通過案例分析軸瓦溫度在汽輪機中的應用

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

某廠引進型350MW機組，為亞臨界一次中間再熱、雙缸雙排汽、單軸凝汽器汽輪機，該機組共有3個落地式軸承座，設有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構，上部為圓筒形軸承；4號軸承為圓筒形軸承，設有一隻推力軸承，推力軸承布置在1號軸承座內。運行過程中#2徑向支持軸瓦溫度偏高，正常運行中在85℃左右，最高達到91℃，且還有增大趨勢,設計95℃報警，105℃停機，2號軸瓦溫度高危及軸承使用壽命甚至損壞，嚴重影響了機組運行安全。

1 、影響軸瓦溫度的因素

由於汽輪機軸承處在高轉速、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。為了滿足這兩點要求，汽輪機軸承都采用以油膜潤滑理論為基礎供油，由供油係統連續不斷的向軸承內供給壓力、溫度符合要求的潤滑油。轉子的軸頸支撐在澆有一層質軟、熔點低的巴氏合金上，並作高速旋轉，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。摩擦產生的熱量由回油帶走，使軸承溫度始終保持在合理的範圍之內。

軸承的工作情況主要依據軸承溫度、軸承回油溫度、軸承振動、軸係的穩定性等來衡量。影響軸瓦溫度的因素有：

1）軸瓦烏金工作麵有脫胎、損傷現象，或與軸頸接觸不均勻。若軸瓦有脫落、損傷會破壞油膜穩定性，接觸不良會導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子中心偏差、軸承座溫度和楊度變化、轉子受到向下的力過大、軸振動過大、轉速超過允許值、軸封漏汽引起軸承座標高發生變化等。對於動壓式滑動軸承，如果軸承載載過輕，軸承油膜過厚，油膜容易失穩而發生油膜振蕩；如果軸承載荷過重，油膜容易破裂而產生軸瓦和軸頸局部幹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、油質不良或油質惡化、潤滑油油壓力過低或過高、油流中或軸承內存在氣體或雜物、頂軸油管逆止閥不嚴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，如果軸瓦進油量不足或排油不暢，使得運行中產生的熱量無法及時帶走，就會導致軸瓦溫度偏高。

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，機組高速旋轉過程中緊力大，油膜受到破壞，導致軸頸與軸瓦烏金表麵幹摩擦，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，會導致汽缸熱量直接輻射軸瓦，導致溫度升高。

7）軸瓦安裝有問題，使軸瓦球麵自動調整能力差或進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製了活動範圍、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，軸承溫度測量係統異常。例如溫度測量元件損壞、溫度測量後補償方法或標準不對、安裝不正確、溫度補償係統受外界幹擾等，都會使測溫產生誤差。

2軸瓦溫度升高的現象及分析

2號軸承為密切爾式支持軸承，由四塊能在支點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，故具有較高的穩定性。但這種軸承結構在半圓內至少有兩個瓦塊以上，相對而言，其結構較為複雜，給製造、安裝和檢修技術增加了一定的難度。

軸承的潤滑油由軸承底部的一個通道進入，通過軸承鍵中心的一個孔口進入軸承外殼的下半部，沿軸流向軸承外殼環狀空間兩端。油再從環形空間經6個孔口進入軸承瓦塊，沿軸頸分布，並從軸頸兩端排出，其中兩個位於軸承垂直中心線的頂部，兩個位於水平線上。在軸承的兩側均裝有油封環，以防止潤滑油的大量泄漏，同時為了保證油封環的工作可靠，油封環上有一個油槽，並設有排油口，以使被阻擋的油很快排除。2號軸瓦結構如圖一所示。

圖一： 2號軸瓦結構

1-軸承殼體；2-彈簧；3-平墊；4-球麵墊；5-螺塞；6-防轉銷；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）機組運行中2號軸瓦數據及分析：

機組正常運行過程中，2號瓦溫一般在85℃左右，夏天滿負荷最高達到91℃，回油溫度偏高。2號軸瓦溫度高嚴重威脅了機組的安全運行。2號軸瓦溫度隨機組負荷變化曲線如圖二所示。

