600WM火電機組低壓缸軸瓦振動異常分析及處理

摘 要：我公司低壓缸軸瓦選用四瓦塊可傾瓦，因軸瓦頂部間隙、軸瓦緊力調整不合理、軸瓦墊鐵接觸不良、軸承負載不均等原因，造成軸瓦振動異常、上瓦塊進油邊角落有鎢金損壞。通過合理調整軸瓦頂部間隙、軸瓦緊力；研刮墊鐵、調整軸承載荷等措施，避免了低壓缸軸瓦振動異常及鎢金損壞現(xiàn)象的發(fā)生。

關鍵詞：低壓缸；軸瓦；振動

前言

我公司安裝有哈爾濱汽輪機廠生產(chǎn)的超臨界CLN600-24.2/566/566汽輪發(fā)電機組四臺。低壓缸軸瓦是由四個鍵支撐的具有自位功能的可傾瓦，支持銷定位，位于瓦塊中心的調整墊塊與支持銷的球面相接觸，作為可傾瓦塊的擺動支點。軸承瓦塊在工作時可以隨轉速、載荷及軸承溫度的不同而繞其球面支撐銷擺動，在軸徑四周形成多個油楔；軸承中分面上部瓦塊、背面分別裝有彈簧，從瓦塊一端壓迫瓦塊，人為地建立油楔。軸承具有較高的穩(wěn)定性，理論上可以完全避免油膜振蕩的產(chǎn)生。另外，由于瓦塊可以自由擺動增加了支撐柔性，還具有吸收轉軸振動能量的能力，即具有很好的減振性。

可傾瓦因其穩(wěn)定性、承載力及功耗等性能方面優(yōu)于其他形式軸瓦[1]，而被大容量機組廣泛采用。但我公司安裝的低壓缸軸瓦因軸瓦頂部間隙、軸瓦緊力調整不合理及軸瓦墊鐵接觸不良等原因，低壓缸軸瓦振動大現(xiàn)象較常見，每次檢修均發(fā)現(xiàn)低壓缸軸瓦上瓦塊進油邊角落有鎢金損壞現(xiàn)象（如圖1）。軸瓦振動異常必然危急軸系安全。

1 原因分析

1.1 軸瓦頂部間隙

軸瓦頂部間隙影響軸承的穩(wěn)定性。頂部間隙越小，軸瓦穩(wěn)定性越高[2]。但出于軸瓦安全性考慮軸瓦間隙一般按照制造廠設計值進行調整，上半瓦塊和軸頸的間隙（下半瓦塊接觸軸頸）為[C=（0.002×軸頸直徑D）-0.005]，間隙的公差為±0.05mm。制造廠給出調整值為0.97mm至1.07mm之間為合格范圍。

我公司機組檢修時，低壓缸軸瓦頂部間隙嚴格按照制造廠給定標準進行調整（如表1），機組啟動并網(wǎng)后軸瓦振動逐漸增大，軸振無明顯變化。通過變潤滑油溫度、增加主機排煙風機出口門開度等方法，軸承振動變化不明顯。運行期間強行加大軸瓦瓦振螺栓緊力，軸瓦振動略有降低，啟動頂軸油泵后觀察軸瓦振動明顯降低。分析原因可能為軸瓦頂部間隙不合理造成。頂軸油泵啟動后軸系抬起量升高，一定程度上減少軸瓦頂部間隙。使得油膜振蕩現(xiàn)象消失。機組按照設計值調整頂部間隙后下次檢修周期解體軸瓦發(fā)現(xiàn)軸瓦瓦塊存在不同程度的損壞現(xiàn)象。機組#5瓦振動異常表現(xiàn)較明顯，解體發(fā)現(xiàn)軸瓦頂隙已達1.25mm。09年#4機組C級檢修時軸瓦頂部間隙按照0.85mm至0.90mm進行調整，2012年09月軸瓦檢查未見鎢金損壞現(xiàn)象。

1.2 軸瓦安裝緊力

我公司機組按照制造廠要求，軸瓦緊力調整過程中遵循以下原則：用墊片裝配底部的墊塊，使墊塊與軸承箱相接觸。調整墊片厚度使得墊塊與軸承箱之間的間隙為0～0.05mm，在頂部的墊塊處加墊片，以使這些墊塊和軸承箱上半之間有0.075mm的過盈量。歷次檢修過程中軸瓦緊力調整均嚴格按照制造廠要求進行，調整后軸瓦緊力符合要求，回裝過程中為防止軸承箱中分面滲油，中分面處涂抹密封膠（587密封膠），但機組啟動后軸瓦振動略大，強行緊固瓦枕螺栓后振動逐漸減小。經(jīng)研究分析軸瓦振動異常原因為軸承穩(wěn)定性差。某次檢修過程中解體軸承箱發(fā)現(xiàn)軸承箱中分面密封膠厚度約0.15mm，經(jīng)折算后軸瓦緊力-0.075mm，軸承箱未壓緊軸瓦，造成軸承失穩(wěn)，引起機組軸瓦振動異常。

