水轮机导轴承对比分析

万家寨水电厂两种水轮机导轴承的分析和比较刘荣章摘要万家寨水电厂两种水轮机导轴承分别代表着不同的设计风格和设计思想，一种代表的是传统的设计，一种代表的是具有改良思想的设计，对两种不同型式水轮机导轴承的初步分析，找出了各自的优缺点，得出一些可供参考的结论。

关键词水轮机导轴承分析比较万家寨水利枢纽位于黄河北干流托克托至龙口河段的峡谷内，左岸隶属山西省偏关县，右岸隶属内蒙古自治区准格尔旗，枢纽由拦河大坝、水电厂、开关站和引黄取水口组成，主要任务是供水结合发电调峰，同时兼有防凌作用。

万家寨水电厂由于其地理位置的特殊性，外界环境非常恶劣，位于黄河的中游，属于泥沙非常多的河段，而且其气候条件也很特殊，海拔也较高。

其地理环境条件如下：每年12月至次年5月为蓄水期，河水清澈。

每年6～10月为汛期，河水较浑浊。

由于本电厂的特殊性，电厂设备的设计、制造都有不同于其他电厂的特殊要求。

万家寨水电厂的所有机电设备都是由设计单位编制出设备订货技术条件，然后由业主单位统一按最新的招投标合同制，面向全国进行设备的采购，从而确定各设备的制造生产单位。

根据设计单位编制的设备订货技术条件，万家寨水电厂的水轮机分别由天津阿尔斯通水电设备有限公司和上海希科水电设备有限公司承制，在满足设计工况的技术条件下，这两个制造商的水轮机在结构、运行维护等方面都有很大区别，特别是水轮机导轴承这一部分尤其如此。

一、结构方面的不同1.天津阿尔斯通的水轮机导轴承（1）导轴承采用稀油润滑分块瓦轴承，轴瓦采用巴氏合金瓦形式，共分为8块轴瓦，轴承润滑油采用L-TSA46号汽轮机油；在机组长期连续运转条件下，冷却水最高温度25℃时，轴瓦最高温度不超过65℃，油温不超过60℃；油槽上装有油位信号装置，当油位过高和过压时发出报警信号，油槽中和轴瓦中设有测温装置并有报警和停机接点（电接点）；轴瓦与大轴之间的间隙调整用楔子块调整。

（2）冷却方式：为便于检修和多混沙电站的特点，采用的是强迫油外循环冷却方式，冷却系统放在顶盖中部，设有两套油泵及冷却器（一套工作，一套备用），油泵、冷却器及相应管路安装于顶盖内腔，轴承在冷却水中断后能安全承受机组运行20分钟。

影响卧式水轮发电机组导轴承瓦温的因素——从轴承技改中学习与探研轴承瓦温1#、2#卧式混流机组装机容量1250KW，水轮机型号HL220-WJ-84，机组为三支点结构，三道轴承即径向推力轴承、发电机两侧导轴承，各轴承采用油泵不间断外循环式润滑供油系统，径向推力轴承的需油量最大，允许断油时间短，瓦温高(夏季常常达到64℃高温)，一旦油泵停运，运行人员必须在极短时间内完成事故油箱油路切换，否则会造成推力瓦烧毁事故，对安全经济运行极为不利。

分公司尝试了几种方案如设置电磁阀、改造供油方法等均因种种技术问题无法凑效解决难题。

2008年10月始，我分公司实施了1#、2#机组轴承改造计划，即根据机组有限的布置空间重新设计并更新轴承，新轴承采用内循环油系统，从而基本上消除了断油烧瓦的隐患，技改后，各轴承温度基本上都运行在40℃上下，不超过50℃，技改成效很好。

但是在技改过程中却遇到了种种的技术难题，曾使轴承一度低温烧瓦。

现本人将安装调试中的发现的一些问题或者说积累的一些技术经验作为基础，与同行们交流影响导轴承瓦温的因素，有些观点或者技术参数可能带有一定的局限性，不成熟之处望同行们批评指正。

