淺談汽輪機軸瓦、軸頸磨損的分析與預防
周建平
摘 要：汽輪機組作為發(fā)電廠重要組成部分，其軸瓦、軸 頸磨損對于整個發(fā)電系統(tǒng)都有著重要的影響，為加強汽輪機組日常保養(yǎng)與維護，文章就汽輪 機軸瓦、軸頸磨損的分析與預防進行了簡要的論述，對電廠的安全運行具有一定的借鑒意義 。
關鍵詞：汽輪機;軸瓦、軸頸磨損;分析;預防
中圖分類號：TM311∶TK263.6 文獻標識碼：A 文 章編號：1007—6921(2010)15—0062—03
汽輪機由于其運行時間長、關鍵部位長期磨損等原因，故障時常出現(xiàn)，這嚴重影響了發(fā)電機 組的正常運行。而汽輪機組軸瓦、軸頸磨損是故障中較為常見的一種。機組的軸瓦、軸頸磨 損往往受多方面的影響，跟機組本體有關的任何一個設備或介質都可能是機組軸瓦、軸頸磨 損的原因，比如過負荷、蒸汽品質、振動、油質、誤操作等等。因此，只有查明原因才能對 癥維修及預防
汽輪機組軸瓦、軸頸容易磨損的主要是推力軸瓦和支持軸瓦，具體分析如下：
1 推力軸瓦燒損的原因
①推力軸承過負荷，發(fā)生推力瓦塊燒損事故。福建可門電廠600MW超臨界機組是上海汽輪機 有限公司引進美國西屋公司技術生產制造的超臨界、單軸、三缸、四排汽、中間再熱、凝汽 式汽輪機。在2008年4月25日至2008年6月4日期間，對#2機組推力瓦溫度高解體檢修。經(jīng)檢 查發(fā)現(xiàn)，推力間隙過大，達到0.62mm。原因分析：推力軸承電側調整環(huán)墊片薄，原墊片厚 度8.40mm。處理方法：加工調整環(huán)墊片厚度為8.68mm，經(jīng)處理后推力間隙為0.29mm，符合設 計要求0.25mm～0.38mm，且機組啟動后推力瓦溫度正常。②汽輪機發(fā)生水擊或蒸汽濕度下降 后處理不當。③蒸汽品質不良，葉片結垢。④機組突然甩負荷或中壓缸汽門瞬間誤關。 ⑤ 油系統(tǒng)進入雜質，使推力瓦油膜破壞。
推力瓦燒損的事故征象主要表現(xiàn)為軸向位移大，推力瓦烏金溫度及回油溫度升高，機器的外 部特征象是推力瓦冒煙。
2 支持軸瓦燒損的原因
2.1 運行中進行油系統(tǒng)切換時發(fā)生誤操作，而對潤滑油壓又未加強監(jiān)視，當潤滑油壓降 低，使軸承斷油，造成燒瓦。
2.2 機組啟動定速后停調速油泵，未注意油壓，由于射油 器進空氣工作失常，使主油泵失壓，潤滑油壓降低而又未聯(lián)動，幾個方面結合在一起，使軸 承斷油，造成軸瓦燒損。
2.3 油系統(tǒng)積存大量空氣未及時排除，使軸瓦瞬間斷油。
2.4 汽輪發(fā)電機組在啟動和停止過程中，高、低壓油系統(tǒng)同時故障。
2.5 主油箱油位降到 零以下，空氣進入射油器，使主油泵工作失常。
2.6 廠用電中斷，直流油泵不能及時投 入。
2.7 檢修時，油系統(tǒng)存留棉紗、鐵銹等雜物，使油管堵塞。
在2007年6月8日至6月15日對福建華電可門火電廠#2汽輪機組#5軸瓦溫度高解體檢修。
解體發(fā)現(xiàn)如下：①#5軸瓦上瓦(靠汽端)彈簧斷裂;②#5軸瓦上瓦塊A側(汽端)邊角處 烏金有裂紋;③#5軸瓦上瓦枕兩球面銷孔局部磨損，有卷邊，A側較嚴重;④#5瓦軸頸 磨損嚴重，最深有約2mm溝痕。
