300MW汽輪機(jī)低速碾瓦的分析及處理

鄭展友，李 輝，傅 濱

（湛江電力有限公司，廣東 湛江 524099）

300MW汽輪機(jī)低速碾瓦的分析及處理

鄭展友，李 輝，傅 濱

（湛江電力有限公司，廣東 湛江 524099）

針對300MW汽輪機(jī)在停機(jī)過程中，改進(jìn)型可傾瓦軸承溫度異常升高出現(xiàn)低速碾瓦的特點和原因進(jìn)行分析，通過降低軸承標(biāo)高、加大軸瓦進(jìn)油節(jié)流孔直徑等技術(shù)措施，徹底解決了汽輪機(jī)低速碾瓦的故障，取得了非常明顯的效果。

汽輪機(jī)；可傾瓦軸承；低速碾瓦

0 引言

湛江電力有限公司3號機(jī)組為東方汽輪機(jī)有限公司（以下簡稱“東汽”） 生產(chǎn)的N300-16.7/537/537-3（合缸） 亞臨界中間再熱、兩缸兩排汽、凝汽式汽輪機(jī)，整個汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸系由8個軸承支持。1999年6月26日投產(chǎn)初期，1號—8號軸承均為橢圓軸承；2008年9月大修期間，為了提高軸承的抗振性能，將1號軸承和2號軸承均改進(jìn)為可傾瓦軸承。改進(jìn)后的可傾瓦軸承由東汽生產(chǎn)，軸徑360mm，可傾瓦塊寬度為270mm，可傾瓦數(shù)量為5塊，采取上三下二方式布置。

1 3號汽輪機(jī)低速碾瓦過程概況

2011年4月4日，3號機(jī)組按正常停機(jī)方式進(jìn)行調(diào)峰停機(jī)，汽輪機(jī)在停機(jī)惰走過程中，汽輪機(jī)潤滑油壓（0.11～0.15MPa）正常、沒有出現(xiàn)斷油現(xiàn)象，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降至2 000 r/min時，啟動A頂軸油泵后，顯示器CRT（Cathode Ray Tube） 上顯示“頂軸油泵出口壓力低”報警信號，并自動聯(lián)起了B頂軸油泵。運(yùn)行人員到現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)頂軸油母管油壓為10MPa，頂軸油控制集成裝置中3號—6號軸承頂軸油壓（1號軸承及2號軸承改可傾瓦后已無頂軸油）分別為3.5 MPa、7.5 MPa（正常值為7～12MPa之間）、7.7MPa、5.5MPa。其中，3號軸承及6號軸承頂油壓均偏低，且將頂軸油控制集成裝置中3號軸承進(jìn)油節(jié)流門全開后，3號軸承頂軸油壓只能從3.5MPa升至5MPa，同時，檢查發(fā)現(xiàn)3號軸承頂軸油進(jìn)油流量很大。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降至173 r/min時，2號軸承可傾瓦金屬溫度開始上升，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降至80 r/min后，2號軸承可傾瓦金屬溫度突然上升119℃，然后汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速很快降至零。汽輪機(jī)惰走時間30min（正常43min），惰走時間明顯縮短。汽輪機(jī)盤車運(yùn)行后，各軸承溫度恢復(fù)至正常值，無明顯異常現(xiàn)象。2011年4月10日，對2號可傾瓦軸承解體檢查，解體后檢查發(fā)現(xiàn)3塊上軸瓦有油質(zhì)碳化痕跡，上瓦瓦塊無殘留烏金碎屑，油楔保持完整，無明顯磨損，見圖1。但在軸瓦結(jié)合面出現(xiàn)軸瓦烏金碎屑，另外，測量軸瓦頂隙為0.7mm，較原間隙0.55mm大。

2 號可傾瓦軸承下瓦塊翻出前，在瓦塊邊緣有烏金碎屑碾出，見圖2；2號可傾瓦軸承下瓦塊翻出后，發(fā)現(xiàn)下瓦碾瓦比上瓦嚴(yán)重，軸瓦表面有較淺的溝槽，烏金表面有明顯的磨損痕跡，兩磨損瓦面痕跡均勻，瓦進(jìn)出口有油質(zhì)碳化痕跡，見圖3。軸頸表面有較淺的磨損溝槽，深淺不等，見圖4。

圖1 2號軸承上瓦塊

圖2 2號軸承下瓦塊翻出前

圖3 2號軸承下瓦塊翻出后

圖4 2號軸承軸頸

2 2號軸承可傾瓦碾瓦的原因分析

2.1 2號軸承可傾瓦發(fā)生碾瓦的原因分析

根據(jù)3號汽輪機(jī)惰走過程的參數(shù)及軸承解體檢查情況分析，可判斷2號軸承可傾瓦發(fā)生碾瓦主要是由于2號軸承可傾瓦油膜破壞造成轉(zhuǎn)子軸頸與軸瓦之間發(fā)生碾磨，從而引起2號軸承金屬溫度異常升高。

2.2 2號可傾瓦軸承油膜破壞的原因分析

2.2.1 軸承載荷對油膜形成的影響

軸承上載荷越大，油膜形成越困難。軸承的載荷不能超過油膜所能承受的壓力，否則油膜無法建立，軸瓦將損壞。為了解各軸承的載荷分布情況，收集了3號汽輪機(jī)正常運(yùn)行中各負(fù)荷段對應(yīng)的1號—4號軸承金屬溫度歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，見表1。