但重要的是这些实例经验，希望它们能够带给同行们作有价值的参考。

卧式水轮发电机组的导轴承主要承担机组转动部分重量以及机组运转中产生的径向振摆力，导轴承多采用巴氏合金瓦，并使用透平油作为润滑介质。

当主轴随机组高速运转时，轴承合金瓦面与主轴间将产生5丝左右的油膜，随着机组运转，油膜的热油不断被新入的经过冷却的冷油接替，这样就带走轴承运行磨擦而产生的大部分热量，从而使瓦温保持在一定范围内。

巴氏合金是具有减摩特性的锡基和铅基轴承合金，呈白色，又称白合金，特点是，在软相基体上均匀分布着硬相质点，软相基体使巴氏合金具有非常好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性，并在磨合后，软基体内凹，硬质点外凸，使滑动面之间形成微小间隙，成为贮油空间和润滑油通道，利于减摩；上凸的硬质点起支承作用，有利于承载。

水轮机导轴承的作用是支撑和定位水轮机的旋转部分，如转轮和主轴，同时减少旋转时的摩擦，保证水轮机在高速旋转时的稳定运行。

导轴承还负责将旋转运动传递到水轮机的其他部件，如发电机。

此外，导轴承还要承受来自水轮机叶轮的水力冲击和载荷，因此需要具备良好的承载能力和足够的强度。

水轮机导轴承的工作原理基于润滑理论，通常采用油润滑或水润滑。

在运行过程中，导轴承内部的润滑油或水在轴向和径向的压力作用下，形成一层稳定的油膜或水膜，减少轴承与旋转部件之间的直接接触，从而降低摩擦和磨损。

导轴承通常由内圈、外圈、滚动体（如钢球或滚柱）和保持器组成。

内圈紧套在主轴上，外圈则固定在轴承座或机座上。

滚动体在内圈和外圈之间滚动，形成一个滚动轴承。

当水轮机旋转时，滚动体在内圈和外圈之间滚动，使轴承能够承受径向和轴向载荷。

为了确保导轴承的正常工作，需要保持轴承内部的油润滑或水润滑状态，定期更换或添加润滑剂，并监测轴承的温度和振动，以判断其工作状态。

如果发现异常，要及时进行维修或更换，以避免水轮机运行故障。

第43卷第5期2020年5月1水电誌机电技术Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station VoL43 No.5May.2020大型水轮发电机组水导轴承综述孙茂军，陈琛，李浪(中国长江电力股份有限公司白鹤滩电厂筹建处，四川凉山615400)摘 要：随着科学技术水平的进步,水轮发电机组单机容量也得到不断的突破，机组对电网的影响也在不断的放大，机组的安全、稳定、高效运行问题也越来越受到水电人的关注。

作为限制水轮发电机组摆动幅度、承受水轮机 主轴径向力并维持主轴轴线位置的水导轴承，其结构形式和工作情况与机组的运行状态息息相关。

本文介绍了长 江干流已投运700 MW 以上大型水轮发电机组的水导轴承结构，并对世界在建规模最大水电站一白鹤滩水电站两种机型水导轴承进行详细的阐述。

关键词：大型水轮发电机组;水轮机;水导轴承；白鹤滩水电站中图分类号：TK730.3+22 文献标识码：B 文章编号:1672-5387(2020)05-0001-03DOI : 10.13599/ki.ll-5130.2020.05.0011引言水轮发电机组的原理就是把水流从高处流下的 自這机转化为旋转机械能,®机带动发电机旋转将机械能转化为电能。

我国水轮发电柳组 技术起步较晚，但随着三峡、向家坝、溪洛渡、乌东德、白鹤滩等巨型水电站的建设，特^是白鹤滩16台国产 1 000 MW 巨型机组的设计制造,中国首次踏进了世界 百万水电机组无人区，成为了世界水电的引领者。

作为旋转机械,随着水头、负荷的波动冰轮发电趣不可鞍的存在振动、摆动,如果振动、摆动过大, 将会给机组设备、厂房，甚至电站下游人民带来巨大的威胁，所以必须将其振动、摆动限制在一定的范围内, 而水导轴承就是限制其摆动范围的f 重要组成。