原因分析：①發(fā)現(xiàn)軸承箱有烏金末、鋼絲濾網(wǎng)碎片等雜質，軸承進雜質，增加摩擦，使軸承 發(fā)熱;②#5瓦下瓦墊鐵與軸承洼窩配合不好引起振動。
2.8 軸瓦在檢修中裝反或運行中移位。
2.9 機組振動強烈，使軸瓦烏金研磨損壞。
造成機組振動的原因有：轉子不平衡的離 心力;聯(lián)軸節(jié)缺陷或轉子中心偏差;發(fā)電機電磁力不平衡;軸承油膜自激振蕩;蒸汽 振蕩;轉子熱變形、熱彎曲;摩擦振動;軸承座不穩(wěn)固等。
2.10 由于檢修、安裝質量不良，使軸瓦間隙、緊力不合適，造成軸承潤滑不良。福建華電可門火 電廠#3汽輪機自2009年7月24日起，#9瓦X、Y方向軸振多次出現(xiàn)異常上下波動，尤其X 方向振動波動較大， 8月17日，#9瓦X向軸振最高達420μm，超過了跳機保護值254μm， 嚴重影響到機組的安全運行。就地聽音檢查有異音，懷疑軸瓦有在動。8月17日20時，#3 機開始滑停并于8月18日17時開始解體#9瓦，并對發(fā)現(xiàn)的問題進行處理。25日 凌晨7∶44，#3機汽輪機開始沖轉，8∶46達3 000rpm，#9瓦X、Y方向軸振分別為46μm和44μm，至25日下午17∶3 0，#3機負荷300MW，#9瓦X、Y方向軸振分別為46μm和45μm，達到了良好值。
原因分析如下：
2.10.1 直接原因：#9瓦瓦枕無緊力，下瓦有一側墊鐵騰空，下瓦放入前與放入后轉子位移量太大 ，水平位移量達0.15mm，大大超過標準0.05mm。而后期隨著#9瓦軸振的不斷增大，整個軸 瓦發(fā)生竄動，使得#9瓦軸瓦防轉銷絕緣套損壞，導致了#9瓦絕緣不合格，使得振動進一 步擴大。
2.10.2 根本原因：#3機安裝時各測量數(shù)據(jù)不符合要求，主要是：①軸承座安裝位置未調整好，導 致下瓦放入前后轉子位移量太大，水平位移量達015mm，大大超過標準0.05mm,從而使轉子 平衡發(fā)生變化，產生激振力;②墊鐵接觸情況未檢查，接觸較差且有一側騰空，瓦枕無緊力 ，導致支持剛度不足，使軸振進一步擴大。
存在問題：機組在基建時驗收把關不嚴，導致安裝質量較差。
2.11 潤滑油油質不良(含水、有雜質顆粒等)或供油量不足。
2.12 油中進水，使油質乳化變質。供油系統(tǒng)進水一般是由于汽輪機高壓端軸封漏汽壓力 過大或軸封供汽壓力調整不當，使蒸汽通過軸承的擋油環(huán)進入供油系統(tǒng)而造成的。供油系 統(tǒng)進水后，將引起潤滑油乳化，腐蝕調節(jié)系統(tǒng)的各個部件，導致調節(jié)系統(tǒng)發(fā)生事故，且影響 軸承的潤滑。
2.13 軸瓦合金質量差或澆鑄質量差。
2.14 軸瓦負荷分配不合理。
2.15 頂軸油壓系統(tǒng)工作不正常。
軸瓦燒損事項的象征是，軸瓦烏金溫度及軸承回油溫度急劇升高，一旦油膜破壞，機組振動 增大，軸瓦冒煙，此時應立即手打危急保安器，破壞真空緊急停機。
3 汽輪機軸瓦、軸頸磨損預防控制措施
