發電機組軸瓦溫升問題的分析及處理

郭慶華

(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱 150040)

0 引言

在火力發電廠中，軸瓦對于機組工作運行穩定性有著重要的作用和意義，對于提高生產運行效益也有著很大的積極作用。在此對軸瓦在整個機組中的作用進行簡單介紹，結合現場實際案例分析軸瓦溫度升高的原因并做出具體解決方法，希望大家在以后類似問題處理時可有所參考。

1 軸瓦的作用

火力發電機組中的軸瓦主要是選用優質鋼材進行鑄造，軸瓦的內表面澆筑有一層鎢金材料，形成的金屬復合層對軸頸進行保護。發電機的軸瓦大部分為徑向支撐，在機組運行過程中，主要支撐發電機的轉子重量，以及對轉子不平衡質量和高速轉動作用下的離心力進行支撐，同時還對轉子的徑向位置進行限定。

通常情況下，機組在運行過程中，進行高速運轉的轉子會對軸瓦造成非常大的徑向負載，而且還會對軸瓦造成突發性的沖擊作用力。如果軸瓦上存在脫層或者其他缺陷時，會對整個機組的安全運行以及穩定性造成很大的威脅，還會對發電廠的正常生產運行及效益等造成一定的影響。

2 軸瓦溫升過高的原因

(1)機組的潤滑油品質不達標，如有機械雜質、黏度不合格等，造成軸瓦溫升過高。

(2)安裝的機構組件在裝配過程中間隙過小、緊湊，導致摩擦增大，溫升過高。

(3)機組高負荷運轉后，軸瓦磨損，摩擦增大，導致高溫。

(4)潤滑油油量不足或者油壓過低，使軸瓦的冷卻不夠，大量的熱量無法及時散出導致溫升過高。

(5)軸瓦的制造質量問題，如巴氏合金材質有問題等，造成烏金表面有氣孔、夾渣、線性脫殼等。

(6)軸瓦設計存在問題。

3 案例

某新建電廠發電機軸瓦為四瓣可傾瓦，具體結構見圖1。該機組在第一次沖轉過程中，當轉速達到2 200 r/min時，發電機汽、勵兩端軸瓦溫度快速升高，升到137 ℃時觸發機組保護值跳機，然后溫度繼續升到153 ℃后回落。

針對此現象，現場對發電機軸瓦進行解體檢查，發現油盒油腔內部存在沙子、密封膠等雜質，高壓油進油口處存在金屬碎屑，瓦塊表面存在研磨痕跡。根據以上檢查情況，分析因為油質不合格，導致軸頸與瓦塊存在研磨情況；沙子等雜質堵塞油口，導致進入軸瓦油量不足，無法進行有效冷卻。待現場處理后重新啟機觀察，對發電機兩個軸瓦進油量進行監測，并對標制造廠的設計要求。

1.定位銷；2.止動銷；3.限位螺釘；4.自鎖鎖片；5.支撐塊6.墊片；7.螺釘；8.瓦塊；9.油盒；10.螺栓；11.把合螺栓

機組再次啟機沖轉，當轉速達到3 000 r/min時，溫度升至127 ℃，再次觸發保護值引發機組跳機，發電機汽端軸瓦溫度升到130 ℃后開始回落。雖然軸瓦溫升較之前有放緩向好趨勢，但溫升仍不滿足機組正常運行要求。