本文结合长江干流已投运700 MW 以上大型水 轮发电机组,系统阐述水导轴承结构形式，并对白鹤滩水电站水导轴承进行详细叙述。

水电誌机电技术Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station第43卷第3期2020年3月VoL43 No.3Mar.20204某大型水电厂推力轴承外循环冷却方式对比分析邹林峰，汤 驰，顾祥武，陈才龙（中国长江电力股份有限公司白鹤滩电厂筹建处，四川凉山615400）摘要：在水电厂中，轴承冷却系统的可靠运行是水轮发电机组安全稳定运行的重要保障。

轴承冷却系统故障,往往会造成机组非计划停运，严重者导致烧瓦事故的发生。

本文阐述了某大型水电厂3种机型推力轴承外循环冷 却方式的原理及特点，并结合实际运行数据，从冷却效果、运维成本和结构优缺点对导瓦泵外循环、外加泵外循环、镜板泵外循环3种外循环冷却方式进行对比分析，可为其他水电厂推力轴承冷却方式设计提供参考。

关键词：导瓦泵;外加泵;镜板泵;外循环冷却系统中图分类号:TK730.3+22文献标识码：B 文章编号:1672-5387（2020）03-0004-04DOI : 10.13599/ki.ll-5130.2020.03.0021概况该大型水电厂共安装18台单机出力770 MW 水轮发电机组，其中1号~6号机组由哈尔滨电机厂 有限责任公司生产（以下简称哈电机组）,7号~9号机组由上海福伊特水电设备有限公司生产（以下简称福伊特机组）,10号~18号机组由东方电气股份 有限公司生产（以下简称东电机组）,所有机组均为 全空冷立轴半伞式结构。

3种机型均采用推力下导 联合轴承结构，分别采用导瓦泵、外加泵、镜板泵外循环冷却形式。

1.1导瓦泵外循环冷却系统结构及原理哈电机组推力下导联合轴承采用导瓦泵外循环冷却方式。

系统主要由导瓦泵、集油环管、冷却器、 监测元件、阀门及管路等组成。

系统共配置18块巴氏合金型自泵式下导瓦，整个系统的油流循环动力 由旋转的推力头产生，实现油的自循环而无需外加油泵。

导瓦泵由泵隙、滑动表面及油排出通道等组 成。

水电站水导轴承的技术改造浅析引言水轮机水导轴承是小型水电站重要的机械组件，其在保证水轮机稳定、高速运转等方面发挥着重要的作用。

但是由于水轮机所处的工作环境较为复杂，导致水导轴承出现问题的原因也是多种多样的，很难在水轮机正常运行中通过人员监控、轴承润滑油位高低进行判断，这就需要对现有的水导轴承结构进行优化以及改造，尽可能考虑到环境因素对于水导轴承运行稳定性的影响，从而有效保证水轮机组运行正常稳定、安全可靠。

一、水导轴承结构存在的问题及原因如图1所示水导轴承结构简图可知，水导轴承由4块橡胶轴瓦组成，通过弧形轴瓦之间的相互配合，实现对轴的有效驱动与保护。

水导轴承的轴瓦是由水轮机轴承套筒利用台阶定位进行固定控制，通过调整周外外部的楔形铁块的位置使其进行上下移动，进而有效调整轴瓦的受力情况以及固定情况。

水导轴承的轴瓦调整楔铁与调整螺栓之间是通过柱销连接起来的。

水导轴承在使用过程中经常出现以下几个问题：图1 水导轴承结构简图1.法兰；2.回油管；3.轴承体；4 .径向环状油槽；5.斜油槽；6.进油孔；7.进油口；8.转动油盆（一）顶盖螺栓断裂或导叶轴剪断通过分析水导轴承现场运行实际情况，可知导致顶盖螺栓断裂或导叶轴剪断出现的主要原因还是因为水导轴承的结构设计不合理，导致整体的强度较低，再加上轴瓦调整楔铁与调整螺栓的柱销尺寸以及强度均较低，无法有效对抗轴承受到的剪应力，在多次循环使用中就会造成水导轴承损坏的情况。

