透平齒輪箱溫升突變原因分析及解決辦法

王志超,肖東彩

(1.神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤制油分公司,寧夏 銀川 750021；2.銀川能源學(xué)院,寧夏 永寧 750105)

透平齒輪箱溫升突變原因分析及解決辦法

王志超1,肖東彩2

(1.神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤制油分公司,寧夏 銀川 750021；2.銀川能源學(xué)院,寧夏 永寧 750105)

針對現(xiàn)場透平齒輪箱溫度波動情況頻譜，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行狀況、潤滑油、變速箱結(jié)構(gòu)，對透平齒輪箱溫升波動原因進(jìn)行分析，提出解決措施，通過分析并判斷處理效果。

透平； 齒輪箱；溫升；波動

汽輪機(jī)由轉(zhuǎn)動部分和靜止部分所組成。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動部件的組合體稱為轉(zhuǎn)子，它包括主軸、葉輪(或轉(zhuǎn)鼓)、動葉柵、聯(lián)軸器及裝在軸上的其他零件。蒸汽作用在動葉柵上的力矩，通過葉輪、主軸和聯(lián)軸器傳遞給發(fā)電機(jī)或其他設(shè)備，并使它們旋轉(zhuǎn)而作功。汽輪機(jī)的靜止部分包括基礎(chǔ)、臺板(機(jī)座)、汽缸、噴嘴、隔板、汽封、軸承等部件，但主要是汽缸和隔板。具有一定壓力、溫度的蒸汽，進(jìn)入汽輪機(jī)，流過噴嘴并在噴嘴內(nèi)膨脹獲得很高的速度。高速流動的蒸汽流經(jīng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子上的動葉片做功，當(dāng)動葉片為反動式時(shí)，蒸汽在動葉中發(fā)生膨脹產(chǎn)生的反動力亦使動葉片做功，動葉帶動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，按一定的速度均勻轉(zhuǎn)動。這就是汽輪機(jī)最基本的工作原理。從能量轉(zhuǎn)換的角度講，蒸汽的熱能在噴嘴內(nèi)轉(zhuǎn)換為汽流動能，動葉片又將動能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，反動式葉片，蒸汽在動葉膨脹部分，直接由熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。

某化工公司水處理系統(tǒng)使用的型號為NG32/25 背壓式汽輪機(jī)，用于神驅(qū)動循環(huán)給水泵。機(jī)組正常工況：汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)為：壓力 2.0MPa(a)，溫度 340 ℃，流量 9.14 kg/s ,排汽壓力 0.7MPa(a)，機(jī)組轉(zhuǎn)速 9000r/min，汽輪機(jī)正常輸出功率 1640kW。某化工公司水處理系統(tǒng)使用的型號為NG32/25 背壓式汽輪機(jī)，用于神驅(qū)動循環(huán)給水泵。機(jī)組正常工況：汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)為：壓力 2.0MPa(a)，溫度 340 ℃，流量 9.14 kg/s ,排汽壓力 0.7MPa(a)，機(jī)組轉(zhuǎn)速 9000r/min，汽輪機(jī)正常輸出功率 1640kW。 現(xiàn)場使用的是平行軸雙斜齒齒輪箱，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為APl613-2003，材料標(biāo)準(zhǔn)為APl613-2003，采用非接觸式軸振動 、軸位移測量系統(tǒng)：參照APl670標(biāo)準(zhǔn)，減速級數(shù)為兩級,正常工況齒輪箱輸出軸功率 1726kW,齒輪箱輸入軸/輸出軸轉(zhuǎn)速9000/740RPM，傳動比為12.2，齒輪箱運(yùn)轉(zhuǎn)方式為連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，齒輪箱傳動效率96%， 調(diào)速范圍額定轉(zhuǎn)速的 75%～105%，齒形為漸開線齒形，齒面為硬齒面， 齒輪箱輸入軸/輸出軸軸端形式為圓錐形，齒輪加工精度為4級，潤滑方式：強(qiáng)制潤滑， 潤滑油：ISO VG46， 軸承形式 ：輸入軸、中間軸和輸出軸軸承采用橢圓瓦，輸出軸帶組合式斜平面推力瓦 。齒輪箱材質(zhì)為HT250，軸承體為鍛鋼25。齒輪箱轉(zhuǎn)向及布置方式如下圖1所示:

圖1 齒輪箱轉(zhuǎn)向及布置方式圖

2 現(xiàn)場軸瓦溫度突變問題描述及原因分析

2016年12月15日3:14分，循環(huán)水泵汽輪機(jī)PT-0230002A跳車。經(jīng)查詢報(bào)警記錄，是該汽輪機(jī)減速箱輸出軸汽輪機(jī)端軸瓦溫度到達(dá)90℃，觸發(fā)跳車聯(lián)鎖導(dǎo)致汽輪機(jī)停機(jī)。經(jīng)現(xiàn)場檢查并比對跳車時(shí)各運(yùn)行參數(shù)，汽輪機(jī)潤滑油溫度、潤滑油壓力、減速箱各軸瓦位移、汽輪機(jī)進(jìn)排氣壓力均無異常波動。打開減速箱軸瓦溫度趨勢，發(fā)現(xiàn)減速箱輸入及輸出軸汽輪機(jī)端軸瓦存在周期性溫度波動。

