梨园水电站发电机推力轴承设计.pdf
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1、小水电 2 0 1 3 年第4 期 ( 总第 1 7 2 期) 技术交流 梨 园水 电站 发 电机 推力 轴承设计 张丽萍 ( 水利部农村电气化研 究所 浙江杭 州 3 1 0 0 1 2 ) 张立明 ( 杭州慧翔 电液技术开发有限公 司 浙江杭 州 3 1 0 0 1 2 ) 【 摘要】结合梨园水电站水轮发电机推力轴承四 “ 高”的特点,详细介绍 了 推力轴承的结构和加工方式。高可靠性的 设计 ,能够保证机组的安全运行。图3幅,表 2个。 【 关键词】水电站推力轴承设计 支撑方式 1 概述 梨 园水电站位于云南省丽江市玉龙县与迪庆州 香格里拉县交界的金沙江干流上 ,为金沙江中游河 段 “ 一
2、库八级”水 电开发方案中的第三梯级。该工 程属 I 等大型工程 ,以发 电为主,兼顾防洪、旅游 等综 合 效 益 。 电 站 装 机 容 量 2 4 0 0 MW ( 4 X 6 0 0 M W) , 与上 游龙 盘 水 库联 合 运 行 时年 发 电量 1 0 7 0 3 亿 k W h ,联合运 行保证 出力为 1 1 0 3 MW。 枢纽主要 由挡水、泄洪排沙 、电站引水系统及坝后 岸边厂房等组成。 梨园水电站的发电机组属于现代巨型水轮发电 机组 ,推力轴 承有 四 “ 高”的特 点推力负 荷 高 、单位压力高、镜板运行速度高、损耗高。这样 大的损耗转变为大量的热能就要求推力轴承设计必
3、须具有高可靠性 ,确保发电机的机械心脏推力 轴承的润滑和冷却系统运行稳定 ,否则将直接影响 到机组的安全经济运行 。 水轮发电机推力轴承的制造难度处于大型推力 轴 承制 造难 度 范 围以 内,但 仍应 高度 重视( 见 表 1 ) 。 表 1 推 力轴承难 度系数及 支撑方式 收稿 日期 :2 0 1 3 0 4 0 1 作者简介:张丽萍 ( 1 9 8 2 一) ,女,工程师,主要从事水电 站设计及项目管理工作。 E ma i l : l p z h a n g h r c s h p o r g 3 7 技术交流 S M A L L H Y D R O P O W E R 2 0 1 3
4、 N o 4 T o t a l N o l 7 2 梨园水 电站水轮发 电机推力轴 承的总体布置 为 :推力轴承和下导轴承为组合轴承,置于转子下 方 ,安装在下机架上 。上导轴承置于转子上方 ,安 装在上机架上 。 推力轴承的运行工况为 :推力轴承能承受水轮 发电机组所有转动部分的重量 ,包括水轮机最大水 推力在 内的最大荷载。推力轴承结构设计考虑可以 方便地进行整体镜板的更换 ,即在转子吊出后 ,镜 板能拆卸。推力轴承的结构设计和布置能在顶起转 子 、卸除轴承负荷的情况下 ,便于检查 、调整 、拆 卸和组装推力瓦 ,且不干扰定子 、转子或轴承架。 在各种可能的负荷工况 ,包括机组在最大输出
5、 时甩负荷和发生双倍转轮间隙的工况下 ,导轴承 、 推力轴承设计保证能够承受水轮发 电机组所有转动 部分重量 ,包括水轮机水推力在内的所有载荷。 针对梨园水电站的具体情况和要求 ,在设计时 应重点考虑以下几方面: 推力瓦的支撑方式。 轴 向偏心率。 瓦面热变形。 油膜刚度 。 推力瓦受力调整。 推力瓦残余变形。 机组振动干扰 。 润滑油的循环和冷却。 2 推力轴承的结构和特点 设计结构布置如下所示 ( 见图 1 ) 。 l 4 l 3 图 1 组合轴承结构 2 1 推 力轴 承 的 支撑 方式 从表 1 可 以看出,一些典型的推力轴承 ,不论 难度系数如何 ,其支撑方式各不相 同,没有统一的
6、方式 ( 这一点三峡电站的机组就可以充分地证 明) 。 现有机组的结构基本上表现 了不同厂家的设计技术 风格 ,如弹性小支柱支撑 、弹簧簇支撑 、弹性垫支 撑 、弹簧油箱支撑 、平衡梁支撑 、支柱螺栓支 撑 等 ,都是不同厂家根据 自己的传统优势和经验提出 3 R 1 镜板 2 销 子 3 供油管 4 推力头 5 通气孔 6 油槽盖 7 盖板 8 支撑环 9 调整装置 l O 导轴瓦 l 1 巴氏合金瓦面 1 2 推力瓦定位销 l 3 弹性橡胶垫 1 4 推力瓦 并推荐的。 根据笔者 的经验 ,建议采用弹性垫支撑方式 。 应用该支撑方式的推力轴承通过了工厂和工地的各 项试验。经过详细地测量和记
7、录推力轴承在正常、 过速及各种异常状态下的运行情况 ,最后的结论是 该支撑方式是十分安全可靠的。 该支撑的每个弹性垫由 1 层金属基层和 1 层硬 度很 高 的航 天 特 殊 材 料 复 合 而 成 ,总 厚 度 为 技术交流 S M A I I H Y D R 0 p R 2 0 1 3 N o 4 T o t a l N o 1 7 2 表 2 ) 。 表 2 轴承设计尺寸参数 通过轴瓦油膜特性 的 3 个参数 ( 即最小油膜厚 度 ,平均油膜厚度及轴瓦的倾斜度) ,可 以准确分 析计算推力轴瓦运行时变形和轴承设计的偏心率是 否合理;推力瓦的整个支撑中心将沿着机组 的旋转 方向偏移一定 的
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