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摘要：多松多水电站#2水轮发电机组推力瓦支撑球面螺栓支座与下部法兰焊缝产生裂纹，通过对焊缝进行返厂处理，并对产生裂纹原因进行分析，制定合理运行方式，避免类似现象继续产生。
关键词：焊缝处理;原因分析;运行措施
概述
我国水轮发电机的布置类型中，立式机组占了很大比重，而推力轴承则是立式机组结构中的重要部件，是机组转动体与固定体直接接触的转动承载的惟一部件，承载机组整个转动部件的径向惯量和轴向推力，它的工作状态直接影响机组的稳定和安全。
多松多水电站位于甘南藏族自治州碌曲县双岔镇亚吉尔村附近的洮河干流上，电站厂房距碌曲县城约60km。电站为低坝无调节引水式电站，装机容量为21MW（3×7MW），安装三台7MW混流式机组，发电机型号SF7000-24/3900，额定水头29.6m，额定流量27.1m?，发电层高程2883.5。电站保证出力（P=85%）为4.95MW，装机年利用小时数为4336h，多年平均年发电量为9106万千瓦时，2011年11月三台机相继发电投运。
多松多电站#2机组在2020年4月检修盘车时，发现推力瓦支撑球面螺栓支座与法兰焊缝有裂纹，继续拆除推力头，检查发现镜板有磨痕，其表面平整度差，现场判断需对推力瓦支撑球面螺栓托盘、镜板、推力瓦支撑球面螺栓等返厂进行处理，方能回装投运。通过运行单位和检修单位会商确定一方面安排对推力瓦支撑球面螺栓承重支座、镜板、推力瓦支撑球面螺栓等返厂加工处理，另一方面对此问题进行分析研究。
1.推力头支撑球面螺栓及支座结构情况
推力轴承的组成和作用：水轮发电机推瓦承受机组转动部分的全部重量和水流的轴向力，并传递给荷重机架。它由推力头、镜板、推力瓦、轴承座、油槽及冷却器等部件组成。推力头、镜板随主轴旋转，推力瓦做成扇形分块式，为轴承座所支撑。
支撑球面螺栓：推力瓦由推力瓦托盘与头部为球面的支撑螺栓支承，支撑球面螺栓垂直拧入装有螺纹套筒的轴承支座上。调整支撑球面螺栓的高度，可使瓦块保持在同一水平面上，使瓦块受力均匀。推力瓦是推力轴承中的关键部件，它是整个机组转动部分和固定部分的摩擦面，并且承受整个机组转动部分的重量和轴向水推力。
2.受力分析
由8个联接螺丝将镜板与推力头连成一体，机组转动部分的全部重量和轴向水推力均通过镜板支承于推力瓦上，镜板的压应力很大。由于镜板与推力头之间垫有3～5mm的厚度绝缘垫，螺丝上装有绝缘套和绝缘垫。所以，镜板与推力头的联接应视为弹性。当联接螺丝拧紧，螺丝中便产生拉应力.习惯上该螺丝都被拧的较紧，预拉应力较大，镜板所受强大的压应力，其厚度较薄的绝缘垫可视为一“柔”性层，拧紧螺丝后便会成为“荷叶边”形，因为是弹性联接，机组转动时螺丝中的预拉应力随其通过支承螺丝而发生周期性的变化[1]。
3.支座与法兰焊缝开裂原因浅析
推力瓦支撑球面螺栓垂直拧入装有8个螺纹套筒，螺纹套筒均匀分布焊接在下部法兰上，本次有5个螺纹套筒与下部法兰连接焊缝开裂，通过分析，推力瓦支撑的螺纹套筒与法兰焊缝开裂的现象主要是由于机组振动加大[2]。
机组频繁启动。在隆冬季节每天需要停机排冰，春秋季来水不足满负荷运行，所以水电站在非汛期频繁启动的运行方式。这违背了厂家规定的机组不宜频繁启动的要求（机组设计未考虑频繁启动）[3]。据统计#2机组启动次数为165次/年。机组频繁启动、停滞，伴有不均匀的冲击和振动，推力瓦易失去水平，导致承重的螺纹套筒受到剪力作用。