对于大部分水轮机来说，其采用的多为压明槽式结构的蜗壳，该结构尽管对于水轮机的保护较好，但是其水流方向性较差，再加上小型水电站发电过程中运行水头相对于水轮机要大很多，这就使得水轮机运行中受到较大的水的挤压应力。

再加上水轮机组构建在制造、安装过程中会存在一定的误差，在水轮机高速运转情况下，较小的误差会被无限放大，进而使得整体机组受到的径向作用力较大，严重影响水轮机组的正常使用。

（二）水导轴承烧瓦水轮机水导轴承烧瓦是严重的工程事故，其对于水导轴承的综合性能的损失是极其严重的。

水轮机水导及导水机构右江编号：32时间：2003-12-2916:55:38机械跟班实习（3）水轮机水导及导水机构一、水轮机导轴承二、主轴密封三、检修密封四、顶盖五、活动导叶接力器六、蜗壳七、座环八、活动导叶一、水导轴承•水导轴承的作用•一是承受机组在各种工况下运行时通过主轴传过来的径向力•二是维持已调好的轴线位置•本机组导轴承是筒式自润滑，油外循环冷却方式。

•水导轴承由轴瓦、支座、旋转油箱及箱盖等组成。

•轴瓦分四瓣，在其表面上铸上巴氏合金。

•旋转油箱则固定到水轮机轴下法兰上，旋转油箱分四瓣，油箱盖同时也是主轴密封抗磨环的基面，所以制造安装时，一定要确保表面的水平度。

•水轮机工况时，油是先冷却后润滑瓦面，再回到油箱里的；水泵工况，油是先润滑瓦面，然后在循环至冷却器进行冷却，再回到油箱的。

二、主轴密封•主轴密封位于水导轴承上面，主轴密封的形式是采用平衡式流体静压经向双端面机械密封。

•主轴密封的炭精环三、检修密封•检修密封是当机组检修、检查或由于主轴密封损坏时投入的一种密封，又称空气围带；•检修密封：当投入时压缩空气进入空气围带，使空气围带的凸出部位抱紧水导旋转油盆与之配合的加工面或大轴法兰，切断尾水以防水淹水车室。

四、顶盖顶盖主要作用有：形成流道并承受相应的流体压力固定和支撑活动导叶及其连杆机构支撑水导轴承支撑并组成机组的密封，包括主轴密封、检修密封、上迷宫环等五、活动导叶接力器•广蓄一期导水机构采用双接力器操作。

•接力器由活塞缸、前后端盖、活塞、活塞杆以及相应的密封，锁定系统组成•左手边（面向上游）的接力器有2个对称的液压自动锁定装置。

液压锁定•导水叶在关闭时投入，可使导水叶有预紧力，减小导叶的漏水量。

•液压自动锁定装置行程为68cm，额定工作压力为64bar，试验压力为96bar。

机械锁定•右手边（面向上游）的接力器有2个对称的手动锁定装置。

•在导叶全开时投入，以避免在导水机构内部进行检查或检修时关闭导水叶而造成事故。

水轮发电机导轴承摆度异常分析及改进方法发表时间：2020-07-30T16:02:47.033Z 来源：《当代电力文化》2020年第7期作者：杨会龙[导读] 近年来，我国的水电站建设越来越多，对水轮发电机的应用也越来越广泛摘要：近年来，我国的水电站建设越来越多，对水轮发电机的应用也越来越广泛。

本文针对国外某水电站在调试过速期间，水轮发电机下导轴承摆度异常原因分析及处理。

从受力分析、结构设计、制造过程及安装质量等方面进行分析，并根据各个环节发现的问题进行相应改进。

关键词：导轴承；摆度；导瓦间隙；支撑刚度；水轮发电机引言立式水轮发电机导轴承是机组结构中重要的组成部分，导轴承主要承受、传递机组转动部件的径向力给机架直至混凝土基础，同时为减小机组摆度和震动、便于形成油膜，在设计阶段给定导轴承合理的间隙，让转动部件在所限定的范围内运动。

