弹性金属塑料瓦在火电厂循环水泵中的应用_梁广兴

收稿日期 2009 11 30 弹性金属塑料瓦在火电厂循环水泵中的应用 梁广兴 广东省粤电集团公司沙角 A 电厂 广东 东莞 523908 摘要 为解决火电厂汽轮机循环水泵巴氏合金推力瓦易出现磨损 温度偏高甚至被烧损等故障的问题 在分析 了弹性金属塑料瓦技术性能的基础上 提出以弹性金属塑料瓦代替巴氏合金瓦的技术改造方案 以沙角 A 电厂 4 号机组 7 号循环水泵推力瓦的技术改造为例 介绍了安装弹性金属塑料瓦时应注意的问题 报警与事故停机温 度整定方法 并对改造前后推力瓦的技术性和经济性进行了比较 改造后的运行情况表明 采用弹性金属塑料瓦 代替巴氏合金瓦能有效地降低推力瓦的温度 减少设备可能出现故障的风险 提高设备运行的安全性和可靠性 关键词 弹性金属塑料瓦 推力瓦 循环水泵 中图分类号 TK264 1 文献标志码 B 文章编号 1007 290X 2010 02 0057 03 Application of Elastic Metallic Plastic Segment in Circulating Water Pump of Thermal Power Plant LIANG Guang xing Shajiao A Power Station of Guangdong Yudean Goup Co Dongguan Guangdong 523908 China Abstract On account of the fact that Babbitt thrust bearing shoe of turbine circulating water pump in thermal power plant easily suffers abrasion high temperature or even burnout etc the technical property of elastic metallic plastic segment is analyzed and the technical transformation scheme replacing Babbitt segment with elastic metallic plastic segment is offered Citing the transformation of No 7 circulating pump thrust bearing shoe of Unit 4 in Shajiao A Power Station matters needing attention while installing elastic metallic plastic segment as well as alarm and emergency shutdown temperature setting are described The technical performance and economical efficiency of thrust bearing shoe before and after the transformation are compared Operation afterwards shows that replacing Babbitt segment with elastic metallic plastic segment can efficiently lower the temperature of thrust bearing shoe reducing fault risks of equipment and improve the operation security and reliability of equipment Key words elastic metallic plastic segment thrust bearing shoe circulating water pump 推力轴承是发电厂汽轮机循环水泵组的重要结 构部件 其运行性能的好坏将直接影响水泵组乃至 整台发电机组的安全运行水平 