630MW汽輪機(jī)可傾瓦軸承溫度高原因分析及處理

鄭智

【摘 要】某廠630MW汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，3號(hào)軸承出現(xiàn)了溫度高故障。本文介紹了故障現(xiàn)象，結(jié)合各方面因素的分析及揭瓦檢查，發(fā)現(xiàn)該軸承頂部間隙偏小、右側(cè)下瓦塊載荷過重。通過調(diào)整軸承頂部間隙及軸承調(diào)整墊塊厚度等措施，解決了軸承溫度高的問題，從而保障了機(jī)組的安全運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī)；軸承金屬溫度；載荷；頂部間隙；調(diào)整墊塊

中圖分類號(hào)： TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）03-0153-003

Analysis and Treatment on the high temperature of titling-pad bearing of 630MW Steam Turbine

ZHENG Zhi

（Zhanjiang Zhongyue Energy co.，Ltd.，Zhanjiang 524000，Guangdong Province，China）

【Abstract】During the operation of A 630 MW steam turbine，there was a high temperature fault in NO.3 bearing.This paper introduces the fault phenomena.Combined with the analysis of various factors and the inspection of the bearing，it is found that the top clearance of the bearing is small，and the load on the right lower tile is too heavy. The problem of high bearing temperature is solved by adjusting the top clearance of the bearing and the thickness of the adjustment shim，so as to ensure safe operation of the unit.

【Key words】Steam turbine； Bearing metal temperature； Load； Top clearance； Adjustment shim

1 設(shè)備概況

某電廠2號(hào)汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)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(jī)，于2017年進(jìn)行通流改造，改造后汽輪機(jī)型號(hào)為N630-16.7/538/538。汽輪機(jī)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(hào)低壓轉(zhuǎn)子、中間軸、2號(hào)低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁小軸及11個(gè)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(jī)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(hào)汽輪機(jī)組通流改造完成后，于2017年11月27日進(jìn)行沖轉(zhuǎn)。如圖1所示，#2汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過程中，#3軸承金屬溫度隨汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速升高而升高，當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)3000r/min時(shí)，其測(cè)點(diǎn)2溫度達(dá)到96.9℃，在機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行階段測(cè)點(diǎn)1溫度穩(wěn)定在98-99℃范圍內(nèi)，明顯高于正常運(yùn)行時(shí)70-75℃的溫度范圍，且比較接近停機(jī)值113℃。而測(cè)點(diǎn)1溫度為75.8℃，兩側(cè)溫差達(dá)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(rèn)測(cè)點(diǎn)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(rèn)該測(cè)點(diǎn)溫度為實(shí)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(cè)點(diǎn)2溫度）為真實(shí)數(shù)據(jù)，接近軸承金屬溫度停機(jī)值113℃，嚴(yán)重威脅機(jī)組安全運(yùn)行。

2017年12月13日，#2機(jī)組停機(jī)。如圖2所示，#3瓦溫?zé)o波動(dòng)。22：59時(shí)，汽機(jī)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(dòng)，其中，3X軸振最大值為86.8um，3Y軸振最大值為79.9um。

3 #3軸承溫度高原因分析

3.1 軸承結(jié)構(gòu)

某電廠2號(hào)汽輪機(jī)#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(cè)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(dòng)支點(diǎn)。

潤(rùn)滑油通過軸承外殼兩側(cè)水平油孔，進(jìn)入瓦枕水平兩側(cè)、底部節(jié)流孔板進(jìn)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(rùn)滑油對(duì)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(dòng)。

3.2 可能導(dǎo)致#3軸承溫度高的原因

（1）實(shí)際進(jìn)入軸瓦的潤(rùn)滑油量偏少，軸承箱內(nèi)潤(rùn)滑油管路泄露，導(dǎo)致實(shí)際進(jìn)入軸瓦潤(rùn)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(jī)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(rùn)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(rùn)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(jī)具備停運(yùn)盤車條件，隨即停運(yùn)盤車及潤(rùn)滑油系統(tǒng)，對(duì)#3軸承進(jìn)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(rùn)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(biāo)準(zhǔn)。但在檢查、數(shù)據(jù)測(cè)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(duì)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(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)量

S2比S1大0.295mm，由此可判斷出，在汽輪機(jī)正常運(yùn)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(duì)#3軸承的頂部間隙進(jìn)行測(cè)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(jì)值0.56-0.66 mm范圍內(nèi)，但均處于下限值。

結(jié)合汽輪機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)解體檢查及測(cè)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)，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(jì)值下限，進(jìn)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(duì)#3軸承作整體調(diào)整，只對(duì)右側(cè)下瓦塊的調(diào)整墊塊進(jìn)行打磨，考慮到之前運(yùn)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(jì)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(duì)右側(cè)下瓦塊表面進(jìn)行輕微修刮。

4.2 處理效果

2018年1月7日，2號(hào)汽輪機(jī)啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)，如圖6所示，#3軸承金屬溫度正常，測(cè)點(diǎn)1溫度為68.5℃，測(cè)點(diǎn)2溫度為64.5℃。在隨后機(jī)組帶負(fù)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(hào)汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過程及正常運(yùn)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(rèn)#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(hào)機(jī)組于2018年1月7日正常啟動(dòng)，#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(jī)組安全運(yùn)行。同時(shí)，此案例為同類型機(jī)組軸承檢修提供了一定的參考價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉晶晶，焦軍政，楊竹青.汽輪機(jī)軸瓦溫度高的原因分析及處理[J].華電技術(shù)，2013，35（7）：42-43.