更换新型轴承瓦可提高水轮发电机组的发电效率
2012-06-21
作者：劳西岑
（海南省儋州松涛水利工程管理局）
立式水轮发电机组基本上都采用滑动轴承，轴承瓦大多数是巴氏合金瓦，轴承在发电机组中承受转动系统的径向力和轴向力，对保证机组转动系统空间位置稳定而不发生位移，起着决定性作用。轴承是构成发电机组不可缺少的部件，但它并非是生产、传递、转换能量的部件，如果说更换轴承瓦能提高发电机组的效率，或许不少读者会有质疑。确实，发电机组的轴承瓦因磨损、烧坏或其它原因而更换同一类型的轴瓦，发电效率是不会有什么改变的，但是如果更换的是新型材料制成的弹性金属塑料瓦，由于两种瓦的物理性质不同磨擦力不同，提高机组发电效率是明摆的事实。
1 实例
海南松涛工管局南丰水电站是松涛水库出库口电站，装机3台总容量25MW，其中3#机是扩建机组，水轮机为HLA244-LJ-165，发电机为SF-5000/20-3250，额定功率5MW。该机组自1994年7月13日投产发电起就发现机组下导瓦（巴氏合金瓦）温度过高，满负荷下运行经常发预告信号，温度经常维持在60℃以上，Z高曾经达66℃。尽管机组检修安装完全符合技术规定，且对轴承的冷却供水管进行改进，但轴承运行温度过高的现象仍无法消除，电站几经探讨终于在2005年与我国北方某光电技术有限公司订购了新型材料制作的改进型弹性金属塑料瓦，并于2005年11月底把3#机组上、下导、推力、水导的巴氏合金瓦全部更换为新型塑料瓦，机组换瓦后的运行效果令人相当满意。表1～3是3#机组更换轴承瓦后与换瓦前近似工况下，机组运行出力、温度、摆度测量的比较表。
表1 轴瓦Z高温度对比
表2 机组在相近工况下的出力对比
表3 机组在相同出力（5000kW）下摆度、振动对比
2 分析
由表1～3的数据比较可知，在基本相同的工况下，换瓦后机组的轴承瓦温下降明显，降幅17～22℃。运行稳定性提高，摆度减小0.01～0.02mm，振动减少0.01mm。发电出力增加150～170kW，表明发电机效率提高。更换轴承瓦为何发电机效率会提高呢？原来弹性金属塑料瓦是由氟塑料经弹性金属丝复合镶嵌、钎焊在钢瓦基上形成的复合轴承瓦，它的摩擦系数为0.04～0.08，而巴氏合金瓦的摩擦系数为0.15～0.20，在相同压力下，摩擦系数小摩擦力也小。由于机械损耗摩擦力减少，在其它条件不变的情况下，相当于输出功率增加，因此发电机组的效率提高。
3 结论
从南丰电站3#机更换轴承瓦后的发电运行结果看，塑料瓦有不少优点：
·降低轴承温度；
·提高运行稳定性；
·提高发电效率；
·减轻检修工作强度，因为它无需研刮轴瓦等。
这里面提高发电效率Z值得我们重视，因为同一台发电机组，在同一水头，同导叶开度（即过水流量相同）的工况下，机组的发电出力增加了150～170kW，即该发电机组发电效率约提高3%，表明水能源的利用率提高了。从经济上看，一年发电运行以6720h计，可增加发电量约1008MWh，以上网电价0.25元/kWh计，可增收约25万元，而更换塑料瓦约花费13万元，当年收益约12万元。由此可知立式水轮发电机组更换新型弹性金属塑料瓦可提高机组发电效率，应是中小型水电站挖潜增效的一条捷径。
