660MW汽輪機推力軸承磨損處理關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

周林君，陳 焱，王傳奇，桂漢生，詹 春

（馬鞍山當(dāng)涂發(fā)電有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

1 設(shè)備概況

當(dāng)涂發(fā)電有限公司為某型單軸、三缸、四排汽、反動凝汽式、一次中間再熱式超臨界汽輪機，配備推力軸承位于前軸承座內(nèi)，為單獨結(jié)構(gòu)的滑動式自位節(jié)能型推力軸承，推力瓦塊總面積（單側(cè)）1 364cm2，工作面、非工作面各有八塊構(gòu)成，每塊推力瓦塊面積170.5cm2，推力軸承最大荷載約40 000kg，機組設(shè)計推力為70 000kN。

2 問題現(xiàn)狀和原因分析

該公司某型機組自投運以來，推力軸承頻繁磨損，不能長周期運行。機組通常在正常運行3～6個月后數(shù)據(jù)監(jiān)測顯示軸向位移快速增大，瓦溫也逐漸上漲。當(dāng)軸向位移超過報警值時機組被迫停運，在每次停機后對設(shè)備解體檢查，推力軸承工作面瓦塊存在嚴重磨損，尤其在瓦面出油側(cè)，并且存在電腐蝕現(xiàn)象，通過推力瓦塊更換和機務(wù)檢修調(diào)整后啟機。雖然改善了推力瓦塊工作環(huán)境，一定程度上延長了運行周期，但未根本解決推力軸承工作面磨損問題。

為根本解決推力瓦塊磨損問題，檢修技術(shù)人員不斷利用停機機會嘗試對應(yīng)措施。綜合分析后發(fā)現(xiàn)原因大致如下：

（1）機組運行時推力軸承中推力瓦與轉(zhuǎn)子推力盤之間形成油膜，當(dāng)油膜形成不好、油膜剛度不夠時會影響推力軸承運行，造成推力軸承磨損。

（2）轉(zhuǎn)動設(shè)備在運行時要嚴格按照檢修作業(yè)指導(dǎo)書中的檢修標準執(zhí)行，嚴格保證推力軸承檢修過程中的推力盤瓢偏、表面粗糙度、小軸晃度等數(shù)據(jù)在標準范圍內(nèi)。當(dāng)檢修工藝不到位，機組啟動運行后，隨時間推移，推力軸承會出現(xiàn)磨損。

（3）汽輪發(fā)電機組在運行中由于發(fā)電機磁場不對稱、發(fā)電機大軸被磁化等原因在發(fā)電機軸上感應(yīng)出軸電壓，從而產(chǎn)生軸電流。軸電流可通過接地電刷接地，使汽輪機轉(zhuǎn)子電壓放電來消除轉(zhuǎn)子的靜電電流，防止軸電流損傷軸承、密封件、聯(lián)軸器、齒輪等部件，但仍存在軸電流對軸承接觸面形成電腐蝕，造成嚴重磨損。

（4）機組運行時可能由于多種原因造成機組軸向推力突增，當(dāng)軸向推力增大到超過推力軸承最大載荷時，推力軸承也會發(fā)生磨損。

3 解決辦法

為解決推力軸承經(jīng)常磨損問題，除對機組推力軸承進行解體檢查時嚴格按照工藝要求檢修回裝、對潤滑油系統(tǒng)進行改進等措施，防止因機務(wù)檢修原因?qū)е峦屏S承磨損外，同時新增碳刷、改善接地方式、對推力軸承局部進行絕緣處理等措施有效改善機組推力軸承工作環(huán)境和工作狀態(tài)。