表1 3號汽輪機(jī)各負(fù)荷段對應(yīng)的軸瓦溫情況統(tǒng)計表

由表1可知，3號汽輪機(jī)在正常運(yùn)行過程中，1號可傾瓦軸承金屬溫度（簡稱1號瓦溫）在68～72℃之間，2號可傾瓦軸承金屬溫度（簡稱2號瓦溫）在84～89.4℃之間，3號橢圓瓦軸承金屬溫度（簡稱3號瓦溫）在58～60℃之間，4號橢圓瓦軸承金屬溫度（簡稱4號瓦溫）在64～67℃之間，而汽輪機(jī)運(yùn)行中各軸承金屬溫度設(shè)計值為70～80℃。對比數(shù)據(jù)可知，2號可傾瓦軸承金屬溫度高于設(shè)計值，表明軸承載荷偏重，3號軸承金屬溫度低于設(shè)計值，表明軸承載荷偏輕。

引起2號可傾瓦軸承載偏重的原因一是由于該汽輪機(jī)2號軸承的軸封長時間運(yùn)行后受磨損，軸封間隙增大，軸封漏汽引起2號軸承座溫度升高，使2號軸承標(biāo)高抬高，從而引起軸承載荷加重；另外，2號軸承標(biāo)高上抬后，引起3號軸承軸頸與軸瓦間隙增大，影響頂軸油壓的建立，從而使3號軸承頂軸油壓偏低。二是由于3號軸承頂軸油壓偏低，無法將軸承頂起，而4號軸承頂軸油壓正常，將轉(zhuǎn)子頂起，造成整個汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸系載荷分布不平衡，出現(xiàn)軸系揚(yáng)度發(fā)生變化。

2.2.2 汽輪機(jī)低轉(zhuǎn)速對軸承油膜形成的影響

汽輪機(jī)低轉(zhuǎn)速時（可傾瓦油膜失穩(wěn)轉(zhuǎn)速一般在120 r/min左右） ,軸承油膜極不穩(wěn)定，較難形成油膜，容易造成軸頸與瓦塊碾磨。

2.2.3 潤滑油溫對軸承油膜形成的影響

在汽輪機(jī)惰走過程中，由于汽輪機(jī)軸承熱負(fù)荷減少，如果沒有及時調(diào)整潤滑油溫度，將會使油溫下降，油的沾度增大，分布不均勻，造成軸承油膜不穩(wěn)定。

3 消除汽輪機(jī)可傾瓦低速碾瓦的技術(shù)措施

a）為了消除汽輪機(jī)軸封漏汽對2號軸承座標(biāo)高的影響，采取將2號可傾瓦軸承標(biāo)高降低0.05mm，減少2號軸瓦載荷。

b）增大2號可傾瓦軸承的進(jìn)油量，改善冷卻效果，確保油膜的正常形成。采取將2號可傾瓦軸承的進(jìn)油口節(jié)流孔板孔徑從23mm擴(kuò)大至28mm。

c）在機(jī)組停運(yùn)過程中，加強(qiáng)對潤滑油溫度的調(diào)整，控制油溫在38～45℃之間運(yùn)行，為油膜的正常建立提供保證。

4 采取相應(yīng)技術(shù)措施后的運(yùn)行效果

湛江電力有限公司3號汽輪機(jī)采取了降低2號軸承標(biāo)高，增大2號可傾瓦軸承的進(jìn)油口等技術(shù)措施后，汽輪機(jī)各軸承金屬溫度均符合設(shè)計值（70～80℃）要求，其中，2號可傾瓦軸承金屬比碾瓦前的運(yùn)行值下降了6～9℃，徹底消除了汽輪機(jī)低速碾瓦的根源。

Analysis and Treatment on Low-speed Crushing of 300 MW Steam Turbine

ZHENG Zhan-you，LIHui，F(xiàn)U Bin
（Zhanjiang Electric Power Co.，Ltd.，Zhanjiang，Guangdong 524099，China）

When 300 MW steam turbine is shutdown，the improved tilting pad bearing appears to rise in temperature and the bush begins to be crushed in low speed.In the paper，the reasons are analyzed and some countermeasures，like reducing the level of bearing and enlarging the diameter of bearing orifice，are put forward to solve the problem of low-speed crushing.

steam turbine；tilting pad bearing；crushing in low speed

TK267

B

1671-0320（2012）04-0060-03

2012-04-11，

2012-06-05

鄭展友(1966-)，男，廣西橫縣人，2004年畢業(yè)于華南理工大學(xué)熱能動力工程專業(yè)，高級工程師，從事300MW及330MW汽輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行技術(shù)管理工作；

李 輝（1974-），男，廣東信宜人，1997年畢業(yè)于東北電力學(xué)院熱能動力工程專業(yè)，工程師，從事300MW及330MW汽輪發(fā)電機(jī)組的技術(shù)管理工作；

傅 濱（1968-），男，山東濟(jì)南人，1991年畢業(yè)于西安交通大學(xué)熱力渦輪機(jī)專業(yè)，碩士，工程師，從事300MW及330MW汽輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行管理工作。