弹性金属塑料瓦在水电厂的应用

摘要：主要介绍潘家口水电厂弹性金属塑料瓦的改造应用

关键词：潘家口水电厂；弹性金属塑料瓦

Abstract: This paper introduces the Panjiakou hydropower plant the reformation and application of elastic metal plastic tile

Key words: Panjiakou hydropower plant; the elastic metal plastic tile

中图分类号：TM622 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

1.概述

潘家口水电厂位于河北省迁西县滦河干流上，在电网中担负调峰、调频、事故备用的任务，拥有一台发电机组，发电机型号为SF150－60／1280，额定出力150MW，机组安装投运于1981年。发电机为立轴全伞式三相交流同步发电机，推力轴承和导轴承均安装在下机架中心体内，两套轴承共用一个油槽。推力油槽充油量9m3，采用12组油冷却器冷却，冷却器耗水量140m3／h。推力瓦设定报警温度65℃，停机温度70℃。

2.更新改造前推力瓦存在的问题

潘家口水电厂原推力轴承使用巴氏合金扇形瓦，为东方电机厂1979年产品。由于巴氏合金瓦存在着承载能力低，合金熔点低等缺点，推力瓦设计单位承载能力为4.09Mpa，但实际上在额定水头下单位最大负荷达6.16Mpa，超过设计51％。从而造成机组推力轴承的运行稳定性和可靠性降低，一直存在着瓦温偏高的现象。特别是近年来由于潘家口水库连年干旱，机组长期在低水头下运行，偏离最优工况，机组的振动、摆度增大。同时冷却水压相应降低，水温上升，造成推力瓦经常在报警温度65℃左右运行，其运行温度见表一。有时不得不限负荷运行，不仅严重影响机组安全稳定运行，也直接影响电厂的经济效益，改造势不可免。

表一推力瓦温表

3、 推力瓦更新改造

国外从1974年就应用了塑料金属瓦，国内从91年起，在龙羊峡、葛洲坝、丹江口、万安等多个水电站也先后引进并安装了塑料瓦。与此同时，随着科技的不断进步，国内研制开发的塑料瓦也相继应用于各大、中、小型水电机组，经运行实践证实，各项性能指标均优于巴氏合金瓦，瓦温普遍下降了10℃左右。以上先例已经证明弹性金属塑料瓦的优越性，故潘家口水电厂选用弹性金属塑料瓦，现略介绍如下：

3.1 塑料瓦的结构

弹性金属塑料瓦（EMP），采用耐磨、耐热、抗裂、摩擦系数小、绝缘性能好的聚四氟乙烯塑料作为表面层（摩擦面），抗振性强的青铜丝网和氟塑料构成的弹性层为中间层，钢质瓦基为底层。先把聚四氟乙烯塑料热压复合在预压成型的弹性铜垫层上，再把复合层焊接在钢质瓦基上而成。

3.2 塑料瓦的性能特点

弹性金属塑料瓦具有自动校正与补偿推力瓦型面的作用，在温度场与压力场作用下，始终维持楔形油膜的存在，确保轴承始终在流体动压状态下正常工作。其性能特点如下：

（1） 承载能力强，平均工作比压为6.5～7.0 Mpa，比巴氏合金瓦提高60～70％。

（2） 自性能好，可随时冷热启动，适应水电厂机组频繁启停要求，提高了调峰、调频机组的可调小时数。

（3） 可以降低瓦体温度，适应各种运行工况，确保机组安全、稳定、经济运行，提高机组年利用小时数。

（4） 具有良好的低转速性能，制动转速可下降至额定转速的10～15％，减轻了制动环与闸板的磨损以及制动环的热变形，减少了粉尘污染，对发电机的绝缘、空冷器的冷却效果及风洞内的卫生均有益。

（5） 检修不需刮瓦，安装调试方便，维护量小。

3.3 塑料瓦的安装调整

（1） 分解推力轴承，清扫挡油圈环，更换盘根。安装塑料瓦，在四块瓦的出油边附近沿径向加工3个同心环，环槽深度分别为0.05、0.10、0.20mm。测推力瓦标高，调整瓦的间隙，调整弹性油箱压缩值。

（2） 原来的推力瓦测温系统是二线制，改造后测温系统改为三线制。在一号机测温接线板处加装一个15个端子的端子排G，端子排全密封。更换从一号机测温接线板处至推力轴承11号冷却器处的电缆，电缆号为1F—384，电缆规格为12×3×1.5。原有电阻型测温孔数量不变，同时增加测油膜厚度点一个，瓦面测温点一个。

4． 塑料瓦的试运行

推力瓦改造及机组各项工作结束后，于2008年12月23日进行了机组的启动试运行，启动前推力油槽油位1318mm。经纯手动开机、自动开机空载、带负荷运行、甩负荷等多种工况试验，推力瓦运行良好。试验过程中推力瓦温及推力油温最高值见表二。

表二 试验过程中推力瓦温、油温最高值

当时受潘家口水库水情客观条件的制约（上游水位约188m），机组没有经受满负荷运行考验（只能带50％额定负荷）。2010年6－8月，潘家口水库上游水位最高达216m，机组经历两个多月满负荷和夏季高温运行考验，推力瓦运行良好。推力瓦温及推力油温最高值见表三，瓦温比更新改造前有较大幅度的降低，保障了机组的安全经济运行。

表三 夏季满负荷运行时推力瓦温、油温最高值

5、 塑料瓦应用应注意的问题

弹性金属塑料瓦具有诸多优于巴氏合金瓦的特点，但其亦有导热性差、对油质要求高、热变形小等缺点。故在运行中应注意以下问题。

（1） 虽然塑料瓦能耐高温，但其导热性差，瓦面温度不易传至瓦基，瓦体与瓦面温度一般要差20～30℃左右，故温度控制应综合考虑瓦温、油温、瓦温是否突变及瓦间温差等因素。同时原报警、停机温度定值标准也要修改，避免瓦温过高发现过晚。潘家口水电厂重新设定推力瓦温50℃报警，55℃跳闸，机组运行时油槽热油不超过50℃。

（2） 塑料瓦抗磨性好，但不抗犁耕划损，所以对油要求较高，要求清洁不含杂质。否则塑料层会被损坏，大大缩短塑料瓦的使用寿命。

5．结束语

弹性金属塑料瓦在潘家口水电厂的运行数年来，非常稳定、安全，大大降低了推力瓦温和推力油温，提高了机组运行可靠性。弹性金属塑料瓦具有独特的自性、使用温度高、不粘附性，具有弹性、不用刮研等优越性能。它的应用将大大减少检修和维护工作量，改善推力瓦的运行条件，提高机组的安全稳定性。

作者简介：

潘俊国，男（1970-）,1994年华北水利水电学院毕业，现在潘家口水电厂做运行管理,工程师

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。