现役火电厂循环水 泵组的推力轴承一般采用巴氏合金瓦 俗称钨金瓦 结构 其运行故障率较大 发生轴瓦磨损 温度超 标和烧瓦等故障并不鲜见 据了解 目前国内水电 厂水轮机的推力瓦中 已经广泛采用弹性金属塑料 瓦代替传统的巴氏合金瓦 弹性金属塑料瓦代的运 行性能大大优于巴氏合金瓦 可以有效地解决推力 瓦的烧瓦问题 为提高循环水泵组的可靠性和安全 性 并考虑到立式循环水泵组在结构和转速上与水 电厂水轮机组类似 广东省粤电集团公司沙角 A 电厂开始尝试采用弹性金属塑料瓦对循环水泵推力 瓦进行技术改造 1 巴氏合金瓦易烧损的原因分析 传统的巴氏合金滑动轴承在运行中难以避免出 现瓦温偏高 合金磨损 甚至烧瓦等故障 自 1987 年投产以来 沙角 A 电厂循环水泵曾发生十 几起轴瓦磨损和烧瓦故障 经分析 故障原因主要 有以下几个方面 第 23 卷 第 2 期广 东 电 力Vol 23 No 2 2010 年 2 月GUANGDONG ELECTRIC POWERFeb 2010 a 巴氏合金推力瓦修刮工艺不当 在检修时 应对巴氏合金推力瓦进行刮瓦 研瓦 挑花等工序 研 刮推力瓦要求与推力瓦的接触达 3 5 点 cm 2 接触面积大于 70 1 为达到质量要求 检修中 需要花费较多的时间和精力 但这往往会与检修特 别是抢修进度要求相冲突 挑花的目的是要产生储 油坑 虽然只是辅助工序 但该工艺最难控制 要 求刀花排列均匀 整齐并相对错开 刀花最深点基 本控制在下刀处和刀花中部之间 刀花最深处控制 在 0 03 0 05 mm 之间 下刀处为缓弧 能熟练 掌握这些工艺技能的电厂检修人员越来越少 因研 瓦 刮瓦 挑花的工艺不当而造成水泵启动后立刻 烧瓦的故障时有发生 2008 年沙角 A 电厂就出现 了 3 起此类故障 b 巴氏合金质量不好 当采用顺应性和抗咬 合性不良 结构不均匀的巴氏合金推力瓦时 容易 出现破裂 烧损和瓦温升高等故障 c 油质不佳 油中有杂质或油中带水 推力 瓦温就会快速上升 d 油冷却器冷却效果不好 冷却器堵塞甚至 断水 造成推力瓦温度上升或者烧瓦 e 巴氏合金推力瓦还有一个不好的特性 就 是当某一块轴瓦烧损时 不仅其它轴瓦超过自身所 能承受的负荷 而且很快还会把溶化的巴氏合金带 到下一块轴瓦 堵塞其进油 因而引起各块轴瓦都 烧损 所以当发现巴氏合金推力瓦温度快速上升 时 往往来不及停泵 就已经烧瓦了 2 弹性金属塑料瓦的优越性 弹性金属塑料瓦是一种以聚四氟乙烯塑料与青 铜丝簧在一定的温度和高压下压制成 具有一定弹 性模量的复合材料 施工时将青铜丝簧焊接在推力 瓦的钢制瓦坯上 其覆盖层外表面的纯氟塑料层厚 度一般为 1 5 2 5 mm 聚四氟乙烯的弹性模量 比钢小 2 个数量级 为 1 4 10 3 MPa 加上青铜 丝簧弹性层的厚度达 6 8 mm 有 0 1 0 12 mm 的弹性变形空间 因此弹性金属塑料瓦能改善推力 瓦的机械和热力性能 保持塑料瓦面不变形或者变 形较少 使瓦面的比压 温度和油膜分布比较均匀 从而使推力瓦处于最佳承载动压状态 并能承受任何 瞬变的外界波动干扰 保证轴承运行稳定 可靠 与传统的巴氏合金瓦相比 弹性金属塑料瓦的 优越性有 a 摩擦系数很小 静摩擦系数只有 0 02 为 巴氏合金瓦的 1 5 1 3 由于聚四氟乙烯塑料与 钢的摩擦系数只有 0 04 0 08 仅为巴氏合金瓦 的 30 左右 摩擦损耗显著减少 聚四氟乙烯与 油之间的粘滞性小 增大了进油边的进油量 从而 保证液体摩擦稳定 散热条件好 降低推力瓦 温度 b 磨耗量很小 仅为巴氏合金瓦的 1 50 c 磨损消耗的功率较小 仅为巴氏合金瓦的 70 80 d 耐压 耐温能力较强 几乎不存在烧瓦问 题 甚至可在冷却器断水情况下运行 e 不需要轴绝缘 因为弹性金属塑料瓦本身 有电气绝缘性能 f 安装 检修方便 省略了研 刮 挑花等 工艺 3 弹性金属塑料瓦在循环水泵组中的应用 2009 年 4 月 沙角 A 电厂 4 号机组 7 号循环 水泵大修中首次应用弹性金属塑料瓦代替原来的巴 氏合金推力瓦 大修结束至今 运行状况良好 瓦 温降低了 13 3 1 改造安装中的注意事项 在改造安装中需要注意以下事项 