330MW汽輪機推力瓦磨損原因分析及處理

于明濤

（廣東省粵電集團有限公司沙角A電廠，廣東 東莞 523900）

1 概述

1.1 機組概況

某電廠4號機組為上海汽輪機廠制造的N330-16．7/538/538 型亞臨界，一次中間再熱、單軸雙缸、兩排汽凝汽式汽輪機，高中壓部分采用合缸結構，兩個低壓缸采用對稱布置。機組額定功率330 MW，主蒸汽壓力為16．7MPa，溫度為538℃，整個軸系軸向推力趨于平衡。在2012年12月進行通流改造后，機組容量由300MW提高到330MW。高壓缸有1個沖動式調節級和11個反動式壓力級，中壓缸有9個反動式壓力級，低壓缸有14個壓力級。推力軸承安裝在高中壓轉子前端的#1軸承箱內。

1.2 推力瓦概況

本機組的推力軸承屬于自位式的，這種型式的推力軸承能自動地把載荷均布于各瓦塊上。推力瓦分工作側（調閥端）和非工作側（發電機端），每側均有6塊推力瓦，這些瓦塊支承于均壓板上，并裝入制成兩半的支承環內，通過均壓板的擺動，使各瓦塊巴氏合金表面的載荷中心都處于同一平面內，因此，每一瓦塊均受著同樣的載荷，這種結構并不要求全部瓦塊的厚度必須嚴格相同。推力軸承由定位機構固定，通過調整螺釘可使楔塊上下移動，從而可改變軸承殼體的軸向位置，以保證轉子在汽缸中的正確位置，調整螺釘每轉動一圈，軸承殼體軸向位置改變0．102mm；拆裝推力軸承時，要做好調整螺絲定位尺寸和圈數的記錄，保證轉子K值不變，裝好后鎖緊螺帽應該鎖緊，防止軸承外殼走動。在工作面和非工作面推力瓦上，各有2個瓦塊（最上端）安裝有溫度傳感器監視推力瓦溫度，瓦溫報警值為99℃，跳機值為107℃，推力瓦結構圖如圖1所示。

2 異常經過

圖1 推力瓦結構圖

2016年1月份大修期間，為提高機組的經濟性，更換了高壓缸的噴嘴，噴嘴喉部面積減小了4．6%，調節級壓力較之大修前明顯下降，軸系的推力也由向調閥端變成了向發電機端，發電機端推力瓦溫最高為80℃；2017年1月份機組B修期間，為解決4號機#1軸瓦受汽流激振的影響，對4號機的順序閥位進行了調整，將機組順序閥的開啟順序由原來的GV1，GV2→GV4→GV5→GV6→GV3改 為GV6，GV3→GV5→GV4→GV1→GV2調整之后，推力瓦的最高溫度有緩慢上升的趨勢，最高值為9月18日，超過了報警值（99℃），減負荷后溫度有所下降。表1為選取負荷同為300MW時，各個階段的機組參數。

3 原因分析

軸向位移不僅能表明汽輪機的運行特性和狀況，而且還能夠指示推力軸承的磨損情況以及轉動部件和靜止部件之間發生碰磨的可能。目前常用電渦流非接觸式傳感器來進行位移測量，通常情況下，當軸向位移從正值變為負值時，說明轉子軸向推力由工作面轉移到非工作面。

（1）從上面的異常過程可以看出，在更換噴嘴之后，向調閥端的軸向推力減小，轉子開始向發電機端的推力瓦施加壓力，這是造成非工作面推力瓦溫度升高的主要原因。2016年1月至4月大修期間，為了提高機組經濟性，更換了高壓缸噴嘴，根據上海汽輪機廠反饋的結果，高壓噴嘴喉部面積減小4．6%，從而使調節級流量降低14t/h，調節級效率下降約0．3%，閥門全開工況功率同比減小4．3MW，調節級壓力明顯下降，造成機組受到的軸向推力由向調閥端變化為向發電機端，軸系推力由工作面轉向非工作面。

表1 300MW負荷下各個階段的機組參數

（2）順序閥開啟順序調整后，推力瓦溫度進一步升高，說明各瓦塊存在受力不均的現象，分析主要是非工作面推力瓦平面度較差或推力瓦與推力盤的平行度較差造成，這也是非工作面推力瓦磨損的一個重要原因。

4 解體檢修過程

2018年5月份，借助4號機臨修機會，對推力瓦進行解體大修，解體前測量推力盤貼死工作面時機頭定位值為94．92mm，推力瓦的推力間隙為0．43mm，大于標準值0．25～0．38mm；解體后發現工作面瓦塊完好無損，非工作面瓦塊磨損嚴重，磨損最嚴重的區域位于正下方，最大磨損量達0．87mm；非工作面推力瓦下面的均壓塊被擠壓出凹痕，最大深度為0．10mm；通過測量計算得出，推力盤與推力瓦座不平行度較大，測量發電機端推力盤與推力瓦座的距離，計算出上部比下部大了0．35mm。針對解體后發現的問題，經與技術分部研究決定，將通過以下幾個方面對推力瓦進行徹底檢修。

4.1 調整推力瓦下瓦座與推力盤的平行度

解體時發現推力瓦下瓦座相對于推力盤的不平行度較大，達到0．35mm，下瓦座有向前翹起的趨勢，需要對下瓦座平行度進行調整。首先在兩端掛耳下面增加0．30mm墊片，使推力瓦座處于自由狀態；然后通過在前后背弧處增加墊片逐步調整推力瓦座平行度；推力瓦座調平后再測量出掛耳下面間隙，配置出相應尺寸的斜鐵，安裝好斜鐵，去除前后背弧下面的墊片。最終將推力盤與推力瓦不平行度調整為0．08mm。

4.2 更換推力瓦，調整推力間隙

鑒于非工作面推力瓦塊磨損嚴重，且瓦塊下面的均壓塊被壓出了凹坑，需要重新更換新的推力瓦塊和均壓塊。首先對新的推力瓦烏金面進行刮削，使接觸點面積達75%以上，并修刮出進油槽；瓦塊修刮完成后，用百分表測量每塊推力瓦圓點最高處，通過調整瓦塊后面的墊片，將新瓦塊總厚度調整到51．58mm，且保證總厚度誤差≤0．02mm。推力瓦回裝完成后，通過調整瓦塊后面的墊片，最終將推力間隙調整為0．33mm，達到標準范圍內。

4.3 轉子定位

根據該推力瓦特點，在推力瓦回裝完成后需進行轉子定位。由于推力瓦工作面發生了變換，由調閥端變為了發電機端，故將轉子定位值調整為95．27mm。轉子定位后將下瓦座推向調閥端，使發電機端推力瓦緊貼推力盤，在推力瓦座兩側架好百分表監視瓦座移動情況，然后開始緊固調閥端調整螺釘，緊固過程中要時刻監視兩側的百分表，保證推力瓦座平行移動，避免出現歪斜；一側緊固完畢后，另一側的楔塊也必須楔緊，緊固完成后要對螺釘進行鎖死，以防止軸承座發生軸向竄動。

5 結語

噴嘴改造后造成軸向力的方向發生了改變，在無法對噴嘴進行處理的情況下，只有利用臨修機會對推力瓦進行徹底檢修。通過調整推力瓦座與推力盤的平行度，保證了瓦塊能夠均勻受力。由于推力瓦工作面發生了轉換，又對轉子位置進行重新定位。經過檢修人員認真細致的檢修，機組順利啟動，滿負荷時推力瓦最高溫度為67℃，完全符合運行規程的要求，徹底解決了推力瓦非工作面瓦溫高的重大設備缺陷。