立式水轮发电机组综合改造分析

摘要：立式水轮发电机组水导瓦在运行中的状况，直接关系到发电机组的稳定性、安全性和经济性。立式水轮发电机组水导瓦上水是立式发电机组普遍存在的通病，也是很难解决的疑难病症。所以研究分析和改进立式发电机组水导瓦上水的问题是很有必要的，为了更好地从根本上解决水导瓦上水、发电机与永磁机联轴器不同心的问题。对我单位的尾水电站#1水轮发电机组进行了大胆的、攻关式的技术改造。在这次改造中工作量最大的一项任务是将原来的水导瓦废除，改用滚柱轴承来替代原来的水导瓦，也是本次改造的难点。
一、概述
我电站是利用#1-#6发电机组做功后的废水，在排出的过程中进行截流废水再利用，在废水回归大江之前在高水位处截流聚水，在低水位点临江安装了5台小型立式水轮发电机组，其型号为sf630～16/2150，每台发电机的有功功率为630千瓦。电站自1990年投产发电以来还算比较稳定，遗憾的是每年进入夏季时厂里运行的机组多、来水量大，对水电站是一个利好的因素，是大发水电的好时机。但是汛期到来以后，由于江水的上涨导致水轮机组的落差变小，工况变差，水轮机组做功后的尾水排泄受阻，使机组的水轮轴系所承受的正压过高而上水，该水进入水导瓦润滑油室就会造成润滑油乳化变质。此时水导瓦便失去润滑。由于循环水中含有很多的泥沙，会直接作用于水轮机轴颈和轴瓦之间产生很大的磨损，若不能及时发现、解决这一问题，机组就会在短短几天内造成水导瓦与轴颈之间的间隙过大，甚至将水导瓦烧损，使机组不能继续使用而被迫停机检修，严重影响发电量。另外该机组的发电机和永磁机联轴器，经常处在不同心的状态下运行，造成机组振动烧损轴承的故障。根据上述隐患的特点对我们电站的#1水轮发电机组进行了综合性的技术改造。
二、水轮机改造
1.水轮机联轴器的改造
这次改造工作量比较大的一项是对水轮机轴的改造，若想将改造后的轴承镶嵌到水轮轴上，必须将原有的水轮轴联轴器用车床车削掉(原联轴器与水轮轴为一体的)，才能将轴承安装到水轮机轴上。所以必须重新加工一个新的联轴器与原水轮机轴配合。由于原联轴器与水轮轴为一体锻造成型的，所以它的联轴器直径较小，但是又由于它为一体的且机械强度很大。如果新的联轴器采用与原来联轴器外径相同的话，联轴器与轴镶嵌处的壁厚不够，满足不了机械强度的要求，增加联轴器壁厚，联轴器穿透螺栓的螺母配合空间又不够，在这种情况下，我采用了增加联轴器壁厚，省去螺母然后直接在联轴器上加工螺纹的方法，从而解决了配合螺母空间不够的问题。该方法既能满足机械强度的要求，又解决联轴器直径小的难题。
2.水轮机的水导瓦改造为轴承运行
为了满足轴承的安装要求，首先要对原来水轮轴在轴承的安装部位进行机械加工，将原来与水导瓦接触的轴颈用车床车掉。在该处重新加工一个与轴承内套相配合的轴颈，新轴颈的位置要高于原来水导瓦的安装位置100mm，考虑到轴承的承载能力和轴承所适应的转数，我选用了n244型号的滚柱轴承。因为该轴承的内径尺寸为φ220mm，外径400mm的滚柱轴承。而原来水轮轴的内径只有190mm，因此需要加工一个与轴承配套的轴承内套先热装到轴上，然后再在这个轴套上面安装轴承。