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汽轮机轴瓦温度高的分析及处理
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电力锅炉, 汽轮机, 水轮机, 燃气轮机, 核电设备...
摘要: 本文分析了某350MW机组运行中2号轴瓦温度高的原因,阐述了影响可倾瓦温度的关键因素,并通过调整轴瓦的载荷分配、合理选择轴承的油隙、修刮可倾瓦的进出油楔等手段,使该轴瓦温度明显降低,确保了机组的安全运行。
关键字:轴承;温度;载荷;垫铁

某厂引进型350MW机组,为亚临界一次中间再热、双缸双排汽、单轴凝汽器汽轮机,该机组共有3个落地式轴承座,设有4个径向轴承,其中:1、2号轴承为可倾瓦;3号轴承下半部为可倾瓦块结构,上部为圆筒形轴承;4号轴承为圆筒形轴承,设有一只推力轴承,推力轴承布置在1号轴承座内。运行过程中#2径向支持轴瓦温度偏高,正常运行中在85℃左右,最高达到91℃,且还有增大趋势,设计95℃报警,105℃停机,2号轴瓦温度高危及轴承使用寿命甚至损坏,严重影响了机组运行安全。

1 影响轴瓦温度的因素

由于汽轮机轴承处在高转速、大载荷的工作条件下,所以要求轴承工作必须安全可靠,且摩擦力小。为了满足这两点要求,汽轮机轴承都采用以油膜润滑理论为基础供油,由供油系统连续不断的向轴承内供给压力、温度符合要求的润滑油。转子的轴颈支撑在浇有一层质软、熔点低的巴氏合金上,并作高速旋转,使轴颈与轴瓦之间形成油膜,建立液体摩擦,从而减小摩擦阻力。摩擦产生的热量由回油带走,使轴承温度始终保持在合理的范围之内。

轴承的工作情况主要依据轴承温度、轴承回油温度、轴承振动、轴系的稳定性等来衡量。影响轴瓦温度的因素有:

1)轴瓦乌金工作面有脱胎、损伤现象,或与轴颈接触不均匀。若轴瓦有脱落、损伤会破坏油膜稳定性,接触不良会导致轴颈与轴瓦局部摩擦增大,轴瓦温度升高。

2)轴瓦载荷分配不均。轴瓦载荷分配不均造成的原因是转子中心偏差、轴承座温度和杨度变化、转子受到向下的力过大、轴振动过大、转速超过允许值、轴封漏汽引起轴承座标高发生变化等。对于动压式滑动轴承,如果轴承载载过轻,轴承油膜过厚,油膜容易失稳而发生油膜振荡;如果轴承载荷过重,油膜容易破裂而产生轴瓦和轴颈局部干磨擦而使轴瓦温度升高。

3)轴承润滑油温度过高。油温度过高或过低、润滑油黏度不合格、油流量过大或过小、润滑油短油、回油不畅、油质不良或油质恶化、润滑油油压力过低或过高、油流中或轴承内存在气体或杂物、顶轴油管逆止阀不严油膜压力下降等都会造成轴承润滑油温度过高,使得润滑油失去润滑冷却效果,使轴瓦温度升高。

4)润滑油量影响。轴承润滑油有润滑和冷却功能,如果轴瓦进油量不足或排油不畅,使得运行中产生的热量无法及时带走,就会导致轴瓦温度偏高。

5)轴瓦油隙不合格也会造成轴瓦温度高。轴瓦与轴顶部间隙过小,机组高速旋转过程中紧力大,油膜受到破坏,导致轴颈与轴瓦乌金表面干摩擦,造成轴瓦温度升高。

6)缸热量辐射影响。轴瓦附近若汽缸保温效果不好,会导致汽缸热量直接辐射轴瓦,导致温度升高。

7)轴瓦安装有问题,使轴瓦球面自动调整能力差或进油孔处垫铁接触不好。轴承紧力过大、轴承底座垫片过多、可倾瓦垫块方向装反限制了活动范围、轴承安装偏斜、轴承与轴颈杨度不一致(不同心)等,都可能是轴瓦自动调整能力变差,从而使轴瓦温度升高。

8)温度测量存在错误,轴承温度测量系统异常。例如温度测量元件损坏、温度测量后补偿方法或标准不对、安装不正确、温度补偿系统受外界干扰等,都会使测温产生误差。

2 轴瓦温度升高的现象及分析

2号轴承为密切尔式支持轴承,由四块能在支点上自由倾斜的弧形瓦块组成,上半轴承两块可倾瓦,下半轴承两块可倾瓦,瓦块在工作时随着转速或载荷及油温的不同而自由摆动,在轴颈四周形成多油楔。若忽略瓦块的惯性、支点的摩擦阻力及油膜剪切摩擦阻力等的影响,则每个瓦块作用到轴颈上的油膜作用力总是通过轴颈中心,故具有较高的稳定性。但这种轴承结构在半圆内至少有两个瓦块以上,相对而言,其结构较为复杂,给制造、安装和检修技术增加了一定的难度。

轴承的润滑油由轴承底部的一个通道进入,通过轴承键中心的一个孔口进入轴承外壳的下半部,沿轴流向轴承外壳环状空间两端。油再从环形空间经6个孔口进入轴承瓦块,沿轴颈分布,并从轴颈两端排出,其中两个位于轴承垂直中心线的顶部,两个位于水平线上。在轴承的两侧均装有油封环,以防止润滑油的大量泄漏,同时为了保证油封环的工作可靠,油封环上有一个油槽,并设有排油口,以使被阻挡的油很快排除。2号轴瓦结构如图一所示。