圖二：2號軸瓦溫度隨機組負荷變化曲線

由圖乐鱼官网可以看到2號軸瓦溫度在機組各個負荷段都高。同時從整個機組運行參數來看軸瓦進油溫度和壓力都正常，其他軸瓦溫度都正常，回油溫度隻有2號軸瓦偏高，則說明2號軸瓦自身存在缺陷，與機組潤滑油係統沒有關係，應從該瓦的載荷分配、節流孔板直徑、軸承油間隙及軸承合金澆鑄質量等方麵查找原因，然後給予針對的治理。

2）2號軸瓦解體檢修中發現的問題及分析：

在機組B修中對2號軸瓦進行全麵解體，解體發現2號軸承頂部間隙超標，設計值0.61-0.71mm，實測值0.78mm。並對中低對輪中心進行了複查，中低對輪全缸中心：下張口0.185mm，右張口0.165mm，高壓轉子低0.02mm，偏左0.035mm；半缸中心：下張口0.165mm，右張口0.185mm，高壓轉子低0.05mm，偏左0.055mm。設計值：高壓轉子低0.10mm，下張口0.158mm，其餘外圓張口均≤0.02mm。高壓轉子偏高，右張口超標較多。

軸承下部瓦塊烏金有輕微燒傷，無明顯劃痕，對軸瓦表麵烏金進行著色檢查沒有發現脫胎和有裂紋現象。對應轉子軸頸表麵也完好、無劃痕，測量軸頸橢圓度、錐度都在標準範圍內。

對軸承下部墊鐵進行接觸檢查，發現帶來油孔的墊鐵與軸承座窪窩接觸不好。並對軸承節流孔板進行了檢查沒有發現異物，孔徑大小與設計值相符。

通過對2號軸瓦解體分析，中低轉子中心偏差較大，高壓轉子偏高，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，結合機組的實際情況，現對2號軸瓦采取下列處理措施：

1）適當調整2瓦標高，重新對軸瓦進行載荷分配。軸瓦的載荷分配就是乐鱼官网通常所說的轉子找中，長期以來，一般將大修中聯軸器斷開，調整聯軸器端麵和圓周偏差，稱為轉子找中心。這是一種誤解，對於半擾動性或固定式聯軸器而言，這種找正結果與兩個轉子是否同心沒有任何關係，而是在找軸瓦的載荷分配。真正的轉子找中心是在聯軸器連接螺栓擰緊的情況下，檢測軸頸的偏心值。

本次擴大型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行載荷分配，調整汽封間隙。本次檢修調整2瓦墊鐵，減輕了該瓦的載荷。兼顧轉子楊度的同時調整中低聯軸器左右外圓及張口到標準範圍內。中低對輪全缸中心：下張口0.175mm，右張口0.0175mm，高壓轉子低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。既墊鐵與軸承座窪窩的接觸痕跡應占墊鐵總麵積的75﹪以上，且接觸點應均勻分布，特別是對帶有來油孔的墊鐵，油孔周圍接觸點一定要嚴密，以防潤滑油外泄。

3）檢查瓦與軸頸的接觸麵、軸與軸瓦各部間隙和軸承緊力，符合相關規範要求。

4）修刮可傾瓦塊的進、出油斜邊，減小流通阻力，從而增加了潤滑冷卻流量。

4）回裝時內窺鏡檢查進油孔內是否有殘留異物；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，落入轉子盤車幾圈檢查軸瓦水平是否和軸承座水平一致。

經過以上措施處理，機組成功啟動，2號軸瓦瓦溫明顯下降，其它運行參數都在標準範圍內。相比修前3號軸瓦瓦溫有所增加，但是仍然在標準範圍內，同時其它軸瓦各項參數也正常。

通過2號軸瓦和3號軸瓦修前修後參數的對比，說明了調整軸瓦載荷是處理軸瓦溫度的主要手段，檢修過程中軸係載荷分配一定要嚴格按照設計要求調整，同時還要注重檢修工藝質量，減小測量誤差，對於重要數據一定要嚴格按照質量驗收程序進行驗收，不給機組的安全運行留下任何隱患。

4 、結論

軸承是汽輪機的重要組成部件，其溫度過高，不僅會損壞部件，甚至會被迫停機，造成損失，為電力生產帶來了安全隱患。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，然後對2號軸瓦溫度高的案例，進行了分析，然後與影響因素對比，找到了原因，通過重新調整軸係載荷分配，成功的處理了2號軸瓦溫度高的缺陷。