API612解讀及實際應(yīng)用之一——石油石化領(lǐng)域用汽輪機軸瓦溫度略高的分析及處理

趙毅

摘? 要：分析某甲醇合成氣離心壓縮機組用高壓冷凝式汽輪機軸承瓦溫略高于技術(shù)協(xié)議要求原因，闡述了影響可傾瓦溫度的關(guān)鍵因素，并通過合理改善軸承的油隙、調(diào)整軸瓦的負(fù)荷分配、修刮可傾瓦的進出油楔、擴大進油節(jié)流孔等手段，使改型機組3、4號軸瓦溫度有所降低。

一、問題的提出

杭汽T8124甲醇合成氣離心壓縮機組用高壓冷凝式汽輪機，轉(zhuǎn)向由進汽端向出汽端看為順時針，最高連續(xù)轉(zhuǎn)速11104r/min，轉(zhuǎn)子重量約1.45T，軸承為可傾瓦式。軸瓦簡介詳見附件“軸瓦簡介” 。

該臺汽輪機在杭州汽輪機股份有限公司進行空負(fù)荷運轉(zhuǎn)試驗，在完成暖機過程后，將冷油器出油溫度穩(wěn)定于45℃上下，緩慢啟動至最高連續(xù)轉(zhuǎn)速（11104r/min），鉑熱電阻測出前承軸瓦兩點瓦溫較技術(shù)協(xié)議要求（低于80℃）略高，后軸承軸瓦兩點瓦溫則較技術(shù)協(xié)議要求（低于80℃）高出較大，尤其是受力側(cè)瓦溫最高達86℃，無增大趨勢。調(diào)整潤滑油油溫于43℃左右時，瓦溫略有下降，但效果并不明顯，徘徊于85℃左右。停機翻瓦檢查，瓦塊無明顯劃痕，最終通過調(diào)整軸承的油隙、調(diào)配軸瓦的負(fù)荷分配、修刮可傾瓦的進出油楔、擴大進油節(jié)流孔等手段，使機組3號軸瓦溫度有所降低。

二、機組軸系簡介

本機組型號為HNK25/36，為兩缸單排汽型式。轉(zhuǎn)子總長2299mm（無主油泵，含危急遮斷器），兩徑向軸承間跨距為1745mm，汽輪機與壓縮機間由膜片式聯(lián)軸器聯(lián)接。

在軸轉(zhuǎn)速上升時，軸逐漸浮起，油膜逐漸增厚，到一定轉(zhuǎn)速時，油膜太厚不能支持軸，反而下沉，下沉后油膜又變薄，浮力增大，周而復(fù)始。這樣由于軸兩邊潤滑油流量的差異，使軸中心以近于軸轉(zhuǎn)速一般的頻率渦動。因轉(zhuǎn)子兩側(cè)油膜形成厚度不同，左側(cè)為主受力面，故左側(cè)軸瓦測點瓦溫略高于右側(cè)。

本機組共4個支持軸承，其中汽輪機部分有2個，前后各一，均為可傾瓦結(jié)構(gòu)。

三、瓦溫升高現(xiàn)象

機組啟動升速過程中，瓦溫逐漸上升，尤其在7000r/min附近過臨界轉(zhuǎn)速時，瓦溫升高明顯，定速于最高連續(xù)轉(zhuǎn)速（11104r/min）時受力側(cè)瓦溫穩(wěn)定達到86℃左右，預(yù)計在現(xiàn)場帶負(fù)荷后還會有小幅升高趨勢，經(jīng)調(diào)整潤滑油溫在43℃左右時，瓦溫略有下降，但始終徘徊于85℃。

四、當(dāng)時處理方式

結(jié)合杭汽總裝車間多年經(jīng)驗，對該4個測溫點溫度，杭汽認(rèn)為合格。但因與技術(shù)協(xié)議有所不符，依舊對此次瓦溫較技術(shù)協(xié)議偏高事件作出一定處理。處理方式如下：

1、瓦塊止動頂絲長度由設(shè)計值略微縮短，頂絲直徑減少，從而使可傾瓦塊適度滑動;

2、修刮可傾瓦塊的進、出油斜邊及舌形油囊面，減小流通阻力，從而增加了潤滑冷卻流量。

五、最終杭汽對瓦溫情況的判定

T8124汽輪機技術(shù)協(xié)議中對軸瓦溫度有一特別條款（技術(shù)協(xié)議第4- （3）-a條款“汽輪機軸瓦溫度正常運行時用戶要求小于80℃”），雖該條款和杭汽常規(guī)設(shè)計規(guī)范差異較大。但杭汽在設(shè)計、安裝調(diào)試時，要求盡力符合用戶要求。經(jīng)反復(fù)調(diào)整，目前在最大允許運行的轉(zhuǎn)速11104r/min下（正常、額定轉(zhuǎn)速的1.05倍，即1.05X10575 r/min=11104r/min），除后徑向軸承上的一個測點為83.89℃，與用戶要求的數(shù)據(jù)略有差距外，其它測點均以調(diào)整到80℃以下。

