弹性金属塑料水导瓦在青铜峡水电站机组的应用

　　摘　要：从弹性金属塑料瓦与钨金瓦相关参数的比较、加工工艺等方面，论述了弹性金属塑料瓦在青铜峡水电站水导轴承中的应用效果及其应注意的问题。
　　关键词：弹性金属塑料瓦；青铜峡水电站；应用
　　1　前言
　　塑料瓦是前苏联在70年代试制成功的，中国自1991年从前苏联引进，并在实践中不断研究完善，目前在技术上已日臻完善和提高，在水电站的大型机组中应用较多，尤其在龙羊峡、葛州坝等大型机组使用成功后，塑料瓦的应用越来越广泛。
　　青铜峡水电站自1995年7#机扩修时，对弹性金属塑料瓦在发电机导轴承中试用后，逐渐地在#2、#3、#4、#5、#6机组的导轴承的推力瓦中进行应用，效果良好。
　　2　水轮机水导轴承简介
　　2.1 水轮机水导轴承的类型及在青铜峡水电站的应用
　　水轮机水导轴承在水电站中应用Z广泛的有3种类型，分别是圆筒式瓦水导轴承，分块式水导轴承，橡胶瓦水导轴承，而这3种类型的水导轴承均被应用于青铜峡水电站机组之中。
　　2.2 3种类型水导轴承的特性
　　圆筒式水导轴承和分块式水导轴承的瓦面材料均为钨金，其润滑方式采用稀油润滑，其润滑介质为透平油，分块式水导轴承相对于圆筒式水导轴承而言，在运行中存在着轴线易变、维护不便等缺点，目前此类型的水导轴承在青铜峡水电站中已被淘汰；橡胶瓦水导轴承的润滑介质为清水，其主要特性是对水质的要求较高，但由于青铜峡水电站机组用水中含沙量较大，致使其磨损加剧，影响着机组的稳定运行。
　　3　弹性金属塑料瓦简介
　　弹性金属塑料瓦是由青铜丝组成的弹性金属与聚四氟乙烯材料在一定温度和压力条件下，形成一个具有一定弹性模量的金属塑料瓦面，由于聚四氟乙烯材料冷却收缩而形成一个“锅巴”形，再经过酸洗、加温、挂锡、加压等工艺过程，把聚四氟乙烯材料钎焊在瓦座上而成。
　　弹性金属塑料瓦的优异特性是由弹性金属塑料瓦面来体现的。其瓦面材料有两种：一种是聚四氟乙烯（纯白色），硬度为HBS48；另一种是改性聚四氟乙烯（灰色），其硬度为HBS56，塑料瓦的硬度要比钨金小，因而塑料瓦较之钨金更容易被划伤。弹性金属塑料瓦的优点：
　　（1）塑料瓦的磨擦系数小，与金属的磨擦系数为0.05-0.10。而钨金瓦与金属的磨擦系数为0.15-0.20，因而塑料瓦容易启动，油膜容易建立，运行相对平稳；
　　（2）塑料瓦的磨损系数小，具有耐磨的优点，提高了水导轴承的运行可靠性；
　　（3）塑料瓦的塑料层有一定的弹性，具有一定的载荷调节能力，可以更好地传递和消除水导轴承的经向振摆力；
　　（4）弹性金属塑料瓦不需要刮瓦和研瓦，减少了检修工作量，缩短了检修时间；
　　（5）改性聚四氟乙烯材料对小颗粒的泥沙具有一定的镶嵌能力，可以减少由于水淹水导而造成的泥沙对瓦面的破坏程度。
　　同时，弹性金属塑料瓦存在以下缺点：
　　（1）导热系数小，导热性较差；
　　（2）塑料瓦发生烧瓦事故，将会污染油质。
　　4　弹性金属塑料水导瓦在青铜峡水电站的实际应用
　　弹性金属塑料水导瓦在青铜峡水电站的具体实施方法是利用现有的轴承体做为弹性金属塑料瓦的瓦胚，（目的有二，一是节约开支，二是可以将变形减少到Z低程度），将弹性金属层钎焊于其上，工艺是将轴承体分为4瓣进行压模和钎焊，为保证压力足够，压模的胎具做成与轴承内径相同的弧度。
　　2003年，弹性金属塑料水导瓦在青铜峡水电站#4机组试用。由于是次应用，在机组试运中重点对水导轴承的瓦温及甩油情况进行实时监测，在将近半个月的机组试运过程中，水导轴承瓦温始终保持在20℃～25℃之间，当时的环境温度在30℃左右，油温保持在20℃左右；机组负载在30MN时，瓦温保持在25℃左右，温升均匀，运行平稳。
　　2004年对水导轴承进行了检查，其间隙与机组扩修时基本一致，瓦面情况良好，无明显磨损。
　　2005年对水导轴承再次进行了检查，其间隙在0.4mm～0.45mm之间，瓦面情况良好，磨损量尚可。
　　通过2年的运行与检查，不难看出，弹性金属塑料瓦在水导轴承中的应用满足机组运行要求。
　　5　应用中注意的问题
　　5.1 加工工艺中应注意的问题
　　由于弹性金属塑料水导瓦瓦面与推力瓦存在很大的差异，其瓦面结构具有弧度，对加工过程中弹性金属层与塑料层结合力的要求，与弹性金属推力瓦完全不同，因此在加工时要对其工艺提出特殊的要求：
　　（1）压模的胎具要做成与轴承体相近的弧度，以利于更好地接触压力；
　　（2）压力应稍大于平面瓦面压制时的压力；
　　（3）塑料层采用改性聚四氟乙烯材料。
　　5.2 运行中应注意的问题
　　水轮机水导轴承是保证机组稳定运行的重点维护设备，而监测瓦温和油温则是保证水导轴承安全运行的重要手段。一般来说，钨金瓦瓦体温度比瓦面温度要低5℃～10℃，但由于其导热系数较大，对温度的反应速度相对较快，短时间内瓦体可以真实反映其温度。而弹性金属塑料瓦的导热系数较小，导热性差，对温度的反应速度慢，有时要滞后20min～30min，改性聚四氟乙烯材料的瓦面与瓦体的温差在20℃～30℃。由于弹性金属塑料瓦具有这种温度传递的迟滞特性，因此在机组运行中所监测的温度并不能真实地反映瓦面温度。青铜峡水电站#4机组水导轴承应用弹性金属塑料瓦后，其温度监测仍然沿用钨金水导轴承的温度检测方法，因此，所测量的温度反映的是瓦体的温度，要比瓦面的温度低20℃～30℃，这一点需要在机组的运行过程中给予高度重视，在温度记录中应考虑这一因素，以便反映出弹性金属塑料瓦的真实温度，给设备技术分析及应用提供可靠的依据，同时也是设备安全运行的重要参考依据。另外，建议将弹性金属塑料瓦的报警温度整定为45℃，停机温度整定为55℃，以保证弹性金属塑料水导瓦的安全运行。
　　6　结束语
　　弹性金属塑料水导瓦在青铜峡水电站#4机组中的成功应用，为该技术在青铜峡水电站其他机组中的应用提供了依据，也为青铜峡水电站设备技术改造提供了可选择的空间。弹性金属塑料瓦在应用中的相关问题，将在不断的推广研究中得到改进和完善。