小型竖井贯流式水轮机轴承改造的探讨

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摘要：在轴承形式之中，小型卧式贯流机组中所存在的滚动轴承本身由于结构方面的原因，导致在使用过程中极易出现损坏的可能性，并且其主轴的密封也会由于多方面因素的破坏而失去效用，检修频繁、安装拆卸难度大等因素，都是小型卧式贯流机组滚动轴承所存在的缺陷。因此，必须要针对该轴承形式来进行强化，促使其检修要求降低，安装、拆卸更加便捷。本篇文章主要针对小型竖井贯流式水轮机轴承的改造进行了全面详细的探讨，以期为小型卧式贯流机组滚动轴承的质量提升提供参考。

关键词：贯流式机组；滚动轴承；滑动轴承；主轴密封；骨架油封

在竖井贯流式水轮机组轴承之中，其自身由于多方面因素，在运行的过程中极易遭受到损坏，而也正是由于损坏的频率高，就不得不对检修的周期进行缩短，这从成本以及安全性方面来说，都造成了直接的影响。下文主要针对小型竖井贯流式水轮机轴承改造进行了全面详细的探讨。

1 概况

2 运行、检修存在的主要问题

（1）在机组正式投入运行之后，其推力轴承在这一过程中所呈现出的温度大约为80℃-90℃，而机组本身在200kw-300kw状态下进行运行的过程中，其轴承的温度则为65℃-70℃。在对大量的温度数据进行对比分析之后，能够明显的发现，导致这类现象的主要原因，可能是由于机组之中所选择的推力轴承型号偏小的因素所导致。在这样的情况下，该机组运行了3-6个月之后就有可能会出现损坏。在针对轴承进行相应的检修过程中，能够明显看到推力滚子在长久运行之后已经出现了被磨小的现象，无论是轴承自身的间隙还是轴承的轴线，都出现了较大实幅度的变化，整个机组本身在运行过程中的轴线同心度都受到了极大的影响，时常会出现轴承温度迅速升高以及齿轮箱体声音异常等现象；甚至还发现部分滚子已经出现了粘连现象，失去了自由度；更为严重的情况在于，在极少数情况下，轴承、外壳两个部分的温度达到了数百度，并且通过肉眼能够明显的看到金属发红的现象。

1-推力圆锥滚子轴承；2-圆柱滚子导轴承；3-骨架油封；4-盘根密封

图1 推力及导轴承结构示意图

（2）主轴在进行密封的过程中，通常都是利用盘根或者是骨架的油封串联组合形式来完成串联组合。但是这类型的封装技术，在使用仅仅6-9个月之后便出现了磨损的现象，大量的渗水进入到轴承之中，内部的黄油在这一过程中被逐渐冲走。而在轴承本身的环境被破坏之后，其轴承呈现出了烧粘连、过渡磨损的现象，直接导致其自身的轴线也受到较大的影响，叶片本身的转轮室松散。此外，由于近转轮侧的轴承本身基本上都是密封在水下的空间之中，在运行的过程中无法及时的进行检修，从而也就不了解轴承本身所出现的损坏程度，如果说出现了损坏，那么就只能够进行大检修，造成大量人力、物力、财力的浪费。

（3）滚动轴承本身在运行的过程中，其内圈本身一般都扣合较紧，对其进行任何操作，都无法切实有效的打开，只能够利用氧乙炔切割方式，才能够将其顺利的取下，无论是安装还是拆卸都极为不便。

3 改造方案

针对运行中的轴承容易损坏问题，加之检修周期只有3～6个月，对轴承部分进行了技术改造。技改的原则是保持原机组的结构形式，水工部分不作改动。由于推力和导轴承中间部分为一个直径只有420mm，长度为2.5m的封闭空间，内部不能布置要安装的部件。竖井尺寸也紧张，在有限的空间内按现有结构进行推力和导轴承改造。

经多种方案探讨比较，决定将原来的滚动轴承改造为滑动轴承。具体布置如图2所示。采用Φ220mm推力径向轴承代替原来的滚动推力轴承，正、反向推力盘与正反推力瓦配合，承受机组的正反向水推力。该轴承采用自吸内冷自循环油轴承，轴承材料为巴氏合金。由于竖井尺寸紧张，不能布置标准的推力轴承箱。受力基础仍用原来的垂直方向机座。水轮机前导轴承Φ220mm，采用氟塑料水轴承。主轴密封采取双骨架油封结构。

1-压力水；2-转轮侧；3-导轴承；4-双骨架油封；5-渗漏排水；6-推力径向轴承

图2滑动推力、导轴承示意图

4 改造后的运行情况

机组推力径向轴承及水轮机前导轴承按设计要求完成了安装调试，正常运行温度在35～45℃，满载时滑动推力轴承最高温度为45℃。机组运行稳定。氟塑料导轴承改造也取得了很好的效果，平均每年磨损量为0.03～0.05mm，检修周期提高到12～15个月。

5 结束语

综上事实，在水轮机运行的过程中，轴承本身起到了极其重要的作用，任何过度高温或者是过度磨损的现象，都有可能会导致机组本身运行出现故障，严重情况下甚至可能导致重大安全事故。因此，必须要针对滚动轴承进行相应的改造和完善，最大限度的避免轴承本身在使用过程中出现故障的可能性，从而达到提升正常运行周期的目的。

参考文献

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[3]叶军，俞永文，翟晓勋.一种立式水轮机主轴支承和密封改进设计的研究与应用[J].中国农村水利水电.2009（08）