杭汽對軸承運行的常規(guī)要求是：瓦溫值達到105℃報警，115℃時要求停機，一般運行時瓦溫控制在≤90℃。瓦溫調(diào)整并不是越低越好，因為調(diào)低瓦溫，需通過增大軸瓦與轉(zhuǎn)子軸徑的間隙，從而增加進油量來實現(xiàn)，軸瓦軸徑間隙過大會影響到軸承穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)子振動指標(biāo)，不利于機組安全運行。所以杭汽在做調(diào)整時通常要兼顧轉(zhuǎn)子振動和瓦溫兩個指標(biāo)。

鑒于上述原因，杭汽認(rèn)為目前工廠試驗時的軸承狀態(tài)是合適的，其瓦溫是安全的，不適宜再做進一步的調(diào)整。

六、瓦溫偏高原因分析

1.軸封漏汽的影響：該機組為中低壓分缸結(jié)構(gòu)，為縮短轉(zhuǎn)子長度，減少軸承數(shù)，將前后軸瓦分別布置在靠近蒸氣室和低壓缸排汽口處，軸承整體受汽缸、汽封的溫度和漏汽量影響，但該影響甚小。

2. 汽缸中心變化的影響：汽缸與臺板受熱膨脹上抬，由于此類型機組是下貓爪結(jié)構(gòu)，汽缸與臺板受熱膨脹上抬，直接導(dǎo)致汽缸中心的變化。

3. 缸熱量輻射影響：軸瓦軸承座處的缸體受位置限制，保溫效果不能保證，轉(zhuǎn)子熱量直接輻射軸瓦，導(dǎo)致溫度升高。

4.潤滑油量影響：軸承潤滑油有潤滑和冷卻功能，如果軸瓦進油量不足或排油不暢，就會導(dǎo)致軸瓦溫度偏高。

5.軸瓦油隙影響：對于動壓式滑動軸承，如果軸承負(fù)載過輕，軸承油膜過厚，油膜容易失穩(wěn)而發(fā)生油膜振蕩;如果軸承負(fù)荷過重，油膜容易破裂而產(chǎn)生軸瓦和軸頸局部干磨擦而使軸瓦溫度升高。為使軸承油膜不致過厚也不致過薄，即不發(fā)生油膜震蕩也不致軸瓦溫度過高，就必須找出油膜厚度與軸承負(fù)載等參數(shù)之間的關(guān)系。

期、處理建議

綜合以上分析，結(jié)合機組的實際情況，解決軸瓦溫度高的處理建議如下：

1.針對軸承巴氏合金溫度高的問題，最好的方法是重新進行負(fù)荷分配，調(diào)整汽封間隙，但耗時耗力，一般不建議對已產(chǎn)成汽輪機進行調(diào)整。

2.適當(dāng)調(diào)整后軸瓦標(biāo)高，重點考慮轉(zhuǎn)子揚度、油擋間隙的限制，降低后軸瓦瓦枕墊和瓦塊墊（溫度高側(cè)），或抬高前軸瓦瓦枕墊和瓦塊墊（溫度低側(cè)）。這就減輕了后軸軸瓦的負(fù)載，同時也改善了因排汽缸變形而帶來的不利因素，即軸承下殼體上抬的不良影響。

3.建議瓦塊止動頂絲長度由設(shè)計值略微縮短，頂絲直徑減少，從而使可傾瓦塊適度滑動。

4.修刮可傾瓦塊的進、出油斜邊及舌形油囊面，減小流通阻力，從而增加了潤滑冷卻流量。但是現(xiàn)在一般汽輪機出廠的軸瓦都不建議修刮巴氏合金面，原因是手工加工工藝地，會改變軸瓦原本的型線，破壞軸瓦運行中油膜的形成，引起油膜震蕩。

5.擴大軸瓦進油節(jié)流孔直徑，減小冷卻油進入瓦內(nèi)的阻力，適當(dāng)增加了軸瓦潤滑、冷卻油量。

6.檢查瓦與軸頸的接觸面、軸與軸瓦各部間隙和軸承緊力，符合相關(guān)規(guī)范要求。

7.加強軸承座處缸體保溫和隔熱板厚度。