弹性支柱式推力轴承的泄压及处理

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1　前言　　万安水电厂使用的弹性支柱式推力轴承是大型水轮发电机组广泛采用的一种推力轴承。它由18只液压弹性油箱装配在推力轴承的圆盘形底柱上，各弹性油箱之间用钢管从外部连接，整个油压系统牢固连通和严密封闭。在弹性油箱内腔用支铁（柱）充填空间，支铁占有相对很大的空间，它既减少了充油量，又可减小由于温度变化而引起的油箱附加温度应力。当弹性油箱一旦出现泄油事故时，又可以承受轴向负荷，不致于造成整个支撑结构的瓦解。弹性油箱外形加工成波纹形，形成弹性壁，同时也减少了充油量，在弹性油箱受到意外的机械损坏以及在机组安装和检修过程中，对推力瓦进行受力调整时，使弹性支柱式推力轴承变为刚性支柱式推力轴承，便于调整。
* |: O6 G! p7 X  F; L( z% R. B　　设备出厂前，由厂家对整个弹性油箱组抽真空，至残压为5mmHg柱高，然后再充满30＃透平油，由装设在弹性油箱组对称方向的二个油口上的止回阀来保护油压。为确保弹性油箱不泄压，在止回阀外部焊有一个半球形的实心钢罩，此结构保证了即使在止回阀渗油的情况下，渗油量也不会超过100ml（泄漏量超过100ml，弹性油箱即失效）。制造厂的弹性油箱充压前，设定其高度为零，当内充油压由0升到1.1MPa时，测得波纹油壁升高值不大于1mm，此时，弹性油箱的波纹壁应力为440MPa，而后模拟加载3100T于18只油箱连成的弹性油箱组上，油箱压缩值为0.80mm左右。
/ }+ P) i8 V  L2 ?: V; @2 g+ \　　2　弹性油箱泄压的判断
1 V# q7 t" k- C  h　　油箱泄漏前1个月，运行人员反映3号水轮机发电机组推力瓦温度变化很大，从有关的巡视检查记录本上看，记录的数据也反映了瓦温的显著变化，各瓦温相差5~10℃。当时，检查机组油位正常，冷却水压正常，但机组摆度增大。又核对了1993年11月3号机大修记录，推力瓦的受力调整在合格的范围内，因时已临近计划小修，故作为一个问题，待小修时再作详细检查。
9 j0 P9 W+ H6 e　　1994年10月，我们按计划对3号机组进行小修，并对推力轴承进行详细的检查：
6 N7 j: J/ \- ?: \' \% g3 T+ e4 n 　　(1)测量推力瓦架至镜板工作面的距离：
$ [0 R- r7 r" Z1 |- ?　将1994年10月3号机小修记录与1993年11月3号机大修记录对照，可以看出推力轴承的高程下降了近2mm，检查推力瓦支柱螺栓无松动。因此，可以断定是弹性油箱泄压造成推力轴承高程的下降。
　　(2)以塞尺检查弹性油箱保护罩下缘
　　3　查找泄漏点及补充弹性油箱组内油压
; ?& m7 P* J, Y: C' D# X　　查找泄漏点，首先得向弹性油箱内充入1.1MPa的透平油，在承受转动部分重量的情况下检查泄漏点。弹性油箱在厂家是先抽真空，然后再充油加压的，为此，充油加压一定要保证管路、油质的清洁，不能进入空气。
. |5 G# \- C& c* A7 b　　充压检查的步骤：
$ E) V9 e9 s$ U7 r　　间隙：
6 c# g1 T$ M7 W3 u　　从保护罩间隙值比较，我们可以看到，受力与不受力时油箱的压缩值相差约2mm，根据检修经验与厂家要求，弹性油箱在受力时的压缩值应在0.50mm之内，现压缩值为2mm，实际反映了在弹性油箱无压情况下的波纹壁的压缩值。
6 L- o' N$ C& M# V5 m( b6 ?7 k+ y　　根据上述情况我们可以得出如下结论：