机组振动区运行时间过长。电站所处位置在洮河流域上游区域，来水流量对电站機组所需流量长期处在不饱和状态，为有效的减少机组启停机造成不必要的水资源浪费，故机组长时间处于振动区或振动区边缘运行，造成机组推力瓦支撑球面螺栓受力不均匀。
多松多电站处于甘南电网末端，电网结构相对薄弱，电网失电、冲击事故频发，对机组造成冲击和限电频繁启动，在电网系统冲击过程中机组推力头受力相对复杂，形成剪力、扭矩等不同方向的破坏力，会对螺纹套筒焊缝部位造成损伤。
4.处理措施
为确保机组修后安全运行，需对推力瓦支撑球面螺栓螺纹套筒、镜板、推力瓦支撑球面螺栓等返厂加工处理。具体处理措施如下：
1.对推力瓦支撑球面螺栓螺纹套筒（8个）与法兰原焊缝进行刨除后重新焊接处理，焊接完成后上机床对上下法兰平面进行加工。
2.对镜板进行桁磨处理。
3.对推力瓦8套支撑球面螺栓及螺纹螺套进行探伤检查，对存在问题的螺栓进行更换处理。
5.处理效果及运行措施
本次检修吊出#2机组推力头，对推力头螺纹套筒焊缝开裂部分外送加工厂家重新刨焊，对镜板表面抛光找平，修复后经现场大轴找中、轴瓦间隙调整、滑环同心度检查，连轴盘车后各项数据符合检修标准要求，消除了机组震动、摆度过大等缺陷。4月10日多松多电站#2机组检修完成相关试验后，实现一次性并网发电成功，通过24小时试运行和30天运行监测，现各轴瓦瓦温与检修前均有3-5℃的降温，其他各部温度正常、振动摆渡符合要求，提高了机组安全运行的可靠性。
机组盘车后各部位数据 通过本次检修和分析，对机组运行维护提出相应措施，一是每年检修工作中将推力头支撑球面螺栓及螺纹螺套作为检查项目，发现问题在检修过程中予以处理。二是确保机组满负荷平稳运行，不得超负荷长周期运行。三是减少频繁启动次数，并避开振动区保持机组平稳运行。
参考文献：
[1]刘立春.水轮发电机镜板推力头联接螺丝断裂问题浅析[M].水利水电技术，1991，08，011.
[2]洪振平.发电机推力轴承支撑球面螺栓托盘裂纹的处理[M].小水电，2008，4.
关键词：焊缝处理;原因分析;运行措施
概述
我国水轮发电机的布置类型中，立式机组占了很大比重，而推力轴承则是立式机组结构中的重要部件，是机组转动体与固定体直接接触的转动承载的惟一部件，承载机组整个转动部件的径向惯量和轴向推力，它的工作状态直接影响机组的稳定和安全。
多松多水电站位于甘南藏族自治州碌曲县双岔镇亚吉尔村附近的洮河干流上，电站厂房距碌曲县城约60km。电站为低坝无调节引水式电站，装机容量为21MW（3×7MW），安装三台7MW混流式机组，发电机型号SF7000-24/3900，额定水头29.6m，额定流量27.1m?，发电层高程2883.5。电站保证出力（P=85%）为4.95MW，装机年利用小时数为4336h，多年平均年发电量为9106万千瓦时，2011年11月三台机相继发电投运。
多松多电站#2机组在2020年4月检修盘车时，发现推力瓦支撑球面螺栓支座与法兰焊缝有裂纹，继续拆除推力头，检查发现镜板有磨痕，其表面平整度差，现场判断需对推力瓦支撑球面螺栓托盘、镜板、推力瓦支撑球面螺栓等返厂进行处理，方能回装投运。通过运行单位和检修单位会商确定一方面安排对推力瓦支撑球面螺栓承重支座、镜板、推力瓦支撑球面螺栓等返厂加工处理，另一方面对此问题进行分析研究。
1.推力头支撑球面螺栓及支座结构情况
推力轴承的组成和作用：水轮发电机推瓦承受机组转动部分的全部重量和水流的轴向力，并传递给荷重机架。它由推力头、镜板、推力瓦、轴承座、油槽及冷却器等部件组成。推力头、镜板随主轴旋转，推力瓦做成扇形分块式，为轴承座所支撑。