机组限定中心一般是以机组几何中心来确定的，比如:混流式立式机组以转轮止漏环几何中心为准，轴流式机组以转轮室几何中心为准，我们所做的盘车调整轴线、瓦隙计算及瓦隙分配都是为了让机组轴线围绕着机组中心线运动时不憋劲、少偏磨、受力均匀，为了达到上述目的，我们对现通行机组盘车形式、瓦间隙给定及调整方法都做一个深度分析，探讨一个最普遍适用的方法。

1概述当机组正常满负荷运行时，可能出现电网短路等故障，此时为了减少系统短路电流，降低短路对电网的冲击，电网中的部分发电机会根据调度指令，从电网中切除，此过程即为发电机甩负荷。

发电机甩负荷后，由于水轮机活动导叶调整时间限制，水轮机输入力矩无法及时减小，而发电机电磁力矩又由于甩负荷突然消失，此时机组转速会较额定转速突然大幅升高，为保证此种工况下发电机转动部件的安全性，因此，在发电机调试阶段，需进行发电机机械过速试验，来验证发电机的安全性及可靠性。

水轮发电机组属于旋转机械，而振摆随着机械旋转必然出现。

水轮发电机组转动部分同时受到水力振动、电磁振动以及机械和电磁不平衡力的的影响，只要其振动幅值在一定范围内，则可确保发电机长期安全稳定运行。

水轮机水导轴承温度过高原因分析及处理发表时间：2019-08-05T16:11:45.780Z 来源：《基层建设》2019年第15期作者：程光锐[导读] 摘要：水轮机导轴承是立式水轮发电机重要部件之一，在水轮机运行中具有重要的作用，起到承受机组运转中转动部分的径向机械不平衡力和电磁不平衡力，从而确保机组轴线控制在标准参数范围内进行摆动。

广西桂冠电力股份有限公司金秀分公司广西来宾 545700摘要：水轮机导轴承是立式水轮发电机重要部件之一，在水轮机运行中具有重要的作用，起到承受机组运转中转动部分的径向机械不平衡力和电磁不平衡力，从而确保机组轴线控制在标准参数范围内进行摆动。

某水电厂水轮机水导轴承温度出现异常，本文针对温度过高原因进行分析，并对处理的相应措施进行阐述，希望能够为以后处理此类问题提供参考。

关键词：水轮机；水导轴承；温度过高；原因；处理水导轴承是水轮机重要组成部分，水导轴承工作状态将直接影响到水轮机工作的安全性和可靠性。

因此，在水轮机进行检测中，水导轴承的工作状态是工作人员重点检测项目之一。

循环油路畅通，冷却效果好，水导轴承温度应控制在50摄氏度左右的标准范围内是水导轴承性能良好的主要标志之一。

本文结合某发电厂水轮机组出现的水导轴承温度过高实例，对产生原因进行分析，并对处理措施加以介绍。

一、水轮机水导轴承温度出现异常某水电厂总装机容量4×15MW,4台机组中2号机组水轮机型号为HLJF2511-LJ-162,投入运行的时间相对较晚，同时设备经过自动化改造,实现了较高程度的自动化运行。

此机组水导轴承采用巴氏合金材料制造而成，额定转述428.6r/min，额定流量22.14m3/s。

轴承体内设置有水冷式油冷却器，水稻轴承达到63摄氏度会发出预警信号，停机温度为65摄氏度。

在值班人员进行设备巡检时，发现了此机组水导轴承温度发生异常变化情况。

水导轴承正常运行时的温度大约50摄氏度左右，但在巡查当日发现温度达到了58摄氏度。

水轮发电机组导轴瓦间隙调整工艺比较主要通过景洪电站水轮发电机组导轴瓦检修调整方法介绍，对新型水轮机轴瓦组装结构中，就“塞尺法”、“斜率法”和“套管法”的轴瓦间隙调整进行介绍，并对调整工艺进行比较，对轴瓦间隙调整中存在的误差和优越性进行分析，并对轴瓦间隙调整工艺进行总结和思考。

标签：水轮机；导轴瓦间隙；调整工艺TB1 概述景洪水电站位于云南西双版纳州景洪市北5km，是云南省境内澜沧江中下游河段规划八个梯级电站中的第六级，装机容量共1750MW，单机容量350MW，首台机组投产时间为2008年5月。

