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浅谈汽轮机轴瓦、轴颈磨损的分析与预防

发布时间：2012-04-27 浏览次数：536

作者：周建平
（天津蓝巢电力检修有限公司）

　　摘　要：汽轮机组作为发电厂重要组成部分，其轴瓦、轴颈磨损对于整个发电系统都有着重要的影响，为加强汽轮机组日常保养与维护，文章就汽轮机轴瓦、轴颈磨损的分析与预防进行了简要的论述，对电厂的安全运行具有一定的借鉴意义。
　　关键词：汽轮机；轴瓦、轴颈磨损；分析；预防
　　汽轮机由于其运行时间长、关键部位长期磨损等原因，故障时常出现，这严重影响了发电机组的正常运行。而汽轮机组轴瓦、轴颈磨损是故障中较为常见的一种。机组的轴瓦、轴颈磨损往往受多方面的影响，跟机组本体有关的任何一个设备或介质都可能是机组轴瓦、轴颈磨损的原因，比如过负荷、蒸汽品质、振动、油质、误操作等等。因此，只有查明原因才能对症维修及预防，汽轮机组轴瓦、轴颈容易磨损的主要是推力轴瓦和支持轴瓦，具体分析如下：
　　1　推力轴瓦烧损的原因
　　①推力轴承过负荷，发生推力瓦块烧损事故。福建可门电厂600MW超临界机组是上海汽轮机有限公司引进美国西屋公司技术生产制造的超临界、单轴、三缸、四排汽、中间再热、凝汽式汽轮机。在2008年4月25日至2008年6月4日期间，对#2机组推力瓦温度高解体检修。经检查发现，推力间隙过大，达到0.62mm。原因分析：推力轴承电侧调整环垫片薄，原垫片厚度8.40mm。处理方法：加工调整环垫片厚度为8.68mm，经处理后推力间隙为0.29mm，符合设计要求0.25mm～0.38mm，且机组启动后推力瓦温度正常。②汽轮机发生水击或蒸汽湿度下降后处理不当。③蒸汽品质不良，叶片结垢。④机组突然甩负荷或中压缸汽门瞬间误关。 ⑤ 油系统进入杂质，使推力瓦油膜破坏。
　　推力瓦烧损的事故征象主要表现为轴向位移大，推力瓦乌金温度及回油温度升高，机器的外部特征象是推力瓦冒烟。
　　2　支持轴瓦烧损的原因
　　2.1 运行中进行油系统切换时发生误操作，而对润滑油压又未加强监视，当润滑油压降低，使轴承断油，造成烧瓦。
　　2.2 机组启动定速后停调速油泵，未注意油压，由于射油器进空气工作失常，使主油泵失压，润滑油压降低而又未联动，几个方面结合在一起，使轴承断油，造成轴瓦烧损。
　　2.3 油系统积存大量空气未及时排除，使轴瓦瞬间断油。
　　2.4 汽轮发电机组在启动和停止过程中，高、低压油系统同时故障。
　　2.5 主油箱油位降到零以下，空气进入射油器，使主油泵工作失常。
　　2.6 厂用电中断，直流油泵不能及时投入。
　　2.7 检修时，油系统存留棉纱、铁锈等杂物，使油管堵塞。
　　在2007年6月8日至6月15日对福建华电可门火电厂#2汽轮机组#5轴瓦温度高解体检修。
　　解体发现如下：①#5轴瓦上瓦(靠汽端)弹簧断裂；②#5轴瓦上瓦块A侧(汽端)边角处乌金有裂纹；③#5轴瓦上瓦枕两球面销孔局部磨损，有卷边，A侧较严重；④#5瓦轴颈磨损严重，Z深有约2mm沟痕。
　　原因分析：①发现轴承箱有乌金末、钢丝滤网碎片等杂质，轴承进杂质，增加摩擦，使轴承发热；②#5瓦下瓦垫铁与轴承洼窝配合不好引起振动。
　　2.8 轴瓦在检修中装反或运行中移位。
　　2.9 机组振动强烈，使轴瓦乌金研磨损坏。
　　造成机组振动的原因有：转子不平衡的离心力；联轴节缺陷或转子中心偏差；发电机电磁力不平衡；轴承油膜自激振荡；蒸汽振荡；转子热变形、热弯曲；摩擦振动;轴承座不稳固等。
