水轮发电机组推力轴承技术的发展.docx

水轮发电机组推力轴承技术的发展◎ 哈尔滨大电机研究所 武中德 水轮发电机组推力轴承技术的发展 ◎ 哈尔滨大电机研究所 武中德 张宏 摘 要 本文介绍了水轮发电机组推力轴承瓦面材料、支撑结构和循环冷却系统，推力轴承设计技术和试验技术及推力轴 承的发展。 关键词 水轮发电机 推力轴承 设计技术 试验技术 1 概述 从19世纪末世界上出现水轮发电机之后，推力轴承的承 载能力曾经是制约水电机组单台容量增长的一项主要因素，直 到20世纪初期出现了分块瓦的Kingsbury推力轴承之后，水 电机组的单台容量才得以较快地增长。Kingsbury推力轴承于 1912年首次用在美国宾州Holtwood水电站12000KVA、116r/ min 、25Hz 的发电机上，该推力轴承直径为 48in （约 1220mm），推力负荷 184t。经过近百年的实践，世界上水电 机组的单台额定容量已提高到 700MW，其推力轴承的最大承 载能力已达到 6000t 级，哈尔滨电机有限责任公司与法国 ALSTOM 公司合作生产的三峡电厂 700MW 水轮发电机组的 推力轴承最大载荷为5560t，为目前世界上承载能力最大的推 力轴承。 对于大型发电机，推力轴承是最重要的组成部分之一，它 的设计和制造技术是非常重要的，其是否合理将直接影响水轮 发电机组的可靠运行。机组推力负荷的增加，对推力轴承的要 求也就越来越高。负荷加大，随之而来的是瓦面积和比压的增 长及轴承油膜温度升高，一方面会使润滑油粘度下降，而使承 载力下降，油膜变薄，严重的会使轴瓦与转动部件表面发生擦 伤事故，另一方面由于润滑油温升会使轴瓦及镜板推力头因温 差引起的热变形增大也会导致相同的结果。 俄罗斯在 1956 至 1975 年共发生 300 起推力轴承停机故 障，布拉茨克电站 18 台 250MW 水电机组推力负荷为 1450t 的推力轴承在1961至1982年的21年中共发生故障87起。在 我国，如乌江渡、龙羊峡、大化、葛洲坝、白山、新安江等电 厂的大型水电机组650t至3800t的推力轴承曾发生多次烧瓦 故障。西方国家制造的水电机组推力轴承也曾发生过故障，如 美国大古力电站 70 年代投入运行的 600MW 水电机组 4050t 推力轴承 1981 年 8 月曾在运行中发生烧瓦故障。 为了优化大型水轮发电机组推力轴承的结构、参数，提高 其运行可靠性，大型发电设备制造企业均投入了大量的人力和 物力，对推力轴承进行全面的研究。国内两家大型发电设备制 造企业哈尔滨电机厂有限责任公司（下称哈电公司）和东方电 机股份有限公司（下称东电公司）的推力轴承设计和制造技术 代表了国内水轮发电机推力轴承的水平。自主开发水轮发电机 组推力轴承热弹性流体动力润滑性能计算分析软件。在80年 代初期哈电公司建造了3000 t推力轴承试验台，东电公司建 造了1000 t推力轴承试验台。哈电公司1992年完成“岩滩水 轮发电机组推力轴承试验（2750t）”，1996年至 1997年完成 “三峡 6000t 级弹性金属塑料瓦推力轴承试验”，1999年完成 “三峡发电机 ABB 推力轴承试验”，2003 年完成“抽水蓄能机 组1000t级巴氏合瓦双向推力轴承试验”。东电公司在其1000t 推力轴承试验台上进行了很多基础性研究。这些工作为巨型推 力轴承的研究积累了经验。代表产品有哈电公司为水口电站制 造的 5 台水电机组，其推力轴承的负荷为40.2 MN（4100t）， 以及设计制造葛洲坝水电站推力负荷 32.3MN 和小浪底 35. 2MN 弹性金属塑料瓦推力轴承，特别是目前世界最大推力负 荷 54.5MN 的三峡水电站推力轴承。 2 推力轴承支撑结构 支撑结构是推力轴承的重要组成部分，它在瓦间负荷分配 上有很大的影响。不同的支撑结构的承载能力不尽相同，它对 电器工业·32 · 图1 三峡5560t推力轴承图2 三峡推力轴承弹性金属塑料瓦推力瓦的变形等起着重要的作用，从而对推力轴承运行性能有着重要的影响。 世界各国水电机组制造厂家通过长期对大型推力轴承的试验研究， 图1 三峡5560t推力轴承 图2 三峡推力轴承弹性金属塑料瓦 推力瓦的变形等起着重要的作用，从而对推力轴承运行性能有 着重要的影响。 世界各国水电机组制造厂家通过长期对大型推力轴承的试 验研究，各自形成其传统的推力轴承支撑结构。常用的大型水 轮发电机组推力轴承的支撑结构有支柱螺丝支撑，支柱螺丝 （螺杆）托盘支撑，小弹簧簇支撑，双托盘弹性梁支撑，弹性 油箱支撑以及支柱螺杆托盘支撑小支柱双层推力瓦等，此外还 有压缩管支撑，橡胶板支撑，弹性盘支撑，多盘、多线支撑， 平衡块支撑，平衡梁支撑双排瓦等。 承在国内首先由哈电公司研制成功。日本和英国等也在进行