為防止軸瓦燒損，運行時應采取的技術措施如下：
3.1 運行中當發(fā)現(xiàn)軸向位移逐漸增加時，應迅速減負荷使之恢復正常，并經(jīng)常檢查汽輪機 運行情況，傾聽機組有無異音，測量振動。如果軸向位移增大，推力瓦塊溫度急劇升高，伴 隨有不正常的噪音和振動，或軸向位移超過規(guī)定值時，應迅速破壞真空緊急停機。運行中要 嚴密監(jiān)視軸瓦鎢金溫度和回油溫度，推力瓦的鎢金溫度一般不得超過85℃～90℃，回油溫度 一般不得超過70℃，溫度異常升高時，應按規(guī)定果斷處理。
3.2 為保證油泵和聯(lián)動裝置的可靠性，潤滑油泵的電源必須安全可靠，調速油泵和交流油 泵的電源由兩段廠用電分供，以防兩臺油泵同時失去電源。
3.3 油系統(tǒng)切換操作時，應在監(jiān)護下按操作票順序緩慢進行，操作中應嚴密監(jiān)視潤滑油壓 變化情況，嚴防切換操作中斷油燒瓦。
3.4 停機時應設專人監(jiān)測潤滑油壓和軸瓦溫度。
3.5 冷油器出口等潤滑油壓力管道上不準裝設濾網(wǎng)。
3.6 機組啟動定速后，停用調速油泵時，要緩慢地關閉出口門，設專人監(jiān)視主油泵出口油 壓和潤滑油壓的變化。發(fā)現(xiàn)油壓降低時，立即通知操作人員開啟油泵出口門，查明原因，采 取相應措施。
3.7 避免機組在振動不合格的情況下長期運行。
3.8 當發(fā)現(xiàn)汽輪機通流部分有積垢的現(xiàn)象時，應根據(jù)監(jiān)視段壓力限制負荷，及時采取改善 蒸汽品質等技術措施。
3.9 運行中可采取下列措施來防止供油系統(tǒng)進水：①保持冷油器油側壓力高于水側壓力， 防止銅管泄漏時水漏入油中;②軸封壓力調整器工作可靠，能按規(guī)定壓力供汽。
3.10 嚴格按照《汽機運行規(guī)程》的要求，執(zhí)行油泵的定期工作，保證油系統(tǒng)的備用設備 處于良好狀態(tài)，機組啟動前，低油壓聯(lián)鎖必須投入。
3.11 冷油器倒換時，必須有班長在場監(jiān)護，倒換過程中，操作要緩慢，嚴密監(jiān)視潤滑油 壓的變化，嚴防在切換過程斷油。
3.12 運行過程中，嚴密監(jiān)視系統(tǒng)的信號裝置;在啟動前檢查各裝置齊全后，才可啟動。
3.13 加強軸瓦振動的監(jiān)視，機組突然發(fā)生強烈振動或清楚地聽到汽缸內有金屬摩擦聲， 應破壞真空，緊急停機。
3.14 定期試驗低油壓聯(lián)鎖。潤滑油壓降至0054MPa，交流潤滑油泵自投，降至0039MP a時，直流油泵自投。交流潤滑油泵在檢修狀態(tài)時，潤滑油壓降至0054MPa，直流油泵自投 ，潤滑油壓降至0029MPa時，發(fā)緊急停機信號。潤滑油壓至0015MPa時連續(xù)盤車自動停止 。
4 為防止軸瓦燒損，檢修時應采取的技術措施
4.1 軸承進行解體檢查、清理時，除檢查軸承墊鐵、瓦塊、烏金等部件是否存在質量問題 缺陷外，還要對軸承上的鐵屑、毛刺等進行清理打磨，各油孔、螺栓孔等空洞內要用清洗劑 清洗并用壓縮空氣吹干，軸承油孔在施工過程中要進行封堵，防止異物進入;同時，安裝或 檢修時，解體軸瓦后均安排對各瓦烏金進行PT檢測，防脫胎。
