通過案例分析軸瓦溫度在汽輪機(jī)中的應(yīng)用

摘要: 本文分析了某350MW機(jī)組運(yùn)行中2號軸瓦溫度高的原因，闡述了影響可傾瓦溫度的關(guān)鍵因素，并通過調(diào)整軸瓦的載荷分配、合理選擇軸承的油隙、修刮可傾瓦的進(jìn)出油楔等手段，使該軸瓦溫度明顯降低，確保了機(jī)組的安全運(yùn)行。

某廠引進(jìn)型350MW機(jī)組，為亞臨界一次中間再熱、雙缸雙排汽、單軸凝汽器汽輪機(jī)，該機(jī)組共有3個落地式軸承座，設(shè)有4個徑向軸承，其中：1、2號軸承為可傾瓦；3號軸承下半部為可傾瓦塊結(jié)構(gòu)，上部為圓筒形軸承；4號軸承為圓筒形軸承，設(shè)有一只推力軸承，推力軸承布置在1號軸承座內(nèi)。運(yùn)行過程中#2徑向支持軸瓦溫度偏高，正常運(yùn)行中在85℃左右，最高達(dá)到91℃，且還有增大趨勢,設(shè)計95℃報警，105℃停機(jī)，2號軸瓦溫度高危及軸承使用壽命甚至損壞，嚴(yán)重影響了機(jī)組運(yùn)行安全。

1 影響軸瓦溫度的因素

由于汽輪機(jī)軸承處在高轉(zhuǎn)速、大載荷的工作條件下，所以要求軸承工作必須安全可靠，且摩擦力小。為了滿足這兩點(diǎn)要求，汽輪機(jī)軸承都采用以油膜潤滑理論為基礎(chǔ)供油，由供油系統(tǒng)連續(xù)不斷的向軸承內(nèi)供給壓力、溫度符合要求的潤滑油。轉(zhuǎn)子的軸頸支撐在澆有一層質(zhì)軟、熔點(diǎn)低的巴氏合金上，并作高速旋轉(zhuǎn)，使軸頸與軸瓦之間形成油膜，建立液體摩擦，從而減小摩擦阻力。摩擦產(chǎn)生的熱量由回油帶走，使軸承溫度始終保持在合理的范圍之內(nèi)。

軸承的工作情況主要依據(jù)軸承溫度、軸承回油溫度、軸承振動、軸系的穩(wěn)定性等來衡量。影響軸瓦溫度的因素有：

1）軸瓦烏金工作面有脫胎、損傷現(xiàn)象，或與軸頸接觸不均勻。若軸瓦有脫落、損傷會破壞油膜穩(wěn)定性，接觸不良會導(dǎo)致軸頸與軸瓦局部摩擦增大，軸瓦溫度升高。

2）軸瓦載荷分配不均。軸瓦載荷分配不均造成的原因是轉(zhuǎn)子中心偏差、軸承座溫度和楊度變化、轉(zhuǎn)子受到向下的力過大、軸振動過大、轉(zhuǎn)速超過允許值、軸封漏汽引起軸承座標(biāo)高發(fā)生變化等。對于動壓式滑動軸承，如果軸承載載過輕，軸承油膜過厚，油膜容易失穩(wěn)而發(fā)生油膜振蕩；如果軸承載荷過重，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。

3）軸承潤滑油溫度過高。油溫度過高或過低、潤滑油黏度不合格、油流量過大或過小、潤滑油短油、回油不暢、油質(zhì)不良或油質(zhì)惡化、潤滑油油壓力過低或過高、油流中或軸承內(nèi)存在氣體或雜物、頂軸油管逆止閥不嚴(yán)油膜壓力下降等都會造成軸承潤滑油溫度過高，使得潤滑油失去潤滑冷卻效果，使軸瓦溫度升高。

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(jìn)油量不足或排油不暢，使得運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量無法及時帶走，就會導(dǎo)致軸瓦溫度偏高。

5）軸瓦油隙不合格也會造成軸瓦溫度高。軸瓦與軸頂部間隙過小，機(jī)組高速旋轉(zhuǎn)過程中緊力大，油膜受到破壞，導(dǎo)致軸頸與軸瓦烏金表面干摩擦，造成軸瓦溫度升高。

6）缸熱量輻射影響。軸瓦附近若汽缸保溫效果不好，會導(dǎo)致汽缸熱量直接輻射軸瓦，導(dǎo)致溫度升高。

7）軸瓦安裝有問題，使軸瓦球面自動調(diào)整能力差或進(jìn)油孔處墊鐵接觸不好。軸承緊力過大、軸承底座墊片過多、可傾瓦墊塊方向裝反限制了活動范圍、軸承安裝偏斜、軸承與軸頸楊度不一致（不同心）等，都可能是軸瓦自動調(diào)整能力變差，從而使軸瓦溫度升高。

