Research Article

Influence of hydrostatic pump operation period on performance of a thrust bearing of a 125 MW pump-turbine

Leszek Dabrowski^a1 and Michal Wasilczuk^a1

^a1 Faculty of Mechanical Engineering, Technical University of Gdansk, Narutowicza 11/12, 80-952 Gdansk, Poland

Abstract

A special instrumented pad was installed at hydrodynamic thrust bearing of 125 MW pump turbine in one of Polish power plants. “Spring mattress” type thrust bearings of these machines are quite heavily loaded and have caused many problems so far. It was intended to assess bearing present state more thoroughly than with the use of standard monitoring system and to assist in bearing research and development attempts. Instrumentation of the pad comprises 16 thermocouples for measurements of temperature distribution in the pad and 3 proximity probes to evaluate the pad position and film thickness. The pump-turbine with an instrumented bearing was tested at various operating conditions including steady state and transient conditions. One of the examples of the research carried out with the use of the described instrumentation was the research into the influence of hydrostatic jacking pump operation period on bearing performance in transient states which is presented in the paper. The results showed that current practice of pump operation is far from optimum, and that bearing reliability could be improved by changing the current start-up and coasting procedures. The results also showed that pad position during operation is not satisfactory and also some improvement could probably be achieved by rearranging the support of the bearing pad.

Résumé

Un patin spécialement instrumenté a été installé sur une butée de groupe pompe-turbine de 125 MW d'une centrale de production d'énergie polonaise. Les butées de type patin sur support compliant de ces machines sont assez fortement chargées et ont été la cause de nombreux problèmes jusqu'à présent. Il a été entrepris d'évaluer l'état présent de ces butées de façon plus approfondie qu'en utilisant un dispositif standard de pilotage et d'aider à la recherche sur les paliers et aux tentatives de développement. L'instrumentation comporte 16 thermocouples pour mesurer la distribution de la température dans le patin et trois capteurs de déplacement pour déterminer la position du patin et l'épaisseur du film. Le groupe pompe-turbine équipé du palier instrumenté a été testé dans différentes conditions de fonctionnement en régime établi et en régime transitoire. L'étude de l'influence de la durée de fonctionnement de la pompe alimentant la poche hydrostatique (poche de soulèvement) en régime transitoire présentée dans cet article est un exemple des recherches développées avec l'instrumentation décrite. Les résultats montrent que les pratiques usuelles sont éloignées du fonctionnement optimal et que la fiabilité de la butée pourrait être améliorée en modifiant les procédures usuelles de démarrage et de revêtement. Les résultats montrent aussi que la position du patin en fonctionnement n'est pas satisfaisante et que des améliorations pourraient probablement être obtenues en modifiant le support du patin.

(Received January 5 2003)

(Accepted July 5 2003)

(Online publication February 24 2004)

Key Words:

• hydrodynamic thrust bearing ;
• spring mattress bearing ;
• hydrostatic jacking ;
• transient conditions ;
• water turbine.

Mots clés:

• butée hydrodynamique ;
• patin sur support compliant ;
• poche de soulèvement ;
• régime transitoire ;
• turbine à eau

Correspondence:

^c1 mwasilcz@pg.gda.pl