根據第一次拆卸檢查情況，現場提出了導致軸瓦溫升的可能原因及下一步檢查處理方向：

(1)油盒進油口徑過小，導致潤滑油量不夠，要求對油盒進油口進行擴孔徑處理。

(2)軸瓦與軸頸間隙太小，導致無法形成有效油膜，要求對瓦塊進行加工，增加油楔。

(3)懷疑軸瓦安裝過程中受到巨大外力，導致軸瓦變形，使得軸瓦與軸頸間隙不滿足設計要求，無法形成有效油膜。

(4)安裝問題，導致軸瓦與軸頸不同心。

(5)設計問題。

針對以上存在的疑問，現場對軸瓦及安裝尺寸進行了全面檢查。檢查項目如下：

(1)軸瓦扭度測量

現場發電機軸瓦扭度測量詳見下圖2和表1。

圖2 軸瓦扭度測量示意圖

表1 軸瓦扭度測量記錄表

(2)瓦塊自由度檢查

現場發電機軸瓦瓦塊自由度檢查詳見下圖3和表2。

(3)軸瓦內孔、外圓尺寸測量

現場發電機軸瓦內孔、外圓尺寸測量詳見下表3。

(4)瓦塊厚度測量

現場發電機軸瓦瓦塊厚度測量詳見下圖4和表4。

(5)瓦塊曲率測量

現場發電機軸瓦瓦塊曲率測量詳見下圖5和表5。

圖3 軸瓦自由度檢查示意圖

表2 2#軸瓦瓦塊活動度檢查記錄表

表3 軸瓦內孔、外圓尺寸測量表

圖4 軸瓦瓦塊厚度測量示意圖

表4 瓦塊厚度測量表

圖5 軸瓦瓦塊曲率測量示意圖

表5 1#、2#軸瓦瓦塊曲率測量記錄表

注：表中瓦塊編號原則，從汽輪機端向發電機端看，旋轉方向為逆時針，從左上方開始，順著旋轉方向，1#軸瓦瓦塊編號依次為5#、6#、7#、8#，2#軸瓦瓦塊編號依次為1#、2#、3#、4#。

(6)瓦塊安裝間隙測量

軸瓦安裝間隙測量方式說明：將下半軸承座就位，將下半軸瓦安裝到下半軸承座上，再安裝上半軸瓦，將上下半軸瓦把緊，此時測量上半軸瓦內瓦塊背部曲面最高點距離軸瓦內孔的間隙；然后再將上半軸承座安裝到位，并與下半軸承座把合牢固，重新測量上半軸瓦內瓦塊背部曲面最高點距離軸瓦內孔的間隙，詳見下圖6和表6。

圖6 軸瓦瓦塊曲率測量示意圖

表6 2#軸瓦瓦塊1、4安裝間隙測量表

注：本檢查記錄表中瓦塊編號原則，從汽輪機端向發電機端看，旋轉方向為逆時針，從左上方開始，順著旋轉方向，1#軸瓦瓦塊編號依次為5#、6#、7#、8#，2#軸瓦瓦塊編號依次為1#、2#、3#、4#。

通過檢查結果看，安裝尺寸符合廠家要求，且軸瓦不存在變形情況，進入發電機軸瓦油量滿足設計要求，但軸瓦自由活動存在受限現象。

針對在檢查過程中發現的情況，廠家最終給出答復：

(1)不建議對油盒油孔進行擴孔處理。因為油孔與軸頸存在一定的距離，且距離較大，設計本意就是在此處形成節流，可以形成一定油壓，使潤滑油直接噴到軸頸上，以進行冷卻。如擴孔，會導致油壓下降，潤滑油無法有效噴到軸頸上去，且擴大油孔會對各個軸瓦進油量有影響，需重新計算分配每個軸瓦的進油量，工作量大，且不能滿足現場工期。

(2)不同意在瓦塊上增加油楔，因為此舉可能導致軸瓦剛度下降滿足不了機組運行要求，可能會對整個軸系產生影響。

(3)雖然測量數據與標準值存在一定的偏差，但考慮到現場測量手段存在誤差，從現場反饋看，安裝數據滿足設計要求。

(4)軸瓦瓦塊自由度存在受限現象。設計人員重新審查軸瓦圖紙相關尺寸，發現限位螺釘長度和限位孔深度存在問題，導致瓦塊在限位螺釘處活動自由度受限，無法滿足機組正常運行要求，建議現場對限位孔加深6 mm或對限位螺釘加工短3～4 mm。

根據廠家回復，現場為了防止限位螺栓過短導致瓦塊脫落，避免破壞限位螺釘端部球面影響瓦塊活動自由度，決定對限位孔加深6 mm。處理完畢后，機組重新啟動，軸瓦溫度滿足設計要求。

4 結論

參考以上現場實際案例，告訴我們軸瓦在設計過程中，應詳細考慮各方面因素，并經過其可行性的嚴格驗證。在制造、安裝過程中，應嚴格按照圖紙進行。在機組啟動前，應嚴格遵循相關規程。出現問題后要詳細查找原因并認真聽取廠家專業意見，避免出現更嚴重的后果。