8）溫度測量存在錯誤，軸承溫度測量系統(tǒng)異常。例如溫度測量元件損壞、溫度測量后補(bǔ)償方法或標(biāo)準(zhǔn)不對、安裝不正確、溫度補(bǔ)償系統(tǒng)受外界干擾等，都會使測溫產(chǎn)生誤差。

2 軸瓦溫度升高的現(xiàn)象及分析

2號軸承為密切爾式支持軸承，由四塊能在支點(diǎn)上自由傾斜的弧形瓦塊組成，上半軸承兩塊可傾瓦，下半軸承兩塊可傾瓦，瓦塊在工作時隨著轉(zhuǎn)速或載荷及油溫的不同而自由擺動，在軸頸四周形成多油楔。若忽略瓦塊的慣性、支點(diǎn)的摩擦阻力及油膜剪切摩擦阻力等的影響，則每個瓦塊作用到軸頸上的油膜作用力總是通過軸頸中心，故具有較高的穩(wěn)定性。但這種軸承結(jié)構(gòu)在半圓內(nèi)至少有兩個瓦塊以上，相對而言，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，給制造、安裝和檢修技術(shù)增加了一定的難度。

軸承的潤滑油由軸承底部的一個通道進(jìn)入，通過軸承鍵中心的一個孔口進(jìn)入軸承外殼的下半部，沿軸流向軸承外殼環(huán)狀空間兩端。油再從環(huán)形空間經(jīng)6個孔口進(jìn)入軸承瓦塊，沿軸頸分布，并從軸頸兩端排出，其中兩個位于軸承垂直中心線的頂部，兩個位于水平線上。在軸承的兩側(cè)均裝有油封環(huán)，以防止?jié)櫥偷拇罅啃孤瑫r為了保證油封環(huán)的工作可靠，油封環(huán)上有一個油槽，并設(shè)有排油口，以使被阻擋的油很快排除。2號軸瓦結(jié)構(gòu)如圖一所示。

圖一：2號軸瓦結(jié)構(gòu)

1-軸承殼體；2-彈簧；3-平墊；4-球面墊；5-螺塞；6-防轉(zhuǎn)銷；7-油封體；

8-螺栓；9-軸承瓦塊；10-油封體；11-定位銷；12-油封體

1）機(jī)組運(yùn)行中2號軸瓦數(shù)據(jù)及分析：

機(jī)組正常運(yùn)行過程中，2號瓦溫一般在85℃左右，夏天滿負(fù)荷最高達(dá)到91℃，回油溫度偏高。2號軸瓦溫度高嚴(yán)重威脅了機(jī)組的安全運(yùn)行。2號軸瓦溫度隨機(jī)組負(fù)荷變化曲線如圖二所示。

圖二：2號軸瓦溫度隨機(jī)組負(fù)荷變化曲線

由圖我們可以看到2號軸瓦溫度在機(jī)組各個負(fù)荷段都高。同時從整個機(jī)組運(yùn)行參數(shù)來看軸瓦進(jìn)油溫度和壓力都正常，其他軸瓦溫度都正常，回油溫度只有2號軸瓦偏高，則說明2號軸瓦自身存在缺陷，與機(jī)組潤滑油系統(tǒng)沒有關(guān)系，應(yīng)從該瓦的載荷分配、節(jié)流孔板直徑、軸承油間隙及軸承合金澆鑄質(zhì)量等方面查找原因，然后給予針對的治理。

2）2號軸瓦解體檢修中發(fā)現(xiàn)的問題及分析：

在機(jī)組B修中對2號軸瓦進(jìn)行全面解體，解體發(fā)現(xiàn)2號軸承頂部間隙超標(biāo)，設(shè)計值0.61-0.71mm，實(shí)測值0.78mm。并對中低對輪中心進(jìn)行了復(fù)查，中低對輪全缸中心：下張口0.185mm，右張口0.165mm，高壓轉(zhuǎn)子低0.02mm，偏左0.035mm；半缸中心：下張口0.165mm，右張口0.185mm，高壓轉(zhuǎn)子低0.05mm，偏左0.055mm。設(shè)計值：高壓轉(zhuǎn)子低0.10mm，下張口0.158mm，其余外圓張口均≤0.02mm。高壓轉(zhuǎn)子偏高，右張口超標(biāo)較多。

