浅谈推力瓦的常见故障原因及处理

摘 要：水轮发电机组的推力瓦部件，经常出现瓦温过高及磨损的现象，严重影响机组的安全、可靠运行，现就推力瓦瓦温过高及磨损的现象的一般原因进行浅析，针对这些原因进行相应的处理，保证机组安全、可靠运行。

关键词：推力瓦；周向偏心率；热变形；机械变形；轴线处理；运行特性

中图分类号：TM62 文献标识码：A

1引言

推力瓦是水轮发电的重要部件之一，作用是承受机组转动部分的重量以及水轮机的轴向水推力，并将这些力传递给水轮发电机的荷重机架及基础混凝土。其工作性能的好坏，将直接关系到机组的安全和稳定运行。

2分类及优缺点

推力轴瓦分巴氏合金瓦和弹性金属塑料瓦（氟塑料瓦）两大类。巴氏合金瓦温升反应速度快，相对危害轻，并且温升引起烧瓦不易损伤镜板；氟塑料瓦温升反应速度慢，延长危害时间长，易扩大事故，温升熔化氟塑料层，青铜丝外漏易造成镜板损伤。但氟塑料瓦与巴氏合金相比较具有特殊优点：承载能力强、耐高温、变形小、摩擦系数小、维修简单等，并正在逐步取代巴氏合金瓦。氟塑料瓦在检查、处理过程中免去了研刮，但由于本身的特点决定一旦出项下列问题就必须更换：瓦温过高烧瓦、轴瓦金属层与氟塑料层脱层。

3推力瓦瓦温过高及磨损的一般原因

众多调研资料表明，造成推力瓦温瓦温过高及磨损主要存在以下几个方面：一是推力轴承结构设计及选型不合理；二是推力轴承加工制造工艺质量较差；三是油的循环和冷却；四是安装和运行管理；五是机组运行特性不良；六是推力轴承甩油。

3.1结构设计及选型不合理

推力轴承设计及选型根据设计机组给定的负荷和转速等参数，计算推力轴承主要数据，从而确定推力轴承扇形瓦的块数、尺寸以及轴承其他附件结构、尺寸。结构设计及选型不合理主要表现以下几个方面：

推力瓦的热变形和机械变形。在这两种变形中，热变形更难控制。对于传统扇形瓦，热变形量往往为设计最小油膜厚度的几倍，推力瓦周向热变形量往往是周向机械变形量的2-3倍，推力瓦径向热变形量与径向机械变形量相接近，径向变形总量比周向变形总量大2-3倍。正是由于推力瓦热变形和机械变形随着机组负荷增加而增加，促使油膜厚度被破坏而造成研瓦事故。

推力瓦的周向偏心率。通过推力瓦周向偏心率增大，比原有设计值提高1/3-1/2以上，获得了明显的效果。这使人们认识到，单位压力较大推力轴承，适当增加偏心率，对改善其启动性能，提高承载能力，增加油膜厚度等是有利的。

3.2加工制造工艺质量较差

（1）镜板不平度过大。镜板不平度过大系指镜板波浪度及粗糙度超过允许范围，由于镜板不平度过大，使推力瓦瓦温升高，镜板镜面划伤磨损。通常巴氏合金瓦粗糙度控制在Ra≤0.2-0.4μm，氟塑料瓦Ra≤0.64μm，波浪度≤0.05mm。

（2）材料机械性能问题。推力轴承支撑机构在运行中异变，个别支撑球面和铬钢垫块表现出深浅不一的压痕；个别平衡块蠕动发卡；弹性油箱压裂或漏油变刚性支撑等，都导致推力瓦受力不均，个别推力瓦超过最大承载发生磨损，进而造成所有推力瓦磨损。

3.3油的循环和冷却

推力轴承内部油循环结构不当。轴承内循环结构不当，会造成热油短路，使瓦温升高；有的外循环推力轴承对推力瓦的供油方向与镜板旋转产生的油流方向相反，使瓦间油流停滞，如瓦间不采取相应措施，也是造成推力瓦过热以致加速磨损的原因之一。因此，有的推力轴承采用刮油板，喷油管等措施。

推力瓦进油边形状不好。推力瓦进油边形状不好，对推力轴承在机组启动瞬间油膜形成速度产生一定影响。油的循环动力不足（油的流速过低），还可能在推力瓦的出油边产生滞流区或涡流区。

冷却器铜管堵塞、进出水压力不足、挡油板位置及结构不当以及过油面积不足等，均会降低冷却器的冷却效果而导致瓦温的升高。

3.4安装及运行管理

（1）推力瓦受力调整。机组安装及检修期间，应认真、严格的进行推力瓦的受力调整，尽管液压支柱式推力轴承有一定自调节能力，但仍应引以充分注意，防止个别推力瓦负荷过大，在运行中发生过热而加剧磨损。