本次有效改進從機務(wù)和電氣兩方面提供詳細技術(shù)方案如下。

3.1 機務(wù)部分

機務(wù)部分主要對潤滑油系統(tǒng)改進、安裝工藝的控制以及對推力軸承進行局部絕緣，改善推力軸承的工作環(huán)境，從而提高推力軸承的可靠性。

（1）針對有可能導(dǎo)致推力軸承磨損的油膜形成不好原因，對潤滑油系統(tǒng)進行改進：更換汽輪機油系統(tǒng)中的射油器，并對注油器噴嘴至擴散管喉部距離調(diào)整，增大潤滑油壓及油量，潤滑油母管油壓由0.11MPa提高至0.16MPa；油壓提高后，軸承間進油量增大，軸承間油膜剛度提高；在對潤滑油系統(tǒng)進行改進的同時通過擴大推力軸承工作面進油節(jié)流孔板直徑，對瓦塊進油進行油囊修刮，工作面進油量進一步增大，改善進油狀況；推力軸承改型，采用京士伯里推力軸承，使?jié)櫥椭苯舆M入油槽內(nèi)，減少泄油量；也避免了上一瓦塊工作后的油進入下一瓦塊，雜質(zhì)影響下一瓦塊的工作環(huán)境，產(chǎn)生磨損。

（2）針對有可能導(dǎo)致推力軸承磨損的檢修工藝不到位原因，對檢修工藝嚴格控制：在推力軸承檢修和回裝時嚴格按照制造廠檢修標準執(zhí)行，使推力軸承和小軸各安裝間隙、主機推力盤小軸外送加工，小軸晃動保證0.05mm以內(nèi)、瓢偏值0.005mm以內(nèi)；外送加工同時對推力盤工作面拋光打磨，提高表面粗糙精度，防止工作面粗糙度過大對推力軸承工作環(huán)境造成影響。

（3）針對軸電流導(dǎo)致推力軸承磨損原因，機務(wù)部分采取的措施：在推力軸承工作面和非工作面瓦架的外圓和工作面非工作面兩端調(diào)整墊，分別噴涂0.1mm厚度的絕緣漆，與推力軸承殼體間絕緣，在軸電流存在的前提下有效隔絕軸電流防止電蝕的產(chǎn)生對推力軸承運行造成影響和破壞。在2013年底機組檢修期間采用了該絕緣措施。

（4）由于歷次磨損時監(jiān)測推力瓦溫雖有升高，但漲幅不大，并且從未超過75℃，可初步判斷我公司推力瓦塊磨損原因不是推力軸承載荷不夠?qū)е?。隨后進行軸向推力試驗進一步排除因軸向推力大導(dǎo)致推力瓦塊無法承載造成磨損原因。模擬推力軸承工作環(huán)境，利用專用工具對備件推力軸承工作面的瓦架軸向平面進行加壓，并在四周架百分表，觀察壓力和推力軸承形變量關(guān)系，折算成軸向推力大小，經(jīng)過分析，機組在額定參數(shù)下運行時產(chǎn)生軸向推力遠小于推力軸承設(shè)計承受推力，通過試驗和數(shù)據(jù)對比，排除軸向推力大導(dǎo)致推力軸承磨損。

3.2 電氣部分

（1）為保證接地極接地良好，可靠接地，分別將大軸接地在多處進行試驗性接地，如：鍋爐鋼架接地，2號主變南側(cè)新開挖打樁埋新接地體等。最終將接地極選在2號主變的接地體相連接。

（2）機組安裝時僅在7號瓦一側(cè)處裝設(shè)接地電刷一只，現(xiàn)改為大軸二側(cè)各裝接地電刷一只。

（3）在5號瓦大軸頂端新安裝一個接地電刷，由于現(xiàn)場安裝位置受限，為方便檢修更換安裝使用，使三個接地電刷在大軸上半部空間間隔夾角大約為60°布置。

（4）三個接地電刷，均通過屏蔽電纜引致2號主變的接地體。

4 應(yīng)用與實踐

在某660MW超臨界汽輪機組對軸電流方面進行有效控制后，推力軸承磨損問題明顯好轉(zhuǎn)，機組經(jīng)連續(xù)運行近一年后，解體檢查確認推力瓦塊完好。新增對軸電流控制后解體推力瓦工作面后，在2014年10月對機組進行C修時對推力軸承工作面瓦塊進行檢查，推力瓦塊工作面效果良好。機組啟機后運行至今近兩年，推力軸承磨損問題一直未出現(xiàn)。