水电机组推力轴承与导轴承运行稳定性分析
摘要文章依据多年从事发电机检修与维护工作的经验，主要针对大型水电机组推力轴承与导轴承的运行稳定性及故障原因，结合水电厂实际运行情况，并按照电力系统实施状态检修的目的和要求，为推力轴承与导轴承的安全、稳定运行提供了可靠、有效的保障。

【关键词】大型水电机组；推力轴承；导轴承；运行稳定性；分析
1问题的提出
水轮发电机推力轴承是一种承受整个水轮发电机组转动部分重量以及轴向水推力的滑动轴承，发电机组的导轴承是承受发电机组转动部分的径向机械不平衡力和电磁不平衡力，维持机组主轴在轴承间隙范围内稳定运行。

其工作性能的好坏，将直接影响机组的安全、稳定运行。

据有关统计资料，约50%～60%的故障出自运行机组推力轴承及导轴承的原因，从而将其列为可靠性程度较低的重要部件。

2 影响推力轴承运行稳定性的基本原因
水轮发电机组在运行过程中，在转动部件与轴瓦之间（即推力瓦与镜板之间）会形成一层楔形油膜，油膜的存在，一方面起着传递负荷的作用，另一方面则使摩擦面（推力轴承推力瓦与镜板）之间不发生直接接触。

这种油膜的存在和最小油膜的保持是推力轴承运行稳定性的保证。

这种油膜厚度的存在与保持是推力轴承负荷、推力轴承结构以及机组的结构和机组的运行特性均有密切关系。

一旦油膜破坏，就会导致推力瓦与镜板的磨损以至于事故停机。

推力轴承故障的原因：经查证有关资料表明，推力轴承运行故障主要有三个方面的原因：一是推力轴承本身机构尺寸不合理或加工制造质量不够；二是机组运特性不良；三是安装、检修和运行管理不善。

2.1 机组运行特性对推力轴承的影响
水电机组属于低转速机械设备，影响机组运行稳定性的水力干扰、机械干扰、电磁干扰都在不同程度上影响推力轴承运行的稳定性。

转子的动不平衡、转子主轴的轴不对称以及倾斜、固定部件刚度消弱，支撑部件的疲劳损伤及支撑部件状态的改变造成推力轴承在运行过程中的受力分配不均，镜板的不平度、推力头松动、支撑部件（弹性油箱）受损，推力瓦油膜破坏导致推力瓦的磨损。

2.2 水轮机汽蚀现象严重对推力轴承的影响
水轮机转轮在运行过程中存在着由于空腔汽蚀、蜗带汽蚀以及间隙汽蚀对转轮等机械部件的机械、化学、电化破坏，当这种破坏对水轮机转论产生的磨损严
重时，往往会引起水轮机转轮不均匀受力以及导叶、蜗壳、尾水管水流分布发生变化，强大的水压脉动和空腔脱流会造成机组的强烈振动和摆度增大，从而严重影响推力瓦的润滑特性。

2.3 安装和运行管理的影响
（1）在水轮发电机组的安装过程中如果导轴承的间隙调整不当，机组的轴线不垂直度加大造成的机组摆度过大，镜板和推力头没有控制在合理的范围（≤0.02mm/m）之内等，加剧了推力轴承运行条件的恶化，引起运行中机组推力轴承镜板镜面的颤动，在轴承中产生脉动导致推力瓦瓦面与刚体分离并剥落。

（2）机组启动与停机时，推力瓦单位负荷增加，造成推力轴承运行自然老化，润滑油变质，造成镜板镜面的磨损，从而使镜板镜面粗糙度加大，严重时造成摩擦系数加大，油膜破坏或推力瓦与镜板严重磨损。

3 影响导轴承运行稳定性的基本原因
一般机组导轴承的主要标志是：能够形成足够的油膜厚度，瓦温应在规定的范围之内；循环油路畅通；冷却效果良好；轴瓦间隙应满足设计要求；油槽密封合理，不甩油。

导轴承运行的稳定性将直接影响推力轴承运行的稳定，若导轴瓦与轴领间隙调整不合理，会使机组的摆度增大，增加了导轴瓦的磨损，严重时会造成烧瓦以至于停机事故的发生。

另外导轴承运行的不稳定性还主要来源于机组轴线调整的不合理。

当轴线调整不合理时会引起两种振动，即弓状回旋、摆振。

机组轴线调整为：将机组的轴线、机组中心线、机组的旋转中心线、机组的轴线调整应尽可能使上述三条线重合，但在实际安装检修中，不可能使三条线完全重合，但应尽量调整至允许的偏差范围之内。

当轴线调整合理时，主轴在旋转过程中将不产生摆度。

4 机组振动对轴承的影响
机组的振动根据不同的特征可分为不同的类型。

按照振动的起因可分为：机械振动、水力振动、电磁振动。

按照振动的方向可分为：横向振动（摆动）、垂直振动。

按照机组振动的部位可分为：轴振动、支座（轴承、机架）振动和基础振动。

在此其中，轴振动在机组振动中占有突出地位，轴振动有两种形式，即弓状回旋、摆振。

影响机组振动的原因是比较复杂的，有流道内的水压脉动，机组转频造成的
机械不平衡及电磁力等，因此在机电设备制造时应提高机组制造和安装时的精度，应尽量减小机组振源振动的幅度。

当机组振动增加时，将增大推力轴承及导轴承的磨损，从而影响机组各部轴承的稳定运行。

消除振动的措施：一般机组的振动主要是由于水轮机的方面引起的，所以消除振动的措施一般主要是以水轮机方面考虑。

由于水力因素引起的振动应采用尾水管十字架补气（十字架可以破坏尾水管内的旋流，从而减小压力脉动）或强迫补气（尾水水位较高时，自然补气无法实现时，采用强迫补气）；通过主轴中心孔向转轮下补气；当水位增加，水头较高而水轮机固定止漏环间隙小时，应适当加大固定止漏环的间隙，尽量消除偏心现象；通过运行维护工作，掌握水轮机的振动区后，在没有采取任何消振措施时应尽量避免机组在振动区域内长期运行；如属机械原因引起的振动应分别通过调整机组轴线或调整导轴承导轴瓦间隙及调整推力受力等方法，以避免或减小机组的振动。

5 轴承损耗的影响
水轮发电机组的轴承损耗一般包括推力轴承的摩擦损耗和油槽中油流扰动损耗及导轴承的摩擦损耗。

轴承损耗一般主要与机组的推力负荷F、推力瓦的单位压力P、推力瓦的块数m和面积A、转子的重量G、机组的额定转速ne、发电机的空气气隙的平均密度B、主轴的摆度ζ以及轴承冷却润滑的效果等因素。

为降低这些损耗应适当提高水轮发电机的效率η，效率η高则内部损耗底，效率η底则说明内部损耗高。

一台发电机的效率值与发电机的机构形式、额定容量Se、额定转速ne及冷却方式等因素有关。

6 结语
（1）大型水电机组的推力轴承、导轴承运行的稳定性将直接影响到机组的安全、经济运行。

（2）根据推力轴承及导轴承运行情况，分析了推力轴承及导轴承产身不稳定运行存在的一般因素。

（3）通过对推力轴承及导轴承运行稳定性分析，以便在水电机组的检修过程中分析并寻求解决的最好办法。

参考文献：
[1]刘晓亭，刘昱《大型水电机组稳定性及故障诊断》.
[2]甘肃省电力工业局编《水轮发电机组运行技术》.
[3]林亚一《水轮发电机组的安装与检修》.。