660MW汽輪機(jī)組軸瓦溫度異常的分析與處理

馬琪翔

摘要：針對某660MW機(jī)組投產(chǎn)后啟動出現(xiàn)的1號軸瓦溫度異常的問題，機(jī)組在運(yùn)時進(jìn)行了初步分析，停運(yùn)后結(jié)合揭瓦檢查的情況，確認(rèn)了軸承座內(nèi)存在異物從而導(dǎo)致軸瓦自動調(diào)整定位性能差是引起軸瓦溫度高的主要原因，對軸承座內(nèi)鐵銹與潤滑油高溫碳化物的溯源發(fā)現(xiàn)，2號機(jī)組門桿漏汽在軸封系統(tǒng)中接入點位置不合理，據(jù)此提出了清除異物、刮瓦和改接門桿漏汽等消缺措施。措施實施后，機(jī)組的軸瓦溫度保持在正常水平。

關(guān)鍵詞：660MW；汽輪機(jī)組；軸瓦溫度；異常分析；處理

前言

某電廠一期工程安裝了2臺660MW燃煤發(fā)電機(jī)組，汽機(jī)型號為N660-25/600/600，是上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、凝汽式汽輪機(jī)。發(fā)電機(jī)型號為QFSN-660-2，是上海汽輪發(fā)電機(jī)廠制造的水—氫—氫冷卻三相同步汽輪發(fā)電機(jī)。汽輪機(jī)4個轉(zhuǎn)子分別由5只徑向軸承來支承。除高壓轉(zhuǎn)子由2個徑向軸承支承外，其余3個轉(zhuǎn)子，即中壓轉(zhuǎn)子和2個低壓轉(zhuǎn)子均只有1只徑向軸承支承。5個軸承均采用橢圓瓦，分別坐落在5個軸承座內(nèi)。2號軸承座位于高壓缸和中壓缸之間，在2號軸承座內(nèi)裝有徑向推力聯(lián)合軸承，整個軸系是以此為死點向兩頭膨脹。

1、瓦溫異常情況

機(jī)組軸系支承簡圖如圖 1 所示。該型機(jī)組1號徑向軸承由上半和下半殼體、支撐墊塊和定位鍵等組成。軸承殼體內(nèi)側(cè)設(shè)有巴氏合金，通過圓錐銷和螺栓聯(lián)結(jié)在一起。軸承金屬測溫元件采用熱電偶。軸承安裝在球形座上，這種球面結(jié)合，使得軸瓦能按轉(zhuǎn)子的撓度和傾斜程度自動調(diào)整定位，使軸頸與軸瓦處在較好潤滑狀態(tài)下工作。

2號機(jī)組自2012年2月9日并網(wǎng)運(yùn)行以來，在供油母管潤滑油溫度維持在42～46℃的情況下，1號軸承下瓦3個金屬溫度測點隨著機(jī)組運(yùn)行時間的推移逐步升高，瓦溫最高值由最初的72℃上升至104℃，并且下瓦金屬溫度隨著機(jī)組負(fù)荷的變化出現(xiàn)波動，升負(fù)荷時下瓦金屬溫度降低，降負(fù)荷時下瓦金屬溫度升高。

到3月下旬，機(jī)組負(fù)荷660MW時下瓦溫度高點為77℃，機(jī)組負(fù)荷330MW時下瓦溫度高點為104℃，溫度變化幅度已達(dá)27℃，且每次機(jī)組負(fù)荷降至330MW運(yùn)行時，1號軸承下瓦大多會出現(xiàn)了一次瓦溫飆升后的回落。

