汽輪發(fā)電機(jī)組沖轉(zhuǎn)過程可傾瓦軸承燒瓦故障的診斷及解決

王平波，王均為，肖麗崢，王瑞民，周立

（華電湖北襄陽發(fā)電有限公司，湖北 襄陽 441000）

汽輪機(jī)作為發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，其故障率的減少對于整個機(jī)組有著重要的意義。由于其運行時間長、關(guān)鍵部位長期磨損等原因，汽輪機(jī)組故障時常出現(xiàn)，嚴(yán)重影響了發(fā)電機(jī)組的正常運行。汽輪機(jī)軸瓦溫度異常是較為復(fù)雜的一種故障。由于軸瓦溫度受多方面影響，如軸瓦結(jié)構(gòu)、油溫、油量、振動、油質(zhì)等。因此針對汽輪機(jī)軸瓦溫度異常原因的監(jiān)測、分析等顯得尤為重要，只有查明原因才能對癥維修。

1 汽輪機(jī)組簡介

某電廠2#機(jī)組為哈汽的CN300-16．7/537/537型汽輪機(jī)是亞臨界凝汽式供熱機(jī)組，具有一次中間再熱、單軸、兩缸兩排汽、單抽供熱形式。汽輪機(jī)本體部分分為高中壓缸和低壓缸2部分。高中壓缸由合金鋼鑄造，采用雙層缸結(jié)構(gòu)，通流結(jié)構(gòu)介于反動式與沖動式透平之間，級數(shù)少，效率高。主蒸汽及再熱蒸汽進(jìn)汽部分集中在高中壓缸中部，是整個機(jī)組工作溫度最高的部位。1#至6#瓦均為可傾瓦。

2 經(jīng)過

機(jī)組在2014年4月15日停機(jī)檢修修，檢修工作從2014年4月27日開始至5月29日全部結(jié)束。6月6日，啟機(jī)沖轉(zhuǎn)，6月17日，因4#瓦瓦溫突然升高，遂停機(jī)處理，一并處理1#瓦的振動問題（主要為動平衡，后通過現(xiàn)場動平衡得以解決）。為處理汽輪機(jī)故障，電廠組織檢修方、制造方（哈汽）、當(dāng)?shù)仉娍圃?、TDM廠商，多方匯審。

2.1 第二次啟機(jī)

在瓦溫高停機(jī)后，電廠運行檢查發(fā)現(xiàn)4#軸瓦的頂軸油線泄漏，所以，各方一致認(rèn)為修復(fù)油線，瓦溫問題即可解決。維修過程中是否更換4#軸瓦，主要根據(jù)4#瓦是否損傷嚴(yán)重。根據(jù)檢修部門的經(jīng)驗，如果軸瓦損傷不嚴(yán)重，可以簡單刮研修復(fù)（主要是頂軸油槽部位）繼續(xù)使用。制造廠方認(rèn)為：如果軸瓦的標(biāo)高不合理的情況下（如過高，造成4#瓦過載的情況），也將造成溫度過高。但這要有較精密的測量后，才能下這樣的結(jié)論。事后分析：當(dāng)時制造廠認(rèn)為該機(jī)組為2007年建成并投入運營2009年大修，在那次大修中發(fā)現(xiàn)，4#瓦軸頸位置出現(xiàn)較嚴(yán)重的磨痕。但實際情況是標(biāo)高合適與否對于機(jī)組長時間運行是有好處的，但對機(jī)組啟機(jī)過程中的燒瓦不會起決定性作用。

最終是先修復(fù)4#軸瓦頂軸油線；在4#軸瓦翻出后，檢修部門根據(jù)自己的經(jīng)驗，只對軸瓦進(jìn)行了刮研修復(fù)，未做更換，廠家持保留意見。

在處理過程中看到了4#瓦軸頸處的劃痕比較嚴(yán)重（如圖1、圖2）。

圖2 磨痕放大

為了更好的幫助現(xiàn)場診斷，6月21日電廠決定臨時為2#機(jī)安裝了一臺BCT101在線監(jiān)測系統(tǒng)。

在6月21日對各軸瓦的頂軸抬起試驗，4#瓦抬起6道，其它各瓦也相對正常。6月22日上午進(jìn)行啟機(jī)沖轉(zhuǎn)。啟機(jī)過程中，從在線監(jiān)測系統(tǒng)BCT101上顯示4#軸承在啟動過程中不僅沒有頂起（該項監(jiān)測功能為該型號TDM的專利技術(shù)），反而是逐漸下降的趨勢（見表1）。盡管在監(jiān)測系統(tǒng)的主畫面（見圖3）顯示了該軸承依然嚴(yán)重異常狀態(tài)，但電廠依然繼續(xù)沖轉(zhuǎn)（因為電網(wǎng)已經(jīng)排好了調(diào)度，如果晚啟機(jī)對電廠造成較大的經(jīng)濟(jì)損失），終于在1000轉(zhuǎn)/min左右時，4#軸瓦溫度在短時間內(nèi)快速升高達(dá)到170度。至此打閘停機(jī)，沖轉(zhuǎn)失敗。

表1 啟機(jī)過程中汽輪機(jī)軸承軸心相對軸徑距離參數(shù)

圖3 在線監(jiān)測主畫面可以看到4#軸徑軸瓦示意圖紅色報警

停機(jī)后電廠依據(jù)在線監(jiān)測系統(tǒng)BCT101的數(shù)據(jù)，討，為什么轉(zhuǎn)子沒有抬起來反而逐漸下降，以及下一步如何進(jìn)行，并達(dá)成如下意見。

