更換新型軸承瓦可提高水輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率
2012-06-21
作者：勞西岑
（海南省儋州松濤水利工程管理局）
立式水輪發(fā)電機(jī)組基本上都采用滑動軸承，軸承瓦大多數(shù)是巴氏合金瓦，軸承在發(fā)電機(jī)組中承受轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的徑向力和軸向力，對保證機(jī)組轉(zhuǎn)動系統(tǒng)空間位置穩(wěn)定而不發(fā)生位移，起著決定性作用。軸承是構(gòu)成發(fā)電機(jī)組不可缺少的部件，但它并非是生產(chǎn)、傳遞、轉(zhuǎn)換能量的部件，如果說更換軸承瓦能提高發(fā)電機(jī)組的效率，或許不少讀者會有質(zhì)疑。確實，發(fā)電機(jī)組的軸承瓦因磨損、燒壞或其它原因而更換同一類型的軸瓦，發(fā)電效率是不會有什么改變的，但是如果更換的是新型材料制成的彈性金屬塑料瓦，由于兩種瓦的物理性質(zhì)不同磨擦力不同，提高機(jī)組發(fā)電效率是明擺的事實。
1 實例
海南松濤工管局南豐水電站是松濤水庫出庫口電站，裝機(jī)3臺總?cè)萘?5MW，其中3#機(jī)是擴(kuò)建機(jī)組，水輪機(jī)為HLA244-LJ-165，發(fā)電機(jī)為SF-5000/20-3250，額定功率5MW。該機(jī)組自1994年7月13日投產(chǎn)發(fā)電起就發(fā)現(xiàn)機(jī)組下導(dǎo)瓦（巴氏合金瓦）溫度過高，滿負(fù)荷下運行經(jīng)常發(fā)預(yù)告信號，溫度經(jīng)常維持在60℃以上，Z高曾經(jīng)達(dá)66℃。盡管機(jī)組檢修安裝完全符合技術(shù)規(guī)定，且對軸承的冷卻供水管進(jìn)行改進(jìn)，但軸承運行溫度過高的現(xiàn)象仍無法消除，電站幾經(jīng)探討終于在2005年與我國北方某光電技術(shù)有限公司訂購了新型材料制作的改進(jìn)型彈性金屬塑料瓦，并于2005年11月底把3#機(jī)組上、下導(dǎo)、推力、水導(dǎo)的巴氏合金瓦全部更換為新型塑料瓦，機(jī)組換瓦后的運行效果令人相當(dāng)滿意。表1～3是3#機(jī)組更換軸承瓦后與換瓦前近似工況下，機(jī)組運行出力、溫度、擺度測量的比較表。
表1 軸瓦Z高溫度對比
表2 機(jī)組在相近工況下的出力對比
表3 機(jī)組在相同出力（5000kW）下擺度、振動對比
2 分析
由表1～3的數(shù)據(jù)比較可知，在基本相同的工況下，換瓦后機(jī)組的軸承瓦溫下降明顯，降幅17～22℃。運行穩(wěn)定性提高，擺度減小0.01～0.02mm，振動減少0.01mm。發(fā)電出力增加150～170kW，表明發(fā)電機(jī)效率提高。更換軸承瓦為何發(fā)電機(jī)效率會提高呢？原來彈性金屬塑料瓦是由氟塑料經(jīng)彈性金屬絲復(fù)合鑲嵌、釬焊在鋼瓦基上形成的復(fù)合軸承瓦，它的摩擦系數(shù)為0.04～0.08，而巴氏合金瓦的摩擦系數(shù)為0.15～0.20，在相同壓力下，摩擦系數(shù)小摩擦力也小。由于機(jī)械損耗摩擦力減少，在其它條件不變的情況下，相當(dāng)于輸出功率增加，因此發(fā)電機(jī)組的效率提高。
3 結(jié)論
從南豐電站3#機(jī)更換軸承瓦后的發(fā)電運行結(jié)果看，塑料瓦有不少優(yōu)點：
·降低軸承溫度；
·提高運行穩(wěn)定性；
·提高發(fā)電效率；
·減輕檢修工作強度，因為它無需研刮軸瓦等。
這里面提高發(fā)電效率Z值得我們重視，因為同一臺發(fā)電機(jī)組，在同一水頭，同導(dǎo)葉開度（即過水流量相同）的工況下，機(jī)組的發(fā)電出力增加了150～170kW，即該發(fā)電機(jī)組發(fā)電效率約提高3%，表明水能源的利用率提高了。從經(jīng)濟(jì)上看，一年發(fā)電運行以6720h計，可增加發(fā)電量約1008MWh，以上網(wǎng)電價0.25元/kWh計，可增收約25萬元，而更換塑料瓦約花費13萬元，當(dāng)年收益約12萬元。由此可知立式水輪發(fā)電機(jī)組更換新型彈性金屬塑料瓦可提高機(jī)組發(fā)電效率，應(yīng)是中小型水電站挖潛增效的一條捷徑。