軸承下部瓦塊烏金有輕微燒傷，無明顯劃痕，對軸瓦表面烏金進(jìn)行著色檢查沒有發(fā)現(xiàn)脫胎和有裂紋現(xiàn)象。對應(yīng)轉(zhuǎn)子軸頸表面也完好、無劃痕，測量軸頸橢圓度、錐度都在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

對軸承下部墊鐵進(jìn)行接觸檢查，發(fā)現(xiàn)帶來油孔的墊鐵與軸承座洼窩接觸不好。并對軸承節(jié)流孔板進(jìn)行了檢查沒有發(fā)現(xiàn)異物，孔徑大小與設(shè)計值相符。

通過對2號軸瓦解體分析，中低轉(zhuǎn)子中心偏差較大，高壓轉(zhuǎn)子偏高，造成2號軸瓦載荷大，是2號軸瓦溫度高的主要原因。

3 處理措施

綜合以上分析，結(jié)合機(jī)組的實(shí)際情況，現(xiàn)對2號軸瓦采取下列處理措施：

1）適當(dāng)調(diào)整2瓦標(biāo)高，重新對軸瓦進(jìn)行載荷分配。軸瓦的載荷分配就是我們通常所說的轉(zhuǎn)子找中，長期以來，一般將大修中聯(lián)軸器斷開，調(diào)整聯(lián)軸器端面和圓周偏差，稱為轉(zhuǎn)子找中心。這是一種誤解，對于半擾動性或固定式聯(lián)軸器而言，這種找正結(jié)果與兩個轉(zhuǎn)子是否同心沒有任何關(guān)系，而是在找軸瓦的載荷分配。真正的轉(zhuǎn)子找中心是在聯(lián)軸器連接螺栓擰緊的情況下，檢測軸頸的偏心值。

本次擴(kuò)大型B修包含了高中壓缸解體檢修，為徹底解決2號軸瓦溫度高創(chuàng)造了條件，因為處理針對軸承烏金溫度高的問題，最好采用方法是重新進(jìn)行載荷分配，調(diào)整汽封間隙。本次檢修調(diào)整2瓦墊鐵，減輕了該瓦的載荷。兼顧轉(zhuǎn)子楊度的同時調(diào)整中低聯(lián)軸器左右外圓及張口到標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。中低對輪全缸中心：下張口0.175mm，右張口0.0175mm，高壓轉(zhuǎn)子低0.10mm，偏左0.015mm。

2）重新研瓦，使其墊鐵接觸符合軸瓦檢修工藝要求。既墊鐵與軸承座洼窩的接觸痕跡應(yīng)占墊鐵總面積的75﹪以上，且接觸點(diǎn)應(yīng)均勻分布，特別是對帶有來油孔的墊鐵，油孔周圍接觸點(diǎn)一定要嚴(yán)密，以防潤滑油外泄。

3）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。

4）修刮可傾瓦塊的進(jìn)、出油斜邊，減小流通阻力，從而增加了潤滑冷卻流量。

4）回裝時內(nèi)窺鏡檢查進(jìn)油孔內(nèi)是否有殘留異物；落入下瓦時一定要放正，檢查下半可傾瓦瓦快活動情況，要活動自如，沒有明顯的阻力，落入轉(zhuǎn)子盤車幾圈檢查軸瓦水平是否和軸承座水平一致。

經(jīng)過以上措施處理，機(jī)組成功啟動，2號軸瓦瓦溫明顯下降，其它運(yùn)行參數(shù)都在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。相比修前3號軸瓦瓦溫有所增加，但是仍然在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，同時其它軸瓦各項參數(shù)也正常。

通過2號軸瓦和3號軸瓦修前修后參數(shù)的對比，說明了調(diào)整軸瓦載荷是處理軸瓦溫度的主要手段，檢修過程中軸系載荷分配一定要嚴(yán)格按照設(shè)計要求調(diào)整，同時還要注重檢修工藝質(zhì)量，減小測量誤差，對于重要數(shù)據(jù)一定要嚴(yán)格按照質(zhì)量驗收程序進(jìn)行驗收，不給機(jī)組的安全運(yùn)行留下任何隱患。

4 結(jié)論

軸承是汽輪機(jī)的重要組成部件，其溫度過高，不僅會損壞部件，甚至?xí)黄韧C(jī)，造成損失，為電力生產(chǎn)帶來了安全隱患。本文通過正向推理診斷故障方法，首先闡述了影響軸瓦溫度的主要因素，然后對2號軸瓦溫度高的案例，進(jìn)行了分析，然后與影響因素對比，找到了原因，通過重新調(diào)整軸系載荷分配，成功的處理了2號軸瓦溫度高的缺陷。

審核編輯：湯梓紅