4.2 軸承復裝時嚴格執(zhí)行汽輪機驗收規(guī)范中關于軸承安裝的技術要求，并嚴格執(zhí)行汽輪機廠的安 裝說明書及圖紙中有關軸承安裝的具體技術細節(jié)，對間隙。過盈等數(shù)據(jù)的測量調整要嚴格按 照技術要求進行，對超出技術標準的有關數(shù)據(jù)要認真分析原因，并聯(lián)系汽輪機廠技術人員制 定措施進行處理。
4.3 復裝前對軸承座及內部油管、接口等進行解體、清理檢查。確認 無異物后用膠布對油管口進行封堵。
4.4 汽輪機找中心，其目的：使汽輪發(fā)電機組各轉 子的中心線連成一條連續(xù)光滑的曲線;各軸承負荷分配符合設計要求;使汽輪機的靜止部件 與轉子部件基本保持同心;將軸系的揚度調整到設計要求。汽輪機找中心的最終目的是機組 振動指標合格。
4.5 汽輪機軸系找中心過程中，各軸承的標高按照汽輪機廠技術要求進 行調整后，要進行軸承墊鐵的研磨，保證接觸面積達到75%以上，確保軸承的穩(wěn)定。
4.6 汽輪機在扣缸前，要對各軸承進行徹底的清理、檢查，清除內部雜質，并清除各油口 的封堵物，防止進回油管路的堵塞。
4.7 加強安裝過程記錄監(jiān)控：汽缸,軸承座與臺板間接觸記錄;汽缸,軸承座清理,檢查(含滲油 試驗)記錄;汽缸,軸承座水平度,揚度，及軸頸揚度記錄;軸瓦安裝記錄;推力瓦安裝記錄 。
4.8 檢修后汽輪機潤滑油系統(tǒng)進行油循環(huán)時，各軸承進油口要與軸承座油口錯開，防止不合 格潤滑油進入軸瓦。
4.9 檢修時要徹底清理油系統(tǒng)雜物，調整好汽封間隙，防止油中進水，保證油質良好，規(guī) 范安裝和檢修等管理，避免遺留雜物堵塞管道。
4.10 大、小修時有揭瓦檢查時，若軸徑有輕微磨損，均對軸徑采用油石、金相砂紙表面 打磨，形成圓滑過渡，確保問題不擴大。
4.11 消除油膜振蕩，其處理方法有：①增大比壓;減小軸頸與軸瓦之間的接觸度;②降 低潤滑油的黏度;③在下瓦適當位置上開泄油槽，降低油楔壓力;④調整軸承間隙，對于圓 筒瓦及橢圓瓦，一般減少軸瓦頂部間隙，增大上瓦的烏金寬度，可以增加油膜阻尼;⑤消除 轉子不平衡。
4.12 重點檢查頂軸油管焊縫(PT檢查)裂紋及頂軸油管接頭，確保頂軸油管不松脫。
4.13 將高壓軸封間隙調整合適，保證軸封漏汽管通暢;若軸封片磨損，間隙增大時應及 時修復。
4.14 定期化驗油質，發(fā)現(xiàn)油中有水時應及時過濾，并查明原因及時處理。
4.15 定期補油，向油箱補充油時應慢慢注入，防止雜質進入油箱。
5 總結
針對以上導致汽輪機軸瓦、軸頸磨損的種種原因進行分析及預防 既是維修汽輪機軸瓦、軸頸磨損的關鍵，也是機組能夠正常運行的關鍵。
[參考文獻]
[1] 陳汝慶.汽輪機原理及運行[M].北京：中國電力出版社,2000.
[2] 郭延秋.大型火電機組檢修實用技術叢書/汽輪機分冊[M].北京：中國電力出 版社，2007.
[3] 編委會.火電廠汽輪機運行調試檢修與維護技術手冊[M].長春：銀聲音像出 版社，2004.
|