支撑球面螺栓：推力瓦由推力瓦托盘与头部为球面的支撑螺栓支承，支撑球面螺栓垂直拧入装有螺纹套筒的轴承支座上。调整支撑球面螺栓的高度，可使瓦块保持在同一水平面上，使瓦块受力均匀。推力瓦是推力轴承中的关键部件，它是整个机组转动部分和固定部分的摩擦面，并且承受整个机组转动部分的重量和轴向水推力。
2.受力分析
由8个联接螺丝将镜板与推力头连成一体，机组转动部分的全部重量和轴向水推力均通过镜板支承于推力瓦上，镜板的压应力很大。由于镜板与推力头之间垫有3～5mm的厚度绝缘垫，螺丝上装有绝缘套和绝缘垫。所以，镜板与推力头的联接应视为弹性。当联接螺丝拧紧，螺丝中便产生拉应力.习惯上该螺丝都被拧的较紧，预拉应力较大，镜板所受强大的压应力，其厚度较薄的绝缘垫可视为一“柔”性层，拧紧螺丝后便会成为“荷叶边”形，因为是弹性联接，机组转动时螺丝中的预拉应力随其通过支承螺丝而发生周期性的变化[1]。
3.支座与法兰焊缝开裂原因浅析
推力瓦支撑球面螺栓垂直拧入装有8个螺纹套筒，螺纹套筒均匀分布焊接在下部法兰上，本次有5个螺纹套筒与下部法兰连接焊缝开裂，通过分析，推力瓦支撑的螺纹套筒与法兰焊缝开裂的现象主要是由于机组振动加大[2]。
机组频繁启动。在隆冬季节每天需要停机排冰，春秋季来水不足满负荷运行，所以水电站在非汛期频繁启动的运行方式。这违背了厂家规定的机组不宜频繁启动的要求（机组设计未考虑频繁启动）[3]。据统计#2机组启动次数为165次/年。机组频繁启动、停滞，伴有不均匀的冲击和振动，推力瓦易失去水平，导致承重的螺纹套筒受到剪力作用。
机组振动区运行时间过长。电站所处位置在洮河流域上游区域，来水流量对电站機组所需流量长期处在不饱和状态，为有效的减少机组启停机造成不必要的水资源浪费，故机组长时间处于振动区或振动区边缘运行，造成机组推力瓦支撑球面螺栓受力不均匀。
多松多电站处于甘南电网末端，电网结构相对薄弱，电网失电、冲击事故频发，对机组造成冲击和限电频繁启动，在电网系统冲击过程中机组推力头受力相对复杂，形成剪力、扭矩等不同方向的破坏力，会对螺纹套筒焊缝部位造成损伤。
4.处理措施
为确保机组修后安全运行，需对推力瓦支撑球面螺栓螺纹套筒、镜板、推力瓦支撑球面螺栓等返厂加工处理。具体处理措施如下：
1.对推力瓦支撑球面螺栓螺纹套筒（8个）与法兰原焊缝进行刨除后重新焊接处理，焊接完成后上机床对上下法兰平面进行加工。
2.对镜板进行桁磨处理。
3.对推力瓦8套支撑球面螺栓及螺纹螺套进行探伤检查，对存在问题的螺栓进行更换处理。
5.处理效果及运行措施
本次检修吊出#2机组推力头，对推力头螺纹套筒焊缝开裂部分外送加工厂家重新刨焊，对镜板表面抛光找平，修复后经现场大轴找中、轴瓦间隙调整、滑环同心度检查，连轴盘车后各项数据符合检修标准要求，消除了机组震动、摆度过大等缺陷。4月10日多松多电站#2机组检修完成相关试验后，实现一次性并网发电成功，通过24小时试运行和30天运行监测，现各轴瓦瓦温与检修前均有3-5℃的降温，其他各部温度正常、振动摆渡符合要求，提高了机组安全运行的可靠性。
机组盘车后各部位数据 通过本次检修和分析，对机组运行维护提出相应措施，一是每年检修工作中将推力头支撑球面螺栓及螺纹螺套作为检查项目，发现问题在检修过程中予以处理。二是确保机组满负荷平稳运行，不得超负荷长周期运行。三是减少频繁启动次数，并避开振动区保持机组平稳运行。
参考文献：
[1]刘立春.水轮发电机镜板推力头联接螺丝断裂问题浅析[M].水利水电技术，1991，08，011.
[2]洪振平.发电机推力轴承支撑球面螺栓托盘裂纹的处理[M].小水电，2008，4.