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1)机组运行中2号轴瓦数据及分析:

机组正常运行过程中,2号瓦温一般在85℃左右,夏天满负荷最高达到91℃,回油温度偏高。2号轴瓦温度高严重威胁了机组的安全运行。2号轴瓦温度随机组负荷变化曲线如图二所示。

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由图我们可以看到2号轴瓦温度在机组各个负荷段都高。同时从整个机组运行参数来看轴瓦进油温度和压力都正常,其他轴瓦温度都正常,回油温度只有2号轴瓦偏高,则说明2号轴瓦自身存在缺陷,与机组润滑油系统没有关系,应从该瓦的载荷分配、节流孔板直径、轴承油间隙及轴承合金浇铸质量等方面查找原因,然后给予针对的治理。

2)2号轴瓦解体检修中发现的问题及分析:

在机组B修中对2号轴瓦进行全面解体,解体发现2号轴承顶部间隙超标,设计值0.61-0.71mm,实测值0.78mm。并对中低对轮中心进行了复查,中低对轮全缸中心:下张口0.185mm,右张口0.165mm,高压转子低0.02mm,偏左0.035mm;半缸中心:下张口0.165mm,右张口0.185mm,高压转子低0.05mm,偏左0.055mm。设计值:高压转子低0.10mm,下张口0.158mm,其余外圆张口均≤0.02mm。高压转子偏高,右张口超标较多。

轴承下部瓦块乌金有轻微烧伤,无明显划痕,对轴瓦表面乌金进行着色检查没有发现脱胎和有裂纹现象。对应转子轴颈表面也完好、无划痕,测量轴颈椭圆度、锥度都在标准范围内。

对轴承下部垫铁进行接触检查,发现带来油孔的垫铁与轴承座洼窝接触不好。并对轴承节流孔板进行了检查没有发现异物,孔径大小与设计值相符。

通过对2号轴瓦解体分析,中低转子中心偏差较大,高压转子偏高,造成2号轴瓦载荷大,是2号轴瓦温度高的主要原因。

3 处理措施

综合以上分析,结合机组的实际情况,现对2号轴瓦采取下列处理措施:

1)适当调整2瓦标高,重新对轴瓦进行载荷分配。轴瓦的载荷分配就是我们通常所说的转子找中,长期以来,一般将大修中联轴器断开,调整联轴器端面和圆周偏差,称为转子找中心。这是一种误解,对于半扰动性或固定式联轴器而言,这种找正结果与两个转子是否同心没有任何关系,而是在找轴瓦的载荷分配。真正的转子找中心是在联轴器连接螺栓拧紧的情况下,检测轴颈的偏心值。

本次扩大型B修包含了高中压缸解体检修,为彻底解决2号轴瓦温度高创造了条件,因为处理针对轴承乌金温度高的问题,最好采用方法是重新进行载荷分配,调整汽封间隙。本次检修调整2瓦垫铁,减轻了该瓦的载荷。兼顾转子杨度的同时调整中低联轴器左右外圆及张口到标准范围内。中低对轮全缸中心:下张口0.175mm,右张口0.0175mm,高压转子低0.10mm,偏左0.015mm。

2)重新研瓦,使其垫铁接触符合轴瓦检修工艺要求。既垫铁与轴承座洼窝的接触痕迹应占垫铁总面积的75﹪以上,且接触点应均匀分布,特别是对带有来油孔的垫铁,油孔周围接触点一定要严密,以防润滑油外泄。

3)检查瓦与轴颈的接触面、轴与轴瓦各部间隙和轴承紧力,符合相关规范要求。

4)修刮可倾瓦块的进、出油斜边,减小流通阻力,从而增加了润滑冷却流量。

5)回装时内窥镜检查进油孔内是否有残留异物;落入下瓦时一定要放正,检查下半可倾瓦瓦快活动情况,要活动自如,没有明显的阻力,落入转子盘车几圈检查轴瓦水平是否和轴承座水平一致。

经过以上措施处理,机组成功启动,2号轴瓦瓦温明显下降,其它运行参数都在标准范围内。相比修前3号轴瓦瓦温有所增加,但是仍然在标准范围内,同时其它轴瓦各项参数也正常。

通过2号轴瓦和3号轴瓦修前修后参数的对比,说明了调整轴瓦载荷是处理轴瓦温度的主要手段,检修过程中轴系载荷分配一定要严格按照设计要求调整,同时还要注重检修工艺质量,减小测量误差,对于重要数据一定要严格按照质量验收程序进行验收,不给机组的安全运行留下任何隐患。

4 结论

轴承是汽轮机的重要组成部件,其温度过高,不仅会损坏部件,甚至会被迫停机,造成损失,为电力生产带来了安全隐患。本文通过正向推理诊断故障方法,首先阐述了影响轴瓦温度的主要因素,然后对2号轴瓦温度高的案例,进行了分析,然后与影响因素对比,找到了原因,通过重新调整轴系载荷分配,成功的处理了2号轴瓦温度高的缺陷。

参考文献:
[1]郭建秋. 大型火电机组检修应用技术丛书—汽轮机分册. 北京:中国电力出版社.
[2]施维新.汽轮发电机组振动及事故[M].北京:中国电力出版社.
[3]张磊,柴彤. 大型火电发电机组故障分析. 北京:中国电力出版社.
[4]孙孜平,徐经华等. 300MW火电发电机组运行与检修技术培训教材. 北京:中国电力出版社.
[5]王殿武,火力发电职业技能培训教材—汽轮机设备检修. 北京:中国电力出版社.(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (2016-11-17)
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