2、初步分析

根據(jù)軸承理論，引起橢圓瓦金屬溫度高的原因可能有軸瓦質(zhì)量不良、潤滑油影響、軸承載荷過大、軸瓦球面自動調(diào)整能力差等，下面逐一加以分析。

（1）軸承鎢金澆鑄質(zhì)量不良。若軸承烏金澆鑄質(zhì)量不良，結(jié)合不佳，存在脫胎現(xiàn)象。當(dāng)承受動載荷或溫度變化時，結(jié)合不牢，脫胎現(xiàn)象將進(jìn)一步加劇。僅由軸瓦質(zhì)量不良所引起的軸承金屬溫度高，其軸瓦溫度趨勢通常是逐漸上升，而不會出現(xiàn)較大幅度的波動。據(jù)此推斷軸承烏金澆注質(zhì)量不良不是造成2號機(jī)組1號軸承下瓦金屬溫度異常的主要原因。

（2）潤滑油的影響。潤滑油溫度過高或過低、潤滑油黏度不合格、油流量過大或過小、回油不暢、潤滑油斷油、油質(zhì)不良或油質(zhì)惡化、潤滑油壓力過低或過高、油流中或軸承內(nèi)存在氣體或雜物、頂軸油管逆止閥不嚴(yán)油膜壓力下降等，都可使軸承溫度升高。軸瓦進(jìn)油溫度高使得高溫的潤滑油不能將軸承運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量及時帶走，引起軸瓦溫度升高。但該機(jī)組正常運(yùn)行時供油溫度基本穩(wěn)定在42～46℃，可以排除潤滑油溫的影響。瓦塊刮傷會造成軸瓦金屬溫度高，這在新建成投產(chǎn)的機(jī)組中較為常見，但2號機(jī)組1號軸承瓦溫頻繁出現(xiàn)飆升，這種不斷出現(xiàn)雜質(zhì)的可能性不大。潤滑油流量的影響，主要是機(jī)組運(yùn)行過程中，由于潤滑油供油系統(tǒng)故障，如主油泵故障、油系統(tǒng)泄漏、逆止閥不嚴(yán)密，引起潤滑油供油壓力降低，各軸承進(jìn)油流量大幅減少。出現(xiàn)這一情況往往是機(jī)組所有軸瓦溫度均會有一定幅度升高。而不僅僅是某一軸瓦溫度升高。因潤滑油異常引起的軸承溫度高也可以排除。

（3）軸承載荷的影響。轉(zhuǎn)子中心偏差、軸承座溫度和揚(yáng)度變化、軸振動過大、轉(zhuǎn)子受到向下的力過大、轉(zhuǎn)速超過允許值、軸封漏汽引起軸承座標(biāo)高發(fā)生變化等，都可能產(chǎn)生軸承載荷分配不均，引起軸承載荷過大[4]，軸瓦溫度升高。尤其是受汽輪機(jī)進(jìn)汽蒸汽附加力的影響，在機(jī)組負(fù)荷頻繁變動時，這一溫度變化往往呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。2號機(jī)組1號軸承下瓦溫度與負(fù)荷負(fù)相關(guān)、上瓦溫度與負(fù)荷正相關(guān)，與該廠同型號的1號機(jī)組1號軸瓦溫度變化呈現(xiàn)出相同的規(guī)律性，盡管該型號汽輪機(jī)是兩側(cè)對稱進(jìn)汽，但在實際運(yùn)行中，汽流對轉(zhuǎn)子的附加作用力是隨負(fù)荷變化的，高負(fù)荷時汽流對轉(zhuǎn)子向下附加作用力減小、低負(fù)荷時向下附加作用力增大。高負(fù)荷時轉(zhuǎn)軸中心上浮，軸承負(fù)載減輕，下瓦溫度降低、上瓦溫度升高、工頻振幅變大；低負(fù)荷時轉(zhuǎn)軸中心下移，軸承負(fù)載變重，下瓦溫度升高、上瓦溫度降低、工頻振幅變小。但同型號的1號機(jī)組負(fù)荷變化時，1號瓦溫變化約有5℃。據(jù)此判斷軸承載荷變化不是造成2號機(jī)組1號軸承下瓦金屬溫度異常的主要原因。