從圖1的趨勢可以看出，減速箱輸入及輸出軸汽輪機(jī)端軸瓦溫度每隔一段時(shí)間會有一次突然上升，溫度在10min內(nèi)上升5～10℃，到達(dá)峰值后在2min之內(nèi)回到正常范圍。而該減速箱其余四處軸瓦溫度一直保持平穩(wěn)。其他運(yùn)行汽輪機(jī)齒輪箱軸瓦溫度平穩(wěn)無波動。各運(yùn)行參數(shù)在跳車時(shí)瞬時(shí)值詳見表1。

表1 運(yùn)行參數(shù)在跳車時(shí)瞬時(shí)值

3 分析原因

通過對趨勢值及跳車數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷分析如下：

⑴對齒輪箱油質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)分析，判斷油質(zhì)是否有乳化現(xiàn)象，機(jī)械雜質(zhì)含量可以判斷是否有過量摩擦。

⑵齒輪箱輸入軸、中間軸和輸出軸的前后徑向軸承各預(yù)埋1只雙支鈾熱電阻Pt100，該軸承箱軸瓦溫度低速軸發(fā)生波動，高速軸未波動，判斷該汽輪機(jī)低速軸測溫?zé)犭娮璐嬖趩栴}。

⑶低速軸瓦處發(fā)生較大磨損，油膜厚度發(fā)生變化。

⑷汽輪機(jī)與齒輪箱對中數(shù)據(jù)偏差，造成不對中。

⑸齒輪箱軸瓦跳車數(shù)據(jù)設(shè)置為90℃，與廠家提供原始資料100℃存在偏差，是否設(shè)置保護(hù)值偏低。

4 處理方法及驗(yàn)證過程

對齒輪箱進(jìn)行掀蓋檢查，檢查軸瓦磨損情況，對高速及低速軸瓦探頭進(jìn)行對換，并復(fù)測對中情況。

⑴檢修人員在檢查減速箱輸入軸軸瓦時(shí)發(fā)現(xiàn)透平側(cè)及水泵側(cè)上瓦均有類似油泥的痕跡，可以擦除，軸瓦完好，無明顯劃傷，現(xiàn)場拆檢發(fā)現(xiàn)油品有輕微的氧化現(xiàn)象。清理軸承箱，更換潤滑油。

⑵通過壓鉛絲復(fù)測軸瓦頂隙，透平側(cè)軸瓦頂隙0.2mm，水泵側(cè)頂隙0.18mm，減速箱廠家確認(rèn)后，頂隙在要求范圍內(nèi)。

⑶復(fù)測聯(lián)軸器對中情況：廠家提供數(shù)據(jù)要求軸向偏差小于40μm，徑向偏差小于45μm，實(shí)際測量數(shù)據(jù)為軸向偏差60μm，徑向偏差57μm，經(jīng)調(diào)整后數(shù)值為；軸向偏差20μm，徑向偏差，25μm。

⑷對高速軸與低速軸熱電阻進(jìn)行互換，并更改跳車聯(lián)鎖值為100℃。

5 結(jié)論

對減速箱回裝后，汽輪機(jī)運(yùn)行各參數(shù)正常。通過對前期問題分析及判斷，拆檢后驗(yàn)證前期處理分析及判斷的正確性，加深了對此類問題的分析處理能力，對齒輪箱及汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)有了更深的理解。

[1] 黃志達(dá).旋轉(zhuǎn)設(shè)備運(yùn)行及故障分析[M]. 大連: 大連理工大學(xué)出版社, 1989.

[2] 潭晚件.設(shè)備管理與維修[M].2版. 北京: 中國石油出版社,1999.

TurbineGearboxTemperatureFluctuationsCauseAnalysisandSolution

WangZhichao1,XiaoDongcai2

(1.Shenhua ningxia coal group coal oil company,Yinchuan 750021，China； 2. Yinchuan Energy College,Yinchuan 750105, China)

The temperature fluctuations in the turbine gearbox, reason analysis, proposed solutions, and determine the effect.

turbine； gearbox； temperature； fluctuations

2017-08-07

“十三五”自治區(qū)能源化學(xué)工程重點(diǎn)專業(yè)子項(xiàng)目資助項(xiàng)目(寧教字[2016]98號)

王志超(1981—)，寧夏銀川人，工程師，碩士，主要從事化工設(shè)備的現(xiàn)場維護(hù)工作； 通訊作者：肖東彩(1980—)，女，寧夏銀川人，副教授，碩士，主要從事化工儀表及自動化教學(xué)和研究工作。

TH117.1

A

1008-021X(2017)22-0093-01

(本文文獻(xiàn)格式：王志超,肖東彩.透平齒輪箱溫升突變原因分析及解決辦法[J].山東化工，2017，46(22)：93，99.)