630MW汽輪機可傾瓦軸承溫度高原因分析及處理

鄭 智

（湛江中粵能源有限公司，廣東 湛江 524000）

1　設(shè)備概況

某電廠2號汽輪機為哈爾濱汽輪機廠有限責任公司生產(chǎn)的亞臨界、一次中間再熱、四缸四排汽、單軸、凝汽式汽輪機，于2017年進行通流改造，改造后汽輪機型號為N630-16.7/538/538。汽輪機高壓缸為單流布置，中壓缸、低壓缸均為雙流反向布置。軸系由高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、1號低壓轉(zhuǎn)子、中間軸、2號低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機轉(zhuǎn)子、勵磁小軸及11個軸承組成。其中，#1—8軸承（高、中、低壓轉(zhuǎn)子前后軸承）為四瓦塊可傾瓦型徑向軸承，#9—10軸承（發(fā)電機前后軸承）上半為圓柱形，下半為兩塊可傾瓦；#11軸承為徑向圓柱形軸承。

2　軸瓦溫度高情況介紹

某電廠2號汽輪機組通流改造完成后，于2017年11月27日進行沖轉(zhuǎn)。如圖1所示，#2汽輪機沖轉(zhuǎn)過程中，#3軸承金屬溫度隨汽輪機轉(zhuǎn)速升高而升高，當汽輪機轉(zhuǎn)速到達 3000r/min時，其測點 2溫度達到 96.9℃，在機組帶負荷運行階段測點1溫度穩(wěn)定在98-99℃范圍內(nèi)，明顯高于正常運行時70-75℃的溫度范圍，且比較接近停機值 113℃。而測點 1溫度為 75.8℃，兩側(cè)溫差達到 21.1℃。另外，#3瓦振為 13.3um，#3瓦軸振 29.3um，回油溫度47.7℃，均處于正常范圍。

經(jīng)過熱工人員的檢查，確認測點2反映的是#3軸承右側(cè)下瓦塊的溫度，且經(jīng)過拆線檢查熱電阻的阻值和絕緣，確認該測點溫度為實際瓦溫。因此，雖#3軸承軸振、瓦振、均在正常范圍內(nèi)，但#3軸承右側(cè)下瓦塊溫度（即#3軸承測點2溫度）為真實數(shù)據(jù)，接近軸承金屬溫度停機值113℃，嚴重威脅機組安全運行。

2017年12月13日，#2機組停機。如圖 2所示，#3瓦溫無波動。22：59時，汽機轉(zhuǎn)速下降到 1722rpm，3X軸振、3Y軸振及#3瓦振均出現(xiàn)了小范圍波動，其中，3X軸振最大值為86.8um，3Y軸振最大值為79.9um。

圖1　汽輪機沖轉(zhuǎn)參數(shù)畫面

圖2　停機參數(shù)畫面

3　#3軸承溫度高原因分析

3.1　軸承結(jié)構(gòu)

某電廠2號汽輪機#3軸承結(jié)構(gòu)如圖3所示，軸承由軸承外殼、瓦枕及四塊具有自位能力的可傾瓦組成。軸承兩塊下瓦各裝有一支溫度元件，該元件為三線制PT熱電阻，用于監(jiān)測兩塊下瓦的金屬溫度。瓦塊通過支持銷定位，且位于瓦塊中心的調(diào)整墊塊與支持銷的球面接觸，作為可傾瓦的擺動支點。

潤滑油通過軸承外殼兩側(cè)水平油孔，進入瓦枕水平兩側(cè)、底部節(jié)流孔板進入軸承各瓦塊楔形間隙，形成油膜，并從軸承兩側(cè)端部油封環(huán)處排出，返回軸承座。

油封環(huán)和油封擋環(huán)可防止軸承兩端大量漏油，保證潤滑油對軸瓦的冷卻能力。油封擋環(huán)分為兩半，通過油封環(huán)上的限位銷防止油封擋環(huán)轉(zhuǎn)動。

圖3　#3軸承結(jié)構(gòu)

3.2　可能導(dǎo)致#3軸承溫度高的原因

（1）實際進入軸瓦的潤滑油量偏少，軸承箱內(nèi)潤滑油管路泄露，導(dǎo)致實際進入軸瓦潤滑油量偏少，從而出現(xiàn)回油溫度正常，軸瓦溫度高的現(xiàn)象。

（2）軸承右側(cè)下瓦塊烏金面脫胎、損傷，破壞油膜穩(wěn)定性，導(dǎo)致軸瓦溫度升高。[1]

（3）軸承頂部間隙小，汽輪機高速旋轉(zhuǎn)過程中，軸瓦油膜遭到破壞，導(dǎo)致軸頸與軸瓦烏金面產(chǎn)生干摩擦，導(dǎo)致軸瓦溫度高。[1]

（4）軸承兩端油封環(huán)間隙大，潤滑油泄漏量大，導(dǎo)致油膜壓力下降，軸頸與軸瓦產(chǎn)生摩擦，造成軸瓦溫度高。

（5）油封擋環(huán)結(jié)合面螺栓松脫，潤滑油泄漏量過大，導(dǎo)致軸頸與軸瓦摩擦，造成瓦溫高。

3.3　解體檢修發(fā)現(xiàn)的問題及分析

12月30日，#2汽輪機具備停運盤車條件，隨即停運盤車及潤滑油系統(tǒng)，對#3軸承進行解體揭瓦檢查。經(jīng)過檢查，軸頸與軸瓦接觸部分無損傷，軸瓦烏金面無脫胎現(xiàn)象，軸承箱內(nèi)潤滑油管路無泄漏，#3軸承兩端油封環(huán)完好且間隙符合安裝標準。但在檢查、數(shù)據(jù)測量過程中發(fā)現(xiàn)以下問題：