a 检修过程中严禁对弹性金属塑料瓦面进行 任何研 刮等工序 b 安装前用酒精或汽油清洗弹性金属塑料瓦 清洗时注意防止硬物划伤塑料瓦表面 若瓦面被碰 撞 划伤 应将凸起部分修平滑 c 弹性金属塑料瓦对油质清洗度要求较高 润滑油应经过严格过滤 否则会影响塑料瓦的使用 寿命 d 镜板光洁度要求较高 要求无划痕或只有 轻微划痕 即使有划痕 边缘也不能凸起 对于划 痕较重的地方用 W5 金相砂纸加透平油作局部处 理 如果划痕较多 应用研磨机和研磨膏进行处 理 镜板的光洁度要求在 0 3 0 4 m 以上 如 果人从正面看镜板 人的五官轮廓应基本能看清 若用手电筒照镜板 能看清灯泡的轮廓就可以了 e 镜板平面度和平行度 推力瓦的受力调整 盘车方式等检修标准和工艺与巴氏合金瓦相同 58广 东 电 力第 23 卷 3 2 报警与事故停机温度整定 改造中弹性金属塑料瓦使用的是原巴氏合金瓦 的旧瓦基 温度传感器同样安装在金属瓦基中 沙 角 A 电厂循环水泵巴氏合金推力瓦允许在 65 以 下长期运行 瓦温至65 时报警 瓦温至 75 时 停机 而弹性金属塑料瓦耐温要比巴氏合金瓦高 5 左右 但考虑到塑料瓦导热性差 其导热系数约 为巴氏合金瓦的 1 130 瓦表面与瓦体温度差较 大 瓦面与瓦体温差为 20 30 而且导热速度 较慢 所以不对报警温度与事故停机温度进行调 整 运行中 应主要监视瓦温的变化幅度 以循环 水泵组瓦温的变化规律来控制瓦温 从而保证机组 的安全运行 3 3 弹性金属塑料瓦与巴氏合金瓦的性能比较 根据文献 2 以及本次改造的经验 对弹性金 属塑料瓦与巴氏合金瓦的主要特性进行了比较 数 据见表 1 表 1 弹性金属塑料瓦与巴氏合金瓦主要特性比较 对比项目弹性金属塑料瓦巴氏合金瓦 摩擦系数0 04 0 080 15 0 2 瓦面研刮不需要需要 抗压强度 MPa10 7 实际运行瓦内温度 22 5540 70 油膜允许温度 11090 电动机空载惰走 时间 min 84 油冷却器允许断水 时间 30 min 甚至几小时 15 min 故障扩大可能性一块瓦烧损不影响其余瓦 一块瓦烧损就 全台瓦烧损 盘车条件涂透平油 需 4 人完成 涂凡士林 需 8 人完成 镜板允许波浪度 mm 0 15 0 08 瓦间负荷比 1510 使用寿命 年运行 5 000 h 启停 500 次 使用寿命 20 年 无明 确规 定 一般几年 4 效益分析 4 1 技术性 4 1 1 降低推力瓦温度 近年来 当夏季用电高峰期来临时 火电厂的 安全生产形势一般都比较紧张 由于电动机铁心属 风冷冷却方式以及轴承冷却水随气温的升高而升高 等原因 循环水泵推力瓦在夏季经常出现温度偏高 而报警等现象 严重威胁机组的安全 7 号循环水 泵更换为弹性金属塑料瓦后 瓦温保持在 42 左 右 比同期其它循环水泵组瓦温低 13 16 4 1 2 允许短时断水运行 弹性金属塑料瓦能在短时断水的条件下运行 允许断水运行 30 min 甚至几小时 4 1 3 提高推力轴承的运行可靠性 对于巴氏合金推力瓦 当一块轴瓦烧损时 不 仅其它轴瓦超过自身所能承受的负荷 而且很快把 溶化的巴氏合金带到下一块轴瓦 堵塞其进油 因 而引起各轴瓦都烧损 采用弹性金属塑料瓦后 当 某块瓦受损时 它不会扩展 殃及到其余各瓦 而 且其它轴瓦具有足够的承载力承担所增加的负荷 因而也就提高了推力轴承运行的可靠性 4 2 经济性 采用弹性金属塑料瓦后 由于不需对推力瓦进 行研 刮等处理 减少了因修刮推力瓦不当而造成 水泵启动时烧瓦的风险 并且减少了检修工作量 另外 弹性金属塑料瓦与巴氏合金瓦的价格相差无 几 但弹性金属塑料瓦的使用寿命长 是巴氏合金 瓦的 3 4 倍 因而更换 1 套弹性金属塑料瓦的费 用实际上只是巴氏合金瓦的 1 4 1 3 5 结束语 综上所述 从目前情况看 弹性金属塑料瓦在 沙角 A 电厂循环水泵组中的改造应用是成功的 这次对循环水泵推力瓦的更新换代不仅可行 也很 有必要 可以大大提高设备运行的安全可靠性 参考文献 1 DL T 817 2002 立式水轮发电机组检修技术规程 S DL T817 2002 Technological C