　　2.10 由于检修、安装质量不良，使轴瓦间隙、紧力不合适，造成轴承润滑不良。福建华电可门火电厂#3汽轮机自2009年7月24日起，#9瓦X、Y方向轴振多次出现异常上下波动，尤其X 方向振动波动较大，8月17日，#9瓦X向轴振Z高达420μm，超过了跳机保护值254μm，严重影响到机组的安全运行。就地听音检查有异音，怀疑轴瓦有在动。8月17日20时，#3机开始滑停并于8月18日17时开始解体#9瓦，并对发现的问题进行处理。25日凌晨7∶44，#3机汽轮机开始冲转，8∶46达3000rpm，#9瓦X、Y方向轴振分别为46μm和44μm，至25日下午17∶30，#3机负荷300MW，#9瓦X、Y方向轴振分别为46μm和45μm，达到了良好值。
　　原因分析如下：
　　2.10.1 直接原因：#9瓦瓦枕无紧力，下瓦有一侧垫铁腾空，下瓦放入前与放入后转子位移量太大，水平位移量达0.15mm，大大超过标准0.05mm。而后期随着#9瓦轴振的不断增大，整个轴瓦发生窜动，使得#9瓦轴瓦防转销绝缘套损坏，导致了#9瓦绝缘不合格，使得振动进一步扩大。
　　2.10.2 根本原因：#3机安装时各测量数据不符合要求，主要是：①轴承座安装位置未调整好，导致下瓦放入前后转子位移量太大，水平位移量达015mm，大大超过标准0.05mm，从而使转子平衡发生变化，产生激振力；②垫铁接触情况未检查，接触较差且有一侧腾空，瓦枕无紧力，导致支持刚度不足，使轴振进一步扩大。
　　存在问题：机组在基建时验收把关不严，导致安装质量较差。
　　2.11 润滑油油质不良(含水、有杂质颗粒等)或供油量不足。
　　2.12 油中进水，使油质乳化变质。供油系统进水一般是由于汽轮机高压端轴封漏汽压力过大或轴封供汽压力调整不当，使蒸汽通过轴承的挡油环进入供油系统而造成的。供油系统进水后，将引起润滑油乳化，腐蚀调节系统的各个部件，导致调节系统发生事故，且影响轴承的润滑。
　　2.13 轴瓦合金质量差或浇铸质量差。
　　2.14 轴瓦负荷分配不合理。
　　2.15 顶轴油压系统工作不正常。
　　轴瓦烧损事项的象征是，轴瓦乌金温度及轴承回油温度急剧升高，一旦油膜破坏，机组振动增大，轴瓦冒烟，此时应立即手打危急保安器，破坏真空紧急停机。
　　3　汽轮机轴瓦、轴颈磨损预防控制措施
　　为防止轴瓦烧损，运行时应采取的技术措施如下：
　　3.1 运行中当发现轴向位移逐渐增加时，应迅速减负荷使之恢复正常，并经常检查汽轮机运行情况，倾听机组有无异音，测量振动。如果轴向位移增大，推力瓦块温度急剧升高，伴随有不正常的噪音和振动，或轴向位移超过规定值时，应迅速破坏真空紧急停机。运行中要严密监视轴瓦钨金温度和回油温度，推力瓦的钨金温度一般不得超过85℃～90℃，回油温度一般不得超过70℃，温度异常升高时，应按规定果断处理。
　　3.2 为保证油泵和联动装置的可靠性，润滑油泵的电源必须安全可靠，调速油泵和交流油泵的电源由两段厂用电分供，以防两台油泵同时失去电源。
　　3.3 油系统切换操作时，应在监护下按操作票顺序缓慢进行，操作中应严密监视润滑油压变化情况，严防切换操作中断油烧瓦。
　　3.4 停机时应设专人监测润滑油压和轴瓦温度。
　　3.5 冷油器出口等润滑油压力管道上不准装设滤网。
　　3.6 机组启动定速后，停用调速油泵时，要缓慢地关闭出口门，设专人监视主油泵出口油压和润滑油压的变化。发现油压降低时，立即通知操作人员开启油泵出口门，查明原因，采取相应措施。
　　3.7 避免机组在振动不合格的情况下长期运行。
　　3.8 当发现汽轮机通流部分有积垢的现象时，应根据监视段压力限制负荷，及时采取改善蒸汽品质等技术措施。
　　3.9 运行中可采取下列措施来防止供油系统进水：①保持冷油器油侧压力高于水侧压力，防止铜管泄漏时水漏入油中；②轴封压力调整器工作可靠，能按规定压力供汽。
　　3.10 严格按照《汽机运行规程》的要求，执行油泵的定期工作，保证油系统的备用设备处于良好状态，机组启动前，低油压联锁必须投入。
　　3.11 冷油器倒换时，必须有班长在场监护，倒换过程中，操作要缓慢，严密监视润滑油压的变化，严防在切换过程断油。