（1）如圖4所示，#3軸承左側(cè)上瓦塊有輕微磨損痕跡。

（2）如圖5所示，下側(cè)左、右瓦塊均有磨損痕跡，其中，下側(cè)右瓦塊磨損痕跡較重。

（3）與#3軸承接觸的軸頸部分情況良好，并無磨損現(xiàn)象。

（4）檢修人員對瓦塊的厚度、軸瓦調(diào)整墊塊的厚度、支持銷的厚度及瓦塊背后定位孔的深度進行了詳細的測量，具體測量數(shù)據(jù)如下表：

圖4　#3軸承左側(cè)上瓦塊磨損

圖5　#3軸承下瓦塊磨損情況

表1　#3軸承下瓦塊測量數(shù)據(jù)單位：mm

根據(jù)上述數(shù)據(jù)可得：

左側(cè)下瓦塊總厚度S1=（78.01+78.04）/2+25.57+17.86-30.80=90.655mm

右側(cè)下瓦塊總厚度S2=（78.07+78.09）/2+25.56+18.27-30.96=90.95mm

S2比S1大0.295mm，由此可判斷出，在汽輪機正常運行中，#3軸承右側(cè)下瓦塊的載荷明顯比左側(cè)下瓦塊的載荷大。

（5）對 #3軸承的頂部間隙進行測量，其中，左側(cè)上瓦塊頂部間隙為0.56mm，右側(cè)上瓦塊頂部間隙為0.57mm，均在制造廠設(shè)計值 0.56-0.66 mm范圍內(nèi)，但均處于下限值。

結(jié)合汽輪機運行數(shù)據(jù)、現(xiàn)場解體檢查及測量的數(shù)據(jù)，#3軸承右側(cè)下瓦塊溫度高主要原因如下：

（1）#3軸承左右兩側(cè)上瓦塊頂部間隙偏小，雖兩瓦塊頂部間隙符合設(shè)計標準，但均處于下限值。

（2）右側(cè)下瓦塊調(diào)整墊塊較厚，載荷左右不均勻，右側(cè)下瓦塊載荷較重。再考慮到左側(cè)上瓦塊頂部間隙處于設(shè)計值下限，進一步加重右側(cè)下瓦塊的載荷，從而導(dǎo)致該軸瓦與軸頸產(chǎn)生摩擦，造成該瓦塊金屬溫度高。

4　處理措施及效果

4.1　主要處理措施

（1）由于#3軸承單側(cè)下瓦塊載荷重，且避免過多影響軸系的載荷分布，故不對#3軸承作整體調(diào)整，只對右側(cè)下瓦塊的調(diào)整墊塊進行打磨，考慮到之前運行瓦塊已經(jīng)有一定的磨損量，因此通過打磨將#3軸承右側(cè)下瓦塊調(diào)整墊塊厚度減少0.07mm，并檢查調(diào)整墊塊與軸瓦接觸情況合格。

（2）通過打磨上瓦塊背面的調(diào)整墊塊，將 #3軸承左側(cè)上瓦塊頂部間隙調(diào)整至0.65mm，右上瓦頂部間隙調(diào)整至0.62mm，以接近設(shè)計范圍0.56-0.66mm的上限值。

（3）檢查#3軸承下瓦塊表面接觸度，對右側(cè)下瓦塊表面進行輕微修刮。

4.2　處理效果

2018年1月7日，2號汽輪機啟動沖轉(zhuǎn)，如圖 6所示，#3軸承金屬溫度正常，測點 1溫度為 68.5℃，測點2溫度為64.5℃。在隨后機組帶負荷階段，溫度穩(wěn)定在此范圍內(nèi)，#3瓦振 12.2um，3X軸振為 38.5um，3Y軸振為 51.3um，回油溫度 46.7℃，均在正常范圍內(nèi)。

5　結(jié)語

本文結(jié)合2號汽輪機沖轉(zhuǎn)過程及正常運行中的#3軸承左右側(cè)瓦溫、回油溫度等參數(shù)及解體檢查的結(jié)果，確認#3軸承右側(cè)下瓦塊溫高的原因是左側(cè)上瓦塊頂部間隙偏小及右側(cè)下瓦塊調(diào)整墊塊厚度過大，通過相應(yīng)的調(diào)整，成功解決了#3軸承右側(cè)下瓦塊金屬溫度偏高的問題。2號機組于2018年1月7日正常啟動，#3軸承金屬溫度、回油溫度、軸振、瓦振等參數(shù)均在正常范圍內(nèi)，保障了機組安全運行。同時，此案例為同類型機組軸承檢修提供了一定的參考價值。

圖6　#3軸承處理后汽輪機沖轉(zhuǎn)過程參數(shù)曲線

【參考文獻】

［1］劉晶晶,焦軍政,楊竹青.汽輪機軸瓦溫度高的原因分析及 處 理 [J].華 電 技 術(shù) ,2013,35(7)：42-43.