（2）推力瓦的残余变形。在新安装机组或老机组大修过程中更换个别新瓦，由于新瓦内存在一定的残余应力，在机组运行中，这部分残性应力产生相应的残性变形，这种变形给油膜厚度及其分布带来不同程度的影响。

（3）轴线处理、导轴承间隙调整等。导轴瓦间隙调整不良，轴线不垂直度过大，镜板和推力头水平超过规定范围的等，加剧了推力轴承运行条件恶化，引起运行中镜板的颤动，在轴承中出现脉动力，导致推力瓦的分离脱层现象。

（4）运行管理不善。机组开停机频繁，启动时推力瓦单位负荷增大，甩负荷过多，造成推力轴承运行自然老化；油变质，含有水分、油污等杂物进入，造成镜板镜面粗糙度增大，严重时，高压油顶起推轴瓦油室磨损，摩擦系数增大，油膜减少或破坏或推力瓦与镜板严重磨损。

3.5机组运行特性不良

机组振动、稳定性较差。由于转轮气蚀及冲刷，严重时往往引起水轮机转轮不均匀受力及导叶、蜗壳、尾水管水流分布不均，使机组运行稳定变差；由于水力不平衡、磁拉力不平衡、机械受力不平衡力及压力脉动等，使运行机组产生受迫振动及共振，机组的动负荷的分量增加，推力轴承受到脉振冲击、干扰和破坏了推力瓦的正常压力分布和油膜厚度。

3.6机组推力轴承甩油

推力轴承甩油有两种情况，一是油质从旋转件内壁与挡油圈之间甩向发电机内部，另一种是油质从旋转部件与盖板间的缝隙甩向外部。甩油造成轴承运行油位降低引起推力瓦温升，过高可能引起研瓦现象。

4推力瓦瓦温过高及磨损的通常处理方法

（1）当推力瓦进油边及中部大面积磨损时，说明推力瓦启动性能不良或承载能力较低，不能很快形成油膜或没有足够的油膜厚度。在校核推力瓦周向偏心率设计值及实际值后，根据计算与经验可酌情提高推力瓦偏心率。

（2）除了在设计、制造上针对推力瓦热变形及机械变形采取双层瓦及水冷瓦结构等措施外，采取在推力瓦“中间带”特殊刮低0.02-0.03mm可以有效抵消推力瓦部分机械变形，提高推力瓦使用寿命。

（3）在液压支柱式推力轴承上取消抗重螺栓，将推力瓦直接或通过垫环间接平放弹性油箱，这样改进后，与原结构比较，推力瓦最大变形量大幅减少，最小油膜厚度有所增加，承载能力有所提高，平均瓦温及最高瓦温有所降低，结构得到简化，便于安装、检修。

（4）有的具有高压油顶起装置的推力轴承，其瓦面有2个环油室，其中心距大小选择合理与否，对推力轴承影响较大。油室中心距、油室深度适合，可增加油室中部进油量。

（5）提高油冷却器的冷却效果。在可能条件下，提高冷却水压力、增大水流量、改进冷却器结构、增强冷却效果、改变油的循环。

（6）在双层瓦结构中，学习日立公司将薄瓦制成梯形断面，将进油边的瓦背倒角，托瓦设计冷却油沟，使边界层油引向托瓦周向冷却油沟，冷却托瓦的上表面，减少托瓦的热变形，增加承载能力，减少变形摩擦。

（7）对轴线调整，调整导轴承瓦隙，消除水力不平衡、磁拉力不平衡、机械受力不平衡力及压力脉动等引起的机组受迫振动及共振。

（8）解决推力轴承甩油问题。按采取措施的主导作用可分阻挡、均压等。阻挡法如在推力头内壁加装风叶；在旋转件内壁加装挡油环。对外甩油采取加强密封性能即旋转件与盖板间设迷宫槽加多层密封圈。均压法是将转子高压区的气流引向挡油管下部，使上下压力均衡，外甩油可在推力油槽盖板通过呼吸孔使内外压力趋于平衡。

结语

推力瓦工作性能的好坏，将直接关系到机组的安全和稳定运行，而衡量推力轴承工作优劣主要从推力瓦的平均温度和最大温差评定，通过对推力瓦瓦温过高及磨损的一般原因及通常处理方法介绍，希望对解决推力瓦温过高起到一定作用，文中疏漏及不足请专家、同仁指正。

参考文献

[1]卢胜文.谈电机推力瓦烧损的故障原因及检修[J].机床与液压ISTICPKU，2010，38（12）.