　　3.12 运行过程中，严密监视系统的信号装置;在启动前检查各装置齐全后，才可启动。
　　3.13 加强轴瓦振动的监视，机组突然发生强烈振动或清楚地听到汽缸内有金属摩擦声，应破坏真空，紧急停机。
　　3.14 定期试验低油压联锁。润滑油压降至0054MPa，交流润滑油泵自投，降至0039MPa时，直流油泵自投。交流润滑油泵在检修状态时，润滑油压降至0054MPa，直流油泵自投，润滑油压降至0029MPa时，发紧急停机信号。润滑油压至0015MPa时连续盘车自动停止。
　　4　为防止轴瓦烧损，检修时应采取的技术措施
　　4.1 轴承进行解体检查、清理时，除检查轴承垫铁、瓦块、乌金等部件是否存在质量问题缺陷外，还要对轴承上的铁屑、毛刺等进行清理打磨，各油孔、螺栓孔等空洞内要用清洗剂清洗并用压缩空气吹干，轴承油孔在施工过程中要进行封堵，防止异物进入；同时，安装或检修时，解体轴瓦后均安排对各瓦乌金进行PT检测，防脱胎。
　　4.2 轴承复装时严格执行汽轮机验收规范中关于轴承安装的技术要求，并严格执行汽轮机厂的安装说明书及图纸中有关轴承安装的具体技术细节，对间隙。过盈等数据的测量调整要严格按照技术要求进行，对超出技术标准的有关数据要认真分析原因，并联系汽轮机厂技术人员制定措施进行处理。
　　4.3 复装前对轴承座及内部油管、接口等进行解体、清理检查。确认无异物后用胶布对油管口进行封堵。
　　4.4 汽轮机找中心，其目的：使汽轮发电机组各转子的中心线连成一条连续光滑的曲线;各轴承负荷分配符合设计要求；使汽轮机的静止部件与转子部件基本保持同心；将轴系的扬度调整到设计要求。汽轮机找中心的Z终目的是机组振动指标合格。
　　4.5 汽轮机轴系找中心过程中，各轴承的标高按照汽轮机厂技术要求进行调整后，要进行轴承垫铁的研磨，保证接触面积达到75%以上，确保轴承的稳定。
　　4.6 汽轮机在扣缸前，要对各轴承进行彻底的清理、检查，清除内部杂质，并清除各油口的封堵物，防止进回油管路的堵塞。
　　4.7 加强安装过程记录监控：汽缸，轴承座与台板间接触记录；汽缸，轴承座清理，检查(含渗油试验)记录；汽缸，轴承座水平度，扬度，及轴颈扬度记录；轴瓦安装记录；推力瓦安装记录。
　　4.8 检修后汽轮机润滑油系统进行油循环时，各轴承进油口要与轴承座油口错开，防止不合格润滑油进入轴瓦。
　　4.9 检修时要彻底清理油系统杂物，调整好汽封间隙，防止油中进水，保证油质良好，规范安装和检修等管理，避免遗留杂物堵塞管道。
　　4.10 大、小修时有揭瓦检查时，若轴径有轻微磨损，均对轴径采用油石、金相砂纸表面打磨，形成圆滑过渡，确保问题不扩大。
　　4.11 消除油膜振荡，其处理方法有：①增大比压；减小轴颈与轴瓦之间的接触度；②降低润滑油的黏度；③在下瓦适当位置上开泄油槽，降低油楔压力；④调整轴承间隙，对于圆筒瓦及椭圆瓦，一般减少轴瓦顶部间隙，增大上瓦的乌金宽度，可以增加油膜阻尼；⑤消除转子不平衡。
　　4.12 重点检查顶轴油管焊缝(PT检查)裂纹及顶轴油管接头，确保顶轴油管不松脱。
　　4.13 将高压轴封间隙调整合适，保证轴封漏汽管通畅;若轴封片磨损，间隙增大时应及时修复。
　　4.14 定期化验油质，发现油中有水时应及时过滤，并查明原因及时处理。
　　4.15 定期补油，向油箱补充油时应慢慢注入，防止杂质进入油箱。
　　5　总结
　　针对以上导致汽轮机轴瓦、轴颈磨损的种种原因进行分析及预防，既是维修汽轮机轴瓦、轴颈磨损的关键，也是机组能够正常运行的关键。
　　参考文献
　　[1] 陈汝庆.汽轮机原理及运行[M].北京：中国电力出版社,2000.
　　[2] 郭延秋.大型火电机组检修实用技术丛书/汽轮机分册[M].北京：中国电力出版社，2007.
　　[3] 编委会.火电厂汽轮机运行调试检修与维护技术手册[M].长春：银声音像出版社，2004.

来源：《内蒙古科技与经济》