（4）軸承球面自動調(diào)整能力。軸承間隙過小或過大、軸承緊力過大、軸承安裝偏斜、軸承底座墊片增加的過多、軸承與軸頸揚(yáng)度不一致，軸承瓦塊與軸承座球面之間有雜質(zhì)等，都可能使軸承球面自動調(diào)整定位能力變差。軸承載荷不能均布在整個瓦面，造成局部載荷過高，油膜過薄，從而引起軸瓦金屬溫度高，情況嚴(yán)重時甚至?xí)霈F(xiàn)瓦塊局部磨損。瓦塊自位能力變差后，需要更大的作用力瓦塊才能自位。瓦溫飆升，表明該過程油膜急劇變薄，同時油膜內(nèi)壓力也在急劇升高。情況嚴(yán)重時瓦塊和軸頸甚至需要碰摩接觸后才能自動調(diào)整定位，位置調(diào)整后瓦塊便工作正常，瓦溫下降。隨著機(jī)組負(fù)荷的變化，軸瓦在相同的負(fù)荷變化條件下對應(yīng)的溫度變化也隨之變大。這與2號機(jī)組1號軸承表現(xiàn)出的異常狀況基本一致，由此推斷軸承球面自動調(diào)整能力差是引發(fā)1號軸承金屬溫度異常的主要因素。

3、處理及效果

結(jié)合前面的分析和揭瓦檢查情況，采取如下措施：1號軸承下軸瓦屬于輕微受損，修刮后應(yīng)該可用，但要保持在軸承設(shè)計間隙要求之內(nèi)；若修刮后不能保持在設(shè)計間隙要求之內(nèi)，則需更換新瓦。同時對軸頸采用油石、金相砂紙表面打磨，提高軸頸表面光潔度。徹底清理瓦枕、瓦塊球面上的異物。安裝時軸瓦緊力按下限調(diào)整，保證瓦枕、瓦塊球面結(jié)合后能活動自如。參照1號機(jī)組門桿漏汽接入位置對2號機(jī)組進(jìn)行改接，消除高壓缸軸封蒸汽外漏。在瓦面修刮、清理異物、門桿漏汽改接后，機(jī)組重新起動。起動后的各階段，軸瓦金屬溫度均在正常范圍內(nèi)。機(jī)組滿負(fù)荷660MW運(yùn)行，2號機(jī)組軸封系統(tǒng)參數(shù)數(shù)值與1號機(jī)組接近，高壓缸前軸封已無外漏現(xiàn)象，1號軸瓦的溫度穩(wěn)定。機(jī)組負(fù)荷在300～660MW調(diào)整時潤滑油供油溫度自動控制在45℃，1號軸承下軸瓦金屬溫度在78～83℃波動，2號機(jī)組運(yùn)行一年來，未再出現(xiàn)軸瓦溫度偏高或溫度波動幅度過大的現(xiàn)象。

4、結(jié)束語

汽輪機(jī)軸承金屬溫度異常升高，往往是烏金磨損、碾壓的前兆，在發(fā)現(xiàn)軸瓦溫度異?，F(xiàn)象后，應(yīng)在加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)視，盡快尋找機(jī)會停機(jī)檢查處理，避免發(fā)生汽輪機(jī)燒瓦彎軸的惡性事件。引起軸瓦金屬溫度高的原因很多，實踐中需依據(jù)軸承原理并結(jié)合現(xiàn)場情況具體分析后確認(rèn)原因，采取相應(yīng)對策，降低軸承金屬溫度，確保汽輪機(jī)組的長期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]吳仕芳.新一代超超臨界660MW汽輪機(jī)的設(shè)計開發(fā)[J].華東電力，2010，38（11）：1775-1780.

[2]戴其兵，傅行軍.大型汽輪發(fā)電機(jī)組標(biāo)高對軸承載荷的影響[J].江蘇電機(jī)工程，2008，27（2）：64-66.

（作者單位：菏澤永恒熱力有限公司）