（1）從瓦溫等現(xiàn)象看，軸瓦應(yīng)該磨損了（實際也確實如此，見圖4、圖5兩下瓦進(jìn)油孔磨損情況），換瓦將是首要的任務(wù)。如何在最短的時間換瓦，成為一個議題。最后通過在不結(jié)聯(lián)軸器的情況下，測量比較新舊軸瓦的尺寸等手段在較短的時間完成這項工作。為了對油溫有利，軸瓦緊力由原來的8道降為2道。

從過后看，哈汽廠家提出的更換軸瓦是必要的，作為可傾瓦，刮研本身就是不合適的。另外，4#瓦軸頸處的劃痕比較嚴(yán)重也不適合用舊瓦（這也是與檢修部門以前遇到的情況不一樣，以前檢修部門刮研的軸瓦軸頸劃痕很輕）。

（2）根據(jù)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)等，又提出4#瓦的載荷不合理，要降低4#瓦的標(biāo)高。降多少成為又一議題。

圖4 損傷的可傾瓦瓦塊

圖5 損傷的可傾瓦瓦塊

根據(jù)軸瓦油膜厚度、4#瓦的特點、當(dāng)前數(shù)據(jù)等，最終認(rèn)為，要降10道左右為好。之所以要調(diào)整4#瓦標(biāo)高，另一主要原因是因為在2009年大修時已經(jīng)出現(xiàn)過燒瓦的現(xiàn)象，只是沒往標(biāo)高的方面去想。現(xiàn)在看從2007年建廠到2014年，7年時間更換兩付瓦，本身就是不正常的。應(yīng)該對4#瓦的載荷重新計算，再確定4#瓦的標(biāo)高，同時，還應(yīng)兼顧考慮3#、5#瓦的載荷、標(biāo)高等。但考慮到不結(jié)聯(lián)軸器及軸瓦油檔的限制等實際因素，維修結(jié)束最后實測降標(biāo)高為3道。

（3）查找頂軸油油路，檢查中未見之前油路出現(xiàn)的問題。

2.2 第三次啟機(jī)

6月23日晚第三次啟機(jī)沖轉(zhuǎn)，為了防止出現(xiàn)上次啟機(jī)時傷瓦事情的發(fā)生，本次啟機(jī)以在線監(jiān)測系統(tǒng)BCT101的軸頸在軸瓦中直觀的可視圖為主要依據(jù)，在升速的過程中，如果軸頸抬高不理想，不等溫度上升，馬上停止沖轉(zhuǎn)，杜絕出現(xiàn)損傷新瓦的發(fā)生。

本次啟機(jī)沖轉(zhuǎn)非常順利，從監(jiān)測系統(tǒng)上可以看到4瓦油膜生成的非常合理（如圖6），在900轉(zhuǎn)/分時在BCT101的顯示中就已經(jīng)變成了綠色正常狀態(tài)，運行非常從容的升速度到3000轉(zhuǎn)/分。

圖6 第三次啟機(jī)過程中監(jiān)測系統(tǒng)主畫面（4#軸瓦示意圖一直為綠色良好狀態(tài)）

至此，汽輪機(jī)4#軸瓦瓦溫異常問題得以解決。

3 分析

該案例屬于汽輪機(jī)低速狀態(tài)下軸瓦烏金溫度高和碾壓損壞。翻瓦檢查會發(fā)現(xiàn)烏金嚴(yán)重碾壓、磨損，碾壓的烏金薄片堆積在油槽或油隙處。機(jī)理主要為烏金由于溫度升高而軟化，進(jìn)而造成的碾壓損傷。引起低速下烏金溫度過高的原因，是軸徑與軸瓦之間不能有效地形成油膜，造成半干摩擦，而軸徑在低速下不能形成有效油膜的原因是多種多樣的。本例中主要是因為：第一次是油管泄漏，頂軸油壓不足；第二次是劃傷較重的軸徑與舊軸瓦間的配合出現(xiàn)較大問題，盡管整體間隙在檢修標(biāo)準(zhǔn)下。

在線監(jiān)測系統(tǒng)BCT101在軸徑和軸瓦的相對位置的監(jiān)測功能，有很強(qiáng)的現(xiàn)場實際價值。目前單純依靠振幅進(jìn)行監(jiān)測，依靠振動分析判斷故障對于電廠的非振動監(jiān)測人員來講還是很抽象的。當(dāng)前市面上的TDM由于只考慮電渦流傳感器的交流分量（振幅），沒有考慮直流分量（間隙電壓），也是不可靠的。BCT101監(jiān)測系統(tǒng)就是應(yīng)用渦流傳感器的直流分量，對軸徑到渦流探頭間的距離測量，結(jié)合汽輪機(jī)軸瓦的特點，計算出軸徑相對軸瓦的位置及油膜厚度，并給出了報警限值。這一專利技術(shù)的應(yīng)用，較好的解決了這方面的監(jiān)測問題，為電廠提供實用的監(jiān)測工具。

4 結(jié)語

針對汽輪機(jī)在啟動或停機(jī)過程中，可傾瓦軸承溫度異常升高出現(xiàn)低速碾瓦的特點和原因進(jìn)行分析。通過軸承間隙的監(jiān)測，可以準(zhǔn)確獲得沖轉(zhuǎn)過程中軸徑在軸瓦中的位置和油膜厚度。油膜厚度異常一般發(fā)生在軸瓦溫度異常之前，一旦軸瓦溫度異常就意味著軸瓦出現(xiàn)了損傷，所以通過監(jiān)測軸徑位置和油膜厚度，對徹底解決了汽輪機(jī)低速碾瓦的故障，取得了明顯的效果。

[1]施維新,石靜波．汽輪發(fā)電機(jī)組振動及事故[M], 2017年6月第三版．

[2]北京必可測科技股份有限公司．BCT101在線監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)說明書．