电厂以500kV和220kV两级电压接入电力系统，担负基荷及调频、调峰和事故备用任务，在整个云南电网中占有举足轻重的地位。

景洪水电站共装有5台发电机组，发电机由东方电机股份公司制造，水轮机由哈尔滨电机厂有限责任公司制造。

主要技术参数如下：SF250-48/12200水轮发电机主要技术参数：额定出力：350MW；额定转速：75r/min；功率因素：0.9；上、下导轴承：稀油润滑分块瓦结构；上导瓦数：16块；下导瓦数：24块。

HLA904a-LJ-830水轮机主要技术参数：额定水头：60m；额定流量：667.9m3/s；额定转速：75r/min；设计出力：357.2MW；水导轴承：稀油润滑分块瓦结构；水导瓦数：12块。

2 导轴瓦间隙调整工艺2.1 导轴瓦间隙调整的条件（1）机组各部分导轴承瓦清洁检查完毕，研磨合格；（2）轴领修复完毕，应无高点和毛刺；（3）机组各部分导轴承瓦已回装导轴承体内，瓦之间的距离调整完毕，轴瓦绝缘合格，瓦面涂上透平油；（4）机组推力瓦受力调整合格。

以上完成之后方可进行机组各部分导轴承瓦的间隙调整。

2.2 导轴瓦间隙调整工艺在导轴瓦间隙开始调整之前，首先要抱瓦，使轴承体与主轴轴领之间的距离调至合格规范之内，必须保证导轴承阻油段间隙、发电机空气间隙在合格范围之内。

2.3 抱瓦的方法在轴承体+x、-x、+y、-y方位的内侧选择测点，并打上记号。

水电机组推力轴承与导轴承运行稳定性分析摘要文章依据多年从事发电机检修与维护工作的经验，主要针对大型水电机组推力轴承与导轴承的运行稳定性及故障原因，结合水电厂实际运行情况，并按照电力系统实施状态检修的目的和要求，为推力轴承与导轴承的安全、稳定运行提供了可靠、有效的保障。

【关键词】大型水电机组；推力轴承；导轴承；运行稳定性；分析1问题的提出水轮发电机推力轴承是一种承受整个水轮发电机组转动部分重量以及轴向水推力的滑动轴承，发电机组的导轴承是承受发电机组转动部分的径向机械不平衡力和电磁不平衡力，维持机组主轴在轴承间隙范围内稳定运行。

其工作性能的好坏，将直接影响机组的安全、稳定运行。

据有关统计资料，约50%～60%的故障出自运行机组推力轴承及导轴承的原因，从而将其列为可靠性程度较低的重要部件。

2 影响推力轴承运行稳定性的基本原因水轮发电机组在运行过程中，在转动部件与轴瓦之间（即推力瓦与镜板之间）会形成一层楔形油膜，油膜的存在，一方面起着传递负荷的作用，另一方面则使摩擦面（推力轴承推力瓦与镜板）之间不发生直接接触。

这种油膜的存在和最小油膜的保持是推力轴承运行稳定性的保证。

这种油膜厚度的存在与保持是推力轴承负荷、推力轴承结构以及机组的结构和机组的运行特性均有密切关系。

一旦油膜破坏，就会导致推力瓦与镜板的磨损以至于事故停机。

推力轴承故障的原因：经查证有关资料表明，推力轴承运行故障主要有三个方面的原因：一是推力轴承本身机构尺寸不合理或加工制造质量不够；二是机组运特性不良；三是安装、检修和运行管理不善。

2.1 机组运行特性对推力轴承的影响水电机组属于低转速机械设备，影响机组运行稳定性的水力干扰、机械干扰、电磁干扰都在不同程度上影响推力轴承运行的稳定性。

转子的动不平衡、转子主轴的轴不对称以及倾斜、固定部件刚度消弱，支撑部件的疲劳损伤及支撑部件状态的改变造成推力轴承在运行过程中的受力分配不均，镜板的不平度、推力头松动、支撑部件（弹性油箱）受损，推力瓦油膜破坏导致推力瓦的磨损。