汽輪機徑向可傾瓦金屬溫度偏高分析及處理對策

摘 要：文章對華電儀征熱電有限公司#2汽輪機發(fā)電機組#1軸承金屬溫度高的原因進行分析，提出相應的處理方法，取得了明顯的效果。該方法可為處理汽輪機的徑向可傾瓦金屬溫度偏高問題提供參考。

關鍵詞：可傾瓦;溫度;分析;處理對策

1 ? ?華電儀征熱電有限公司#2汽輪機及其問題介紹

華電儀征熱電有限公司#2汽輪機由上海電氣電站設備有限公司上海汽輪機廠制造，型號為LZCC81-7.65/2.3/1.3/0.6，系高壓、單缸、單軸、無再熱、無回熱型聯(lián)合循環(huán)雙壓雙抽汽凝汽式汽輪機（配E級燃氣輪機）。汽輪機轉子為雙軸承支點，#1軸承裝置于前軸承座內(nèi)，采用可傾瓦徑向軸承，是由孔徑鏜到一定公差的4塊澆有巴氏合金的鋼制瓦塊、彈簧、調(diào)整墊片、球面銷及軸承殼體等組成的自衛(wèi)式軸承，各瓦塊均支承于軸承殼體內(nèi)，并通過調(diào)整墊片、球面銷來定位，調(diào)整墊片與球面墊的球面相接觸，作為可傾瓦擺動的支點。下半兩瓦塊配有高壓頂軸油孔，以供頂軸之用，同時，下半兩瓦塊內(nèi)裝有熱電阻以測量軸承金屬溫度。該軸承潤滑油為46號汽輪機油，運行清潔度應達NSA7級，由每塊瓦塊的進油口進入，回油由瓦塊兩端回至軸承座內(nèi)，回油溫度在軸承座內(nèi)的油槽中測得。

該公司#2汽輪機發(fā)電機組，投產(chǎn)不久，其#1軸承X相及Y相金屬溫度逐漸同時升高，后期越來越嚴重，最高達95 ℃左右，影響機組安全運行。期間，利用停機消缺機會對該軸承進行檢查處理，但效果甚微。2019年4月，機組首次揭缸檢修，發(fā)現(xiàn)該瓦間隙偏小、瓦塊烏金接觸不良。為徹底解決該瓦長期溫度偏高的缺陷，按該類型軸承制造、檢修工藝質(zhì)量標準要求，加工專用假軸，修刮該瓦烏金與軸的接觸面，取得十分明顯的效果。

2 ? ?原因排查分析

該公司#2汽輪機#1可傾瓦由上下4塊支點上自由傾斜的弧形巴氏合金瓦塊組成（見圖1）。瓦塊在運行工作時，隨轉速、載荷及軸承溫度的變化而自由擺動，在軸徑四周形成多個油楔。每一塊軸瓦潤滑油路各自獨立，其中，兩個下瓦塊承受軸頸的載荷，兩個上瓦塊保持軸承運行的穩(wěn)定性。各瓦塊均用球面銷、調(diào)整墊片支撐在軸承體內(nèi)，球面銷的球形表面與各瓦塊背部支點內(nèi)的調(diào)整墊片接觸，可使瓦塊擺動并與軸頸自動對中，所以這種軸承具有較好的自位性能。上半軸承的兩瓦塊的背面也有調(diào)整墊片、球面銷、瓦塊設彈簧，通過增減調(diào)整墊片的厚度調(diào)整瓦塊與軸頸之間的間隙。該機組#1瓦軸徑直徑為（380.16±0.01）mm，軸承間隙要求為0.97～0.98 mm。為解決該機組#1軸承X相及Y相金屬溫度長期偏高的缺陷，2019年4月，機組首次揭缸檢修，對該軸承進行了全面解體，從以下方面著手分析檢查。