1.3 軸瓦接觸情況

軸瓦接觸情況包括軸瓦與瓦枕接觸情況、軸瓦瓦塊與軸頸接觸情況，常規(guī)檢修過程中注重下瓦枕接觸是否滿足75%/cm2，忽略軸瓦上瓦枕接觸情況檢查，軸瓦回裝過程中，檢查軸承箱緊力時采用壓鉛絲方法，若上瓦枕接觸情況差，未能滿足要求。軸承箱緊力值必然存在偏差，軸承箱蓋未能完全壓緊軸瓦，及時下瓦枕100%接觸，也會導致軸瓦失穩(wěn)。引起軸承的異常振動。軸瓦與軸頸接觸情況一般采用，軸頸下部涂抹紅丹油，檢查軸瓦鎢金與軸頸沿下瓦全長的接觸面75%以上并且分布均勻無偏斜。若軸頸與軸瓦接觸面積較小且存在偏斜等現(xiàn)象，機組運行期間可能導致單個軸瓦前后負荷不均勻及產(chǎn)生油膜振蕩等現(xiàn)象。

1.4 軸承靜態(tài)標高及軸承負載

汽輪發(fā)電機組安裝軸系安裝時，是在轉子不旋轉的狀態(tài)下，按制造廠家提供的撓曲度曲線和規(guī)范、級內汽封間隙，調整軸承中心位置找正。但在機組運行過程中，由于機組的熱變形，轉子在油膜中浮起，以及真空度變化、地基不均勻下沉等因素的影響。在機組正常運行時，汽缸、轉子及軸承等溫度較高，機組軸承的負載重新分配，特別低壓缸軸承受溫度及真空度溫度影響較大，在真空作用下，低壓缸軸瓦內側下沉，導致軸瓦前后受力不均，產(chǎn)生前后溫差。個別軸承過載或負荷偏低[2]，產(chǎn)生油膜振蕩或其他異常振動。

1.5 軸承瓦塊鎢金鑄造工藝

目前軸瓦鎢金普遍采用離心式澆鑄，產(chǎn)生氣泡、脫胎、偏析、夾渣現(xiàn)象較少。但軸瓦鎢金與軸瓦胎體接觸面澆鑄過程中容易產(chǎn)生細微裂紋等現(xiàn)象，部分制造廠未對軸瓦的上述缺陷進行徹底處理[3]。僅用鏨削方法鏨削結合面等處脫胎、裂紋，使得軸瓦整體檢查、檢驗合格。軸瓦的機械傷痕、疲勞點蝕、腐蝕和氣蝕都可能使得油膜振蕩。引起軸瓦振動異常。

2 軸瓦振動異常預防及處理措施

2.1 軸瓦頂部間隙重新調整

可傾瓦頂隙通過拉緊軸瓦瓦塊，使用深度千分尺測量，軸瓦頂部間隙值應為軸瓦45°深度千分尺測量顯示數(shù)據(jù)。軸瓦頂部間隙0.80mm-0.85mm調整，已經(jīng)過實際驗證，不影響軸瓦的正常運行。軸瓦頂隙軸瓦頂部間隙越小，軸瓦的穩(wěn)定性越好，按照新標準調整軸瓦頂部間隙，降低軸瓦振動。避免油膜振蕩、軸瓦瓦塊鎢金損壞等現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2 消除軸電流

軸電流的存在，導致軸瓦與瓦枕接觸面發(fā)生電流腐蝕，特別是上瓦瓦枕受軸電流腐蝕情況較嚴重，軸電流腐蝕嚴重影響瓦枕的接觸情況。檢修回裝過程中，重點檢查軸電流接地情況，如軸電流未消除，瓦枕接觸面腐蝕，易引起軸瓦異常振動。

2.3 軸承負載合理分配

機組檢修后，啟動頂軸油泵，百分表測量各軸瓦處軸頂起高度。頂起高度應與頂軸油壓成正比，并且頂起高度應為一條平滑曲線。

2.4 軸瓦瓦塊探傷、保持油質合格

軸瓦瓦塊備件需經(jīng)過嚴格金屬檢驗合格后方可使用，重點檢查軸瓦鎢金與胎體接觸邊緣處時候脫胎、裂紋。油系統(tǒng)油質應按規(guī)程要求定期進行化驗，油質劣化及時處理。在油質及清潔度超標的情況下，嚴禁機組起動。

3 結束語

汽輪機低壓缸軸瓦振動異常，嚴重威脅機組的安全運行。探究合理的軸瓦頂部間隙值，保證軸瓦緊力及上、下瓦枕的接觸情況滿足要求，軸承負載的合理分配及軸電流的消除能夠保證軸瓦振動在優(yōu)秀值范圍內。

參考文獻

[1]單世超.大型汽輪機軸承支撐剛度研究[J].汽輪機技術，2012（3）.

[2]鄭展友.300MW汽輪機軸瓦損壞分析及措施[J].華東電力，2001.

作者簡介：劉海昌，男，漢族，大學本科，助理工程師，浙江大唐烏沙山發(fā)電股份有限責任公司汽機點檢員。