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300mw同步电动机轴向受力分析 1 推力瓦烧损事故 在江都第四抽水站，上海电机厂生产的tdl3000-40和5250同步收割机配置了7台上海电机厂生产的dtl30-40和5250系列自动收割机。自1977年初竣工投产到1986年7月安全运行10年。1986年7月31日该站4号机在排洪运行中第一次发生推力瓦突然烧损事故。此后,多次发生正常运行机组在排涝运行中推力瓦烧损事故。而且抢修换上备用瓦后,常接连又发生烧损事故。截止1994年,前后发生推力瓦烧损事故10余次之多。由于正确地总结经验教训,精心安装,仔细检查并处理推力瓦的制造缺陷,时至今日,再没有发生烧损事故。现加以总结,希望对其他泵站正确解决这类事故有所补益。 2 推力瓦运行状况恶化,影响油膜厚度和均匀度 (1)江都四站安装了7台ZL30-7型轴流泵,配套电机为TDL3000-40/3250型同步电动机,为当时国内最大的机组。为最大限度地降低电机制造成本,上海电机厂在1600kW电机制造基础上,通过增加电机硅钢片高度,而不改变其他外形尺寸,完成了江都四站3000kW电动机的生产。这样,两种不同功率的电动机采用同一外型尺寸,即同样承载面积的推力瓦。四站的3000kW机组比三站1600kW机组承受的轴向荷载(包括水推力和转动部件自重)增大一倍,转速下降250/150≈1.7倍。 由推力轴承油膜厚度理论计算公式可知:江都四站电动机推力瓦运行状况显然在大大恶化,能够形成的油膜厚度将大大减小,允许镜板挠度和不平度值将大大降低。对推力瓦受力均匀度要求应更高,稍有疏忽,即可能造成油膜破坏,导致轴瓦烧损。 运行油膜厚度理论计算公式为: 式中hmin——轴承允许最小油膜厚度,cm; ymax——镜板最大挠度,cm; Δ——镜板最大不平度,cm; A——推力瓦工作面积,cm2; n——电动机额定转速,r/min; μ——油的动力粘度,kgf·s/cm2; P——推力瓦承受的压力,kg; K1、K2——系数。 (2)江都四站TDL3000-40/3250型同步电动机是文革后期产品,质量存在较大问题。4号机定子线圈和铁心间夹有异物,投运初期曾发生短路击穿事故。推力瓦制造缺陷较多,较严重的有支承凹孔直径偏大,运行中推力瓦可能产生水平移动而影响其受力均匀度,并可能碰限位螺栓,而影响其自由度,使油膜不易形成。另外凹孔支承平面中心有不等直径的锥孔,最大达?10mm。受力后将造成磷铜垫片变形,而导致推力瓦受力不均匀。安装中发现这些缺陷后,努力进行筛选,制造厂因此提供的备用瓦超出正常数量,达30余块之多。尽管如此,仍有不合质量要求的推力瓦,被迫予以使用。这就为以后产生烧瓦事故,以及抢修投运后连续烧瓦留下了隐患。 (3)江都四站电动机在运行初期稳定,1986年以后,排涝运行中陆续发生烧瓦事故的原因在于我国农业体制改革后,农民很少施用绿肥,河道中大量水草随排涝水流汇集于站下,造成拦污栅堵塞变形,过栅水头差高达2.5m左右(最大达4m),而且栅后水位波动异常,水流夹带大量空气,导致机组强烈振动,电动机功率波动双幅值达700kW左右。这种运行工况的恶化是1986年以后屡屡发生推力瓦烧损事故的诱导因素。至于运行工况恶化后,如何诱导有缺陷的推力瓦产生烧损事故的分析,容后详述。 3 江都四站推墙被烧毁 我们将1986～1993年期间江都四站发生的6次烧损事故的简要情况列于表1,由此明显看出: (1) 盘车过程中的烧损事故 1992年12月,7号机大修后,1993年5月7日试运行,仅运行44min便产生推力瓦烧损事故。解体检查,发现镜板不平度(包括挠度在内)达0.15mm,反映在安装摆度记录上的花点,证明在盘车过程中始终是局部瓦受力,检查中未发现其他问题。由于镜板不平度太大,运行中推力瓦轮回过载,造成润滑油膜破坏而烧瓦。可以确认,这次烧瓦的主要原因及安装质量不合格。 (2) 推力瓦再次烧损 1986年8月12日,4号机抢修后,投入试运行,经2h后,推力瓦再次烧损。检查安装记录,质量指标均在合格范围,由于当时认识水平限制,未发现设备缺陷,故认为这一次烧损为不明原因事故。 (3) 推力瓦烧损事故 表1中其余4次推力瓦烧损事故均在运行时间超过72h后,排涝过程中突然烧瓦。其中两次在事故后经检查明确无误地确认系推力瓦制造缺陷引起。一次是5号机抢修后,已历经384h正常运行,1992年7月13日排涝运行中,因瓦温过高自动停机。检查发现推力瓦已烧损,支承凹孔平面中心有大小不等的锥孔,最大达?10mm,孔深也不等,最深超过2mm,如图1。一次是7号机抢修后历经87h正常运行,1992年7月2日排涝运行中推力瓦温过高自动停机。检查发现推力瓦已烧损,支承凹孔孔径超过?60mm,达?62～?65mm,一字形限位螺钉与推力瓦两侧面有明显碰触痕迹