（1）檢查發(fā)現(xiàn)該軸承各自獨立的每一塊瓦塊潤滑油路管道均無破損、各連接接口無松動的情況、各瓦塊潤滑油流量孔直徑和軸承浮動油檔間隙符合設計要求。排除各瓦塊潤滑油因泄漏等因素造成油量偏小現(xiàn)象。（2）測量該軸承軸徑、直徑、橢圓度，各方向的誤差小于0.015 mm。符合軸徑、橢圓度不大于0.020 mm的規(guī)程要求。排除軸徑、橢圓度的不良，影響油膜的穩(wěn)定。（3）檢查發(fā)現(xiàn)該軸承軸徑無劃痕，潤滑油清潔無異物。排除因潤滑油中的雜質(zhì)、異物磨損軸頸、軸瓦烏金，造成油膜的溫度升高。（4）檢查該軸承軸徑揚度為向機頭側0.65 mm，符合設計要求。排除實際運行中#1軸承負荷偏大對油膜溫度的影響。（5）檢查該軸承瓦塊烏金，無裂紋、毛刺、氣孔、脫胎等缺陷，烏金厚度符合要求。（6）軸承殼體上每塊墊鐵的接觸痕跡應占墊鐵總面積的75%以上，接觸點應均勻分布。（7）檢查各瓦塊與軸心對正情況，每瓦塊的烏金面相對軸心距離偏差不超過0.02 mm。（8）檢查該機組#1軸承緊力，過盈量為0.03 mm，符合設計0.02～0.04 mm的要求。（9）檢查發(fā)現(xiàn)下瓦塊金屬溫度探頭安裝正確無松動，測試均無異常。

主要發(fā)現(xiàn)的異常情況如下：（1）檢查該軸承間隙，兩個上瓦塊間隙X相及Y相實際測得0.75 mm，0.66 mm，該機組#1瓦軸承間隙要求為0.97～0.98 mm。（2）吊開上半軸承，發(fā)現(xiàn)兩個上瓦塊烏金局部有磨損。（3）塞尺分別檢查該軸承下X相及Y相瓦塊的瓦口間隙，發(fā)現(xiàn)各瓦塊兩側瓦口間隙均0.02 mm不入。（4）檢查該軸承下兩瓦塊，兩瓦塊烏金與軸頸接觸面在95%以上，局部烏金已發(fā)亮過熱。（5）該軸承下軸瓦兩瓦塊烏金有修刮痕跡，深淺不一，表現(xiàn)在頂軸油囊在瓦口方向上，存在高壓油泄出情況。

分析異常情況，發(fā)現(xiàn)該軸承間隙不符合標準，之前消缺人員對可傾瓦設備特點認知不清，安裝、檢修可傾瓦工藝不良，瓦口間隙偏小，兩瓦塊烏金與軸頸接觸面在95%以上，初步認為兩瓦塊烏金與軸頸相對抱緊的缺陷，造成下瓦塊不能自由擺動形成楔形油楔，油膜的潤滑油流動性差，不能及時帶走軸頸高速旋轉產(chǎn)生的熱量，是造成#1軸承X相及Y相金屬溫度長期偏高的原因。

3 ? ?解決思路

一般可傾瓦每瓦塊的烏金內(nèi)弧加工，是按真軸軸頸直徑加上軸瓦間隙的假想圓即由上下4瓦塊巴氏合金弧形成的合弧圓孔徑加工而出的，其上下4塊可傾瓦塊烏金內(nèi)弧的形成烏金合弧圓截面與該軸軸頸外圓截面，在實際運行中形成同心圓（見圖2），在油膜未建立前，兩圓切點應在下兩瓦塊接合部，但在停機檢修狀態(tài)下，兩瓦塊通過背弧45°調(diào)整墊片及球面銷支撐在軸瓦瓦殼上。在球面銷球面的作用、油膜未形成前，下兩瓦塊在重力影響下，各下瓦塊以45°墊鐵及球面銷為支點底部垂直向下少許位移、上部在水平方向向軸頸軸心發(fā)生位移，所以，真軸軸頸與可傾瓦下每瓦塊烏金弧面在45°處形成了切點，能使瓦塊自由擺動，切點兩側在瓦塊徑向上形成楔形油楔，便于油膜形成。

理論上，上下4瓦塊巴氏合金弧形成的合弧圓孔徑的理想值應等于該瓦轉子處軸頸外圓直徑加上軸瓦間隙之和，瓦塊烏金的研刮加工必須依據(jù)此烏金合弧圓孔徑的尺寸進行研刮，而不能按該瓦轉子處軸頸外圓尺寸進行研刮，才是烏金油楔趨于合理、防止瓦溫升高的有效方法之一。

實際檢修時，上下4瓦塊巴氏合金弧形成的合弧圓孔徑只能通過制作假軸獲得，即假軸的外圓直徑（即假想圓是上下4瓦塊巴氏合金合弧形成的孔徑直徑）加工尺寸為真軸軸頸直徑與該瓦軸瓦間隙之和。

根據(jù)可傾瓦瓦塊制作加工的工藝要求，當可傾瓦烏金厚度符合標準，即可傾瓦烏金有可研刮加工余量的情況下，可傾瓦的烏金是可以適當?shù)丶庸ぱ泄蔚?，但其研刮應遵循可傾瓦瓦塊加工的工藝要求和特點來進行。

