分析是水导总间隙过小造成。

1.2.5于2017.04.15-2017.04.17进行了水导瓦温高处理，经多次研磨修刮后，最终瓦面接触面达到60%以上，接触点均匀分布，最大局部不接触面积未超过5%，且最后对于大的接触点处挑花，间隙调整好开机后温度稳定在57.4℃（总间隙为0.35~0.40mm），但瓦温还是偏高，为四台机中最高。由于最近一段时间未开启四号机，故四号机水导瓦温能否保持稳定还未可知。

1.3流溪河四台机组近十年水导瓦温高处理统计

备注：①4号机“→”左侧温度为水导瓦温高处理完开机运行轴承温度稳定后测量（此时水导瓦温为57.4℃），“→”右侧温度为增加外冷却水管冷却旋转油盆后测量（此时水导瓦温为53℃），后瓦温继续下降到50度趋于稳定。

②测量使用热成像仪（精度0.1℃），此仪器测量高低温差较准确，但对于点温度的测量会有误差，所以以上数据仅供相互对比分析使用。

③用红外测温仪（精度1℃）对冷却水进出水温度进行复测，进出水温差为1℃。

④轴段温度为靠近卡环侧的温度，也是卡环与水封之间裸露轴段的最高温度。

⑤以上数据中，由于测量难度，冷油温度测量误差最大。

⑥1、2、3号机增加了外冷却水管后，均进行了试验，温度均可快速有效的降低，且将外冷却水开大还可以降低更多，说明通过冷却旋转油盆将热油温度降低，进而使得瓦温降低的方法是有效可行且高效的，可以作为瓦温升高的应急处置措施，同时也佐证了机组的冷却系统确实存在效率偏低的情况。

四、流溪河机组水导瓦温分析

4.1三号机水导瓦温分析

①2015年和2016年三号机水导瓦温年最高温度均为58.7℃，在8月份，年最低温度为53度多，在1~3月份；处于四台机中正常水平。考虑环境温度因素，2016年下半年A修后水导瓦温降低1度，2017年更换镜板并进行了盘车测量调整机组轴线、旋转水平调整、镜板标高调整、推力瓦受力调整后水导瓦温又降低1.5度。现为四台机中最低。

②三号机水封漏水偏大，2017年4月20日对三号机水封进行压紧处理，压紧后水封漏水量与其它机组相当，开机后水导稳定温度和压水封前一样，后打开外冷却水管阀门对旋转油盆进行冷却，1.5小时水导瓦温由51.6度降到46.3度，结合四台机组测量轴段温度分布均为自上到下降低，综合分析说明：水导瓦温与水封松紧无关（水封较大的漏水量不会影响水导瓦温、水封很小的漏水量不会导致大轴摩擦发热）、轴段温度为水导瓦与轴颈摩擦的热传递。

4.2四号机水导瓦温分析

①2015年四号机水导瓦温最高56.59℃，在9月份；当时处于四台机中最低水平。2015年下半年A修后，由于水导瓦缺陷，水导分瓣把合面加垫，考虑环境温度因素，修后水导瓦温度较修前升高2度，运行半年多时间，水导瓦温不断升高，考虑环境温度因素，较刚A修完又升高2度。

②2017年C修本来打算更换新水导瓦，后由于新瓦缺陷，最终用回旧瓦，取消旧瓦水导分瓣把合面垫片，将水导进行修刮减小椭圆度，检修后瓦温没有大的改善。运行几天后，水导瓦温不断上升且无法稳定，于是进行了一次瓦温高处理，处理后温度较处理前降低3度，但瓦温还是偏高，为四台机中最高，比一号和二号机高2~4度，比三号机高6度。由于最近一段时间未开启四号机，故四号机水导瓦温能否保持稳定还未可知。

③四号机下导摆度很大，其它部位振摆参数横向和纵向比较差别都不大，而且此次处理后水导瓦面和总间隙都比较理想，所以四号机水导瓦温变高目前主要考虑三个因素，一是机组轴线与三导同心，二是下导摆度对水导部位的影响，三是冷油器是否过流量不够（2015年A修更换环形母管水导进水管口切割偏小，或者后期运行堵塞，大修后一直未分解）。

④三号机和四号机下导摆度对比：三号机A修前下导摆度为25丝，A修后降到7丝，且能稳定，为四台机中最小；四号机A修前下导摆度为22丝，A修后升到28丝，运行几个月后逐渐升到33丝，此次水导瓦温高处理后降到24丝，为四台机中最大。

⑤四号机处理后水导瓦温依然偏高，增加外冷却水管向旋转油盆下部喷水冷却，温度由58.5℃降到50.5℃，如果再开大水量，还可以下降；此自制冷却设备可以作为瓦温高紧急降温措施。

4.4流溪河水导瓦温（整体）偏高分析

4.4.1水导瓦接触面积、瓦面平滑度、椭圆度、锥度、与大轴同轴度、把合面错位、油沟参数、进油孔尺寸、三导同心度、机组轴线、水导总间隙、摆度值、间隙分配、水导轴颈质量、水力振动影响、机组转速。