. ?; m3 f4 j: m7 w8 Y　　这次瓦温的明显变化，是因弹性油箱组泄压后，推力轴承液压失效，由液压弹性支柱式推力轴承，变成了刚性支柱式推力轴承，在机组运行情况下，使推力瓦受力不均匀，而产生了瓦温温差的明显变化。
　　（1） 用电焊吹开弹性油箱组二只止回阀中的其中一只半球形钢罩焊缝。（因氧乙炔焰不能切割不锈钢）。
　　（2）设置充压管路，并应符合下列要求：
" T) J* V" u# U* M　　使用30＃透平油，油源来自调速器压油装置；
3 z7 k3 T3 Z  U- }) A$ r6 S8 i0 t) s7 R　　选用量程为6MPa的压力表；
! J+ F: R2 ~. o4 P0 Z; Y+ T& K- n- F　　管路、阀门、压力表及管接头要求清洁，而且经耐压试验无渗漏。
( w8 x% p# S2 P7 U  o　　（3）将引自调速器压油装置的压力油降压后，（阀门控制），冲洗管路，取出止回阀上的丝堵的同时，带油接上管路。
　　（4）慢慢开启阀II，待表II指示为1.5MPa时，关闭阀II，再慢慢开启阀I，待表I指示为0.2MPa时关闭阀I。
1 k) G9 _  @9 G　　（5）用高压油泵顶起转子，待表I压力消失，再重复的操作，直到充压到1.1MPa。
　　（6）在保护罩上装上调整瓦受力用的测杆和百分表后，慢慢落下转子。
  G; I7 L; W! s1 c　　（7）检查表I压力仍在1.1MPa，（止回阀自动关闭）检查弹性油箱本体和各油箱连接管焊缝无渗漏，发现弹性油箱上止回阀的装置丝扣渗油，另一只止回阀外焊钢罩焊缝渗油。从百分表上的读数发现，随着时间的变化和泄漏量的变化，读数也在变化，由此证明弹性油箱泄压是止回阀的丝扣渗油而引起的，而钢罩的焊缝渗油未起到保护作用。
" ?  ^, Q5 N7 d/ U' h1 X# y( V( C　　待弹性油箱渗漏泄完压后，我们用萍乡电焊条厂生产的A102不锈钢焊条将止回阀的装配丝扣焊死，同时对另一只钢罩焊缝也进行了补焊。
% K, ]& k  j1 \1 u, l! |　　处理完后，仍按充压步骤进行第二次充压，并在弹性油箱连接钢管处焊缝，止回阀丝扣焊缝及钢罩外补焊处涂上白粉笔。落下转子后，在推力轴承承受转动部分重量约1100T重压下，保压36h。经检查，所涂的白粉笔粉全部是干的，按推力瓦受力调整方法，各起落三次转子，各弹性油箱装的百分表读数稳定无明显变化。在受力情况下测量推力瓦架至镜板工作面高程，已达到1993年11月大修的记录。
6 k5 P8 m- \8 {7 U1 x　　经处理检查，弹性油箱组已不存在泄漏了，于是我们重新加工了一只钢罩，为避免以后的泄漏，在钢罩内填充504胶配水泥，再用A1O2焊条，将钢罩重新焊接在止回阀外部。
: k/ O. N7 U8 n) D* J' G　　4　几点建议
　　弹性支柱式推力轴承，也叫液压支柱式推力轴承，它是利用液压连通器的原理，将各推力瓦的弹性油箱用钢管连接在一起。因此，各推力瓦的受力能自动调整，它的承载能力较高，较广泛地应用于推力负荷大于1000tf的水轮发电机组。但当其一旦失压后，运行中的推力轴承即转变成了刚性支柱式推力轴承，其承载能力降低，推力瓦受力不均匀，引起机组瓦温升高，摆度、振动增大，影响机组的安全运行。为此建议：使用弹性油箱的机组，每次大、小修都应检查弹性油箱的泄漏情况。同时，机组运行时，发现瓦温明显变化，应停机在集电环处测量固定部件与转动部件的高程，并作记录，以判断弹性油箱是否泄压。
  P1 V) j/ l. ?5 x8 G- q　　尤其是目前，大型机组大多更换了俄制弹性金属塑料瓦，其塑料层起隔热作用，在瓦温上反映的变化较小，只要发现运行中的机组摆度、振动增大，就应该考虑弹性油箱是否有泄压。