根據(jù)可傾瓦瓦塊要求和特點，該公司#2汽輪機#1可傾瓦金屬溫度偏高的缺陷，宜采用假軸配合軸瓦研刮來進行消除。

4 ? ?處理方法

（1）根據(jù)該機#1軸瓦的相關尺寸要求，加工一假軸，其直徑尺寸為#1軸頸（380.16±0.01）mm加上#1軸瓦間隙0.97～0.98 mm，即假軸直徑尺寸為（381.16±0.02）mm。

（2）將兩下瓦分別涂微薄而均勻的紅丹扣于假軸，研磨瓦塊，根據(jù)接觸情況進行修刮，使接觸點分布在下瓦烏金內(nèi)弧全面上均每平方厘米不少于兩點。

（3）將兩下瓦分別涂微薄而均勻的紅丹扣于真軸軸頸上，軸頸與軸瓦以烏金弧面在45°處為支點，接觸角保證在50°～60°范圍內(nèi)，且接觸點分布均每平方厘米不少于兩點。

（4）用塞尺測量下瓦與軸頸兩側間隙，瓦口兩泄油側分別留10 mm阻油邊（阻油邊以塞尺0.05 mm、插入深度為軸頸的1/10），其余瓦口進出口油隙的修刮量，開始以塞尺0.08 mm、插入深度10 mm開始，并逐漸減小厚度塞尺、適當加長插入深度測出修刮量，以塞尺厚度0.02 mm、深度為瓦塊徑向長度的1/4塞不入為止。

（5）頂軸油囊附近的烏金修刮接觸點分布均每平方厘米不少于兩點，保證高壓油無泄漏。

（6）將兩上瓦塊分別涂微薄而均勻的紅丹扣于假軸，研磨瓦塊，根據(jù)接觸情況進行修刮，使接觸點分布在下瓦烏金內(nèi)弧全面上均每平方厘米不少于兩點。

（7）將兩上瓦分別涂微薄而均勻的紅丹扣于真軸軸頸上，軸頸與軸瓦接觸角保證在50°～60°范圍內(nèi)，接觸點分布均每平方厘米不少于兩點，為了防止軸承上半部兩塊瓦的進油邊與軸頸發(fā)生摩擦，影響軸瓦進油，將該處巴氏合金適當刮去0.02～0.08 mm，深度為瓦塊徑向長度的1/4，形成油楔。

（8）測量該軸承間隙，根據(jù)調(diào)整量增減上半兩瓦塊墊鐵處球面調(diào)整墊片厚度，使該軸承間隙符合0.97～0.98 mm的要求。

（9）按該瓦安裝標準組合安裝該軸承。

5 ? ?處理效果

通過對該公司#2汽輪機#1可傾瓦金屬溫度長期偏高的缺陷分析、處理，了解到可傾瓦的修刮不能按轉子的軸頸進行研刮，可使用假軸進行研刮的方法，采用假軸進行研刮使軸瓦瓦塊烏金接觸面積符合要求，能使每塊瓦塊自由擺動形成楔形油楔，保證連續(xù)不斷流動的高壓油膜穩(wěn)定，并帶走軸頸高速運轉產(chǎn)生的熱量，達到降低瓦溫的目的。通過此次檢修處理，該機組開機后#1軸瓦在3 000轉/分時，#1軸承X相及Y相金屬溫度均不大于76 ℃，滿負荷運行后均不大于85 ℃，從而徹底解決該機組#1軸承X相及Y相金屬溫度瓦偏高的缺陷，保證機組的安全、穩(wěn)定運行。

6 ? ?結語

華電儀征熱電有限公司#2汽輪機#1軸承X相及Y相金屬溫度存在的缺陷是該機組投產(chǎn)以來存在的問題，由于根據(jù)實際情況、不拘泥于可傾瓦瓦塊烏金是由廠家加工好不需刮研、瓦塊烏金磨損嚴重就需更換的局限，具體問題具體解決，處理該公司#2汽輪機#1可傾瓦金屬溫度偏高的缺陷，利用假軸方法對該機組#1可傾瓦烏金進行研刮，取得一定效果，也積累了可傾瓦檢修經(jīng)驗，希望能對同類型機組可傾瓦金屬溫度偏高問題的解決有所借鑒、幫助。

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[3]上海汽輪機廠.汽輪機使用說明書[Z].70.A166-01，2016.

作者簡介：徐忠（1968— ），男，高級技師;研究方向：汽輪機本體和部分輔機的檢修。