4.4.2挡油圈圆度、挡油圈与大轴间隙均匀度（同时会造成局部甩油）、挡油圈与水导瓦间间隙、挡油圈与分油板间间隙。

4.4.3热油上油量及升力大小、冷油器冷却能力、热油被有效冷却的量、回油快慢、油流走向导致混合对冷油温度的影响、冷热油之间隔离不完全热传递对冷油温度的影响、油冷却整体循环方式的效能。

4.4.4流溪河水导轴承部分计算

以下计算轴瓦总间隙取0.35mm。

①水导轴承上油量计算

参照一个案例：HL160-LJ-140，L/=400/415，n=500r/min，其理论计算上油量为12.83升/分，实测上油量为12.1升/分。流溪河电厂HLA553-LJ-140，转轮直径一样，主轴直径一样，水导轴承高度为300，转速一样。

水导轴承上油量计算公式为q=--，其中为油槽上油量，为自上油箱经油槽下流油量，为自上油箱经轴承间隙下流油量。根据、、的计算公式及轴承高度差别，流溪河电厂的轴承上油量应大于10升/分。轴承上油量与冷油回油量相等，观察四台机的回油量，不足10升/分，所以上油量偏少，单位时间内被冷却的热量偏少。

冷却水量q=（升/秒），所需冷却水管总面积F=Zπ。

取冷却水温差为1℃，管内水流速度取1.5米/秒时，计算得需要冷却水管根数为73根。但计算所取温差太小，即流溪河电厂实际运行冷却水温差太小，冷却器进出水温差通常应在3~5℃之间为宜（测量流溪河电厂上下导冷却水温差为2~3℃，较水导冷却器优良），冷却水温差过小，说明冷却器热性能不好，应设法增大冷却器的过油量或吸热面积；冷却器换热性能的优劣，还可以从冷油温度与冷水温度的差值来判断，高效的冷却器此差值应小于10℃，很显然四号机的水导冷油温度偏高很多。

④注：以上计算中，由于缺乏详细的资料数据以及实际设备的差异性，一些参数的选择不是很准确，但也可以说明流溪河电厂的水导轴承油冷却器容量偏小、运行时水导瓦上油量偏小，导致瓦温水平整体偏高，这与我们实际分析相吻合。所以为了降低水导瓦温，在常规检修处理方法的基础上，可以从这两方面考虑。

4.4.5由上述分析可见，流溪河发电公司机组水导瓦温整体偏高的原因主要有两个：冷却系统冷却能力不足和上油量偏小。瓦温除了受季节性外界环境温度影响有几度的波动范围，还有其自身的特性，即每次刚检修完水导瓦稳定温度一般都会较修前降低或持平，但运行一段时间后就会有所升高，有时甚至持续上升无法稳定，此现象有待考究。

5.改进和解决措施

5.1现有基础上改造挡油圈做成中空结构，内通冷却水，既可以起到冷却作用，又可以更好的隔离热油和冷油。

5.2现有基础上挡油圈与分油板之间也要增加一道密封盘根，因为分油板使用久了会变形，其与挡油圈之间有缝隙，导致热油直接从缝隙流到冷油区，没有经过冷却器冷却就直接回到旋转油盆。

5.3在分油板上开几条弧形槽或者开孔，垂直对准冷油器上方，这样可以使得热油及时流到冷油器进行冷却，提高回油速度，因为发现运行中分油板上滞留热油，循环缓慢。

5.4改造冷油器，现水导冷油器为9根铜管偏少，可以增加铜管数量或者在铜管外加翅片，提高冷却能力。

5.5根据计算公式相关量，为了增大上油量，可以增大水导下法兰进油口直径、下法兰内部油道由垂直于瓦面改为倾斜油道。

5.6根据计算公式相关量，为了减少轴承发热量，可以适当增大总间隙、减小摆度合理放置间隙（增大最小油膜厚度）。

5.7现有基础上在冷油器内圈周向增加一块环氧树脂挡油板，将冷油和热油隔离，同时增加热油和铜管的热交换时间。（注：环氧树脂板固定在冷油器内圈，高度不超过溢油管的高度，这样冷油器侧的热油经过与铜管的充分接触热交换后，才从环氧树脂挡油板的上边缘溢到冷油区域，这样就避免了热油直接从铜管之间的间隙快速扩散到冷油区回油，增加了热油与铜管的热交换时间；同时环氧树脂挡油板将冷热油隔开，减少二者之间的热交换且避免冷热油混合，保证回油是经过有效冷却后的冷油。）

5.8可以彻底改造，改变冷却系统的循环形式，改为上油管将热油直接引入上油盆，经冷却后的冷油由瓦面自重流入旋转油盆，这样可以大大提高循环油量，也可以提高对瓦面的冷却效果。（若改造冷却系统的循环形式，则水导轴承也要做相应改造，封堵原瓦面进油孔和螺旋线挤油槽，在瓦面上开挖直形导油槽，在底部开进油孔，轴承的瓦面与轴之间设计成技术最新的楔形油膜，其具有承载能力强、润滑油的扩散和流动性强等优点。）