刘元峰，何鸿翔，吴一凡
（1.广东能源集团新丰江发电公司检修部，广东河源 517099；
2.华中科技大学土木与水利工程学院，湖北武汉 430074）
水导轴承系统是水轮发电机组的重要部分，而水导瓦温对机组安全稳定运行至关重要［1－3］。广东省能源集团流溪河发电公司安装有4台水轮发电机组，日常运行过程中机组经常发生水导瓦温高问题。为了彻底解决此类问题，保证电厂机组安全稳定经济地运行，创造出更高经济效益，亟需提出简单高效的解决方案［4－5］。
因此，本文通过分析处理，最终成功地解决了水导瓦温高的问题。
广东省能源集团流溪河发电公司安装有4台装机容量为12 MW的水轮发电机组，发电机型号为TS－260／135－12，水轮机型号为HLA553－LJ－140，额定转速为500 r／min，设计水头为97.5 m。水导轴承采用筒式钨金瓦结构，水导轴承油循环方式为冷油由旋转油盆从瓦面斜油沟上升，带走水导瓦热量，进入水导冷油器冷却后，溢流至水导旋转油盆。
该公司4台机组经常发生水导高瓦温问题，导致检修频繁，水导高瓦温导致的检修如表1所示，严重浪费人力和物力，影响到水电机组的等效可用系数和稳定运行。
表1 流溪河发电公司4台机组近10年水导瓦温高处理统计
2017年以前，当发生水导瓦温高时，处理思路主要如下：
1）怀疑盘车摆度会变大，每次抢修均进行机组重新盘车，将水导摆度处理至合格范围内；
2）将筒式水导瓦通过在把合面加描图纸的方法，增大水导瓦总间隙；
3）将上、下导瓦间隙适当放小，以减轻水导瓦的负担；
4）水导瓦瓦面修刮，以增大接触面，减小局部发热的可能性；
5）提高水导轴承油循环速度，增加冷却水压力，提高冷却效果；
6）进行机组动平衡试验，使下机架水平振动值小于上机架水平振动值，以减小水导径向力。
但经过上述的处理思路，通过检修或抢修都未能彻底解决水导瓦温度高的问题。
通过详细调查和分析发现流溪河4台机组在2000年左右增容改造以前水导轴承的油循环形式为毕托管式（如图1所示），之后才是现在的油循环方式。通过专家的可行性研究，发现毕托管式油循环方式优于当前的油循环方式。
2016－11－16日，采用热成像仪分别对水导轴承附近各处温度进行了测量，测量结果如表2所示。根据表2的测量温度，发现水导冷油器冷却效果不佳，应改变油循环方式，改造水导轴承为毕托管式循环方式。
表2 水导轴承附近各处温度℃
2017年上半年分别于3月17日、3月24日和4月19日进行了3号机组B修、2号机组C修和4号机组B修。3台机组检修后三导瓦温记录如表3所示。
表3 3台机组修后的水导瓦温℃
首先进行3号机组B级检修，检修后开机时由于担心水导瓦温较低，主轴密封只安装了三层盘根（正常可压进四层盘根），漏水较大，试运行正常后，进行了主轴密封漏水大处理，只是将压紧螺丝收紧了一些，漏水仍然很大，但顶盖排水压力不大，所以没有再加第四层盘根。然后进行2号机组C级检修，因为水导轴承与主轴密封没动，上、下导瓦间隙只做局部调整，检修前后，三导瓦温相差不大，水导瓦温在合理范围内。
最后进行4号机组B级检修，汲取了3号机组B修时主轴密封漏水较大的教训，主轴密封安装了四层盘根，开机空转1小时后水导瓦温达到55℃，进行停机处理。将上、下导瓦总间隙分别调小0.02 mm，然后再开机空转，3 h水导瓦温度基本稳定在56℃，最后在满负荷运行3 h左右，水导瓦温度接近60℃，而且有微小上升的势头。
受到3号机组B修后开机水导瓦温较低和用热成像仪测出卡环下方轴段温度较高的启发，水导瓦温高的原因主要有两个：
1）水导轴承油循环冷却系统冷却不够充分；
2）主轴密封漏水较小，主轴密封在运行过程中摩擦产生的热量，使旋转油盆下部主轴发热，产生的热量加剧了水导轴承的热量汇聚。
为了解决旋转油盆上冷油温度较高问题，一方面可以利用水导轴承冷油器冷却热油，另一方面可以利用外部冷却的方式。本方法通过从水轮机层接一条胶管，对着旋转油盆底部冲水，喷水装置安装示意图如图2所示，10 min后，水导瓦温从60.5℃下降至54℃，降温效果比较明显。因此，在停机状态下，对其他3台机组安装喷水装置，采用固定管路方式对旋转油盆底部进行外部喷水降温，当水导瓦温达到56℃时投入此喷水装置。自从加装该喷水装置后，解决了长期困扰业主和检修方的水导瓦温高难题。
因此，本文提出的解决水导瓦温高设备缺陷问题的方法是：
1）适当增加主轴密封漏水量，减少主轴密封运行时产生的热量；
2）改变冷却系统的循环形式，上油管将热油直接引入上油盆，经冷却后的冷油由瓦面自重流入旋转油盆，提高油量循环效率，从而提高对水导瓦面的冷却效果；
3）加装外部冷却装置，对水导瓦进行物理降温。
水导瓦温高是长期困扰水电机组检修方的一项难题。本文采用的解决思路是：适当增加主轴密封漏水量，减少主轴密封运行时产生的热量；
以及采用毕托管式油循环方式，提高循环油量，增加对瓦面的冷却效果；
此外，通过加装外部冷却装置，对水导瓦进行物理降温。用这种方法成功地解决了流溪河水电站高转速立式水轮发电机组水导瓦温高的设备缺陷问题。