600WM火電機(jī)組低壓缸軸瓦振動(dòng)異常分析及處理

摘 要：我公司低壓缸軸瓦選用四瓦塊可傾瓦，因軸瓦頂部間隙、軸瓦緊力調(diào)整不合理、軸瓦墊鐵接觸不良、軸承負(fù)載不均等原因，造成軸瓦振動(dòng)異常、上瓦塊進(jìn)油邊角落有鎢金損壞。通過合理調(diào)整軸瓦頂部間隙、軸瓦緊力；研刮墊鐵、調(diào)整軸承載荷等措施，避免了低壓缸軸瓦振動(dòng)異常及鎢金損壞現(xiàn)象的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：低壓缸；軸瓦；振動(dòng)

前言

我公司安裝有哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的超臨界CLN600-24.2/566/566汽輪發(fā)電機(jī)組四臺(tái)。低壓缸軸瓦是由四個(gè)鍵支撐的具有自位功能的可傾瓦，支持銷定位，位于瓦塊中心的調(diào)整墊塊與支持銷的球面相接觸，作為可傾瓦塊的擺動(dòng)支點(diǎn)。軸承瓦塊在工作時(shí)可以隨轉(zhuǎn)速、載荷及軸承溫度的不同而繞其球面支撐銷擺動(dòng)，在軸徑四周形成多個(gè)油楔；軸承中分面上部瓦塊、背面分別裝有彈簧，從瓦塊一端壓迫瓦塊，人為地建立油楔。軸承具有較高的穩(wěn)定性，理論上可以完全避免油膜振蕩的產(chǎn)生。另外，由于瓦塊可以自由擺動(dòng)增加了支撐柔性，還具有吸收轉(zhuǎn)軸振動(dòng)能量的能力，即具有很好的減振性。

可傾瓦因其穩(wěn)定性、承載力及功耗等性能方面優(yōu)于其他形式軸瓦[1]，而被大容量機(jī)組廣泛采用。但我公司安裝的低壓缸軸瓦因軸瓦頂部間隙、軸瓦緊力調(diào)整不合理及軸瓦墊鐵接觸不良等原因，低壓缸軸瓦振動(dòng)大現(xiàn)象較常見，每次檢修均發(fā)現(xiàn)低壓缸軸瓦上瓦塊進(jìn)油邊角落有鎢金損壞現(xiàn)象（如圖1）。軸瓦振動(dòng)異常必然危急軸系安全。

1 原因分析

1.1 軸瓦頂部間隙

軸瓦頂部間隙影響軸承的穩(wěn)定性。頂部間隙越小，軸瓦穩(wěn)定性越高[2]。但出于軸瓦安全性考慮軸瓦間隙一般按照制造廠設(shè)計(jì)值進(jìn)行調(diào)整，上半瓦塊和軸頸的間隙（下半瓦塊接觸軸頸）為[C=（0.002×軸頸直徑D）-0.005]，間隙的公差為±0.05mm。制造廠給出調(diào)整值為0.97mm至1.07mm之間為合格范圍。

我公司機(jī)組檢修時(shí)，低壓缸軸瓦頂部間隙嚴(yán)格按照制造廠給定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整（如表1），機(jī)組啟動(dòng)并網(wǎng)后軸瓦振動(dòng)逐漸增大，軸振無明顯變化。通過變潤滑油溫度、增加主機(jī)排煙風(fēng)機(jī)出口門開度等方法，軸承振動(dòng)變化不明顯。運(yùn)行期間強(qiáng)行加大軸瓦瓦振螺栓緊力，軸瓦振動(dòng)略有降低，啟動(dòng)頂軸油泵后觀察軸瓦振動(dòng)明顯降低。分析原因可能為軸瓦頂部間隙不合理造成。頂軸油泵啟動(dòng)后軸系抬起量升高，一定程度上減少軸瓦頂部間隙。使得油膜振蕩現(xiàn)象消失。機(jī)組按照設(shè)計(jì)值調(diào)整頂部間隙后下次檢修周期解體軸瓦發(fā)現(xiàn)軸瓦瓦塊存在不同程度的損壞現(xiàn)象。機(jī)組#5瓦振動(dòng)異常表現(xiàn)較明顯，解體發(fā)現(xiàn)軸瓦頂隙已達(dá)1.25mm。09年#4機(jī)組C級(jí)檢修時(shí)軸瓦頂部間隙按照0.85mm至0.90mm進(jìn)行調(diào)整，2012年09月軸瓦檢查未見鎢金損壞現(xiàn)象。

1.2 軸瓦安裝緊力

我公司機(jī)組按照制造廠要求，軸瓦緊力調(diào)整過程中遵循以下原則：用墊片裝配底部的墊塊，使墊塊與軸承箱相接觸。調(diào)整墊片厚度使得墊塊與軸承箱之間的間隙為0～0.05mm，在頂部的墊塊處加墊片，以使這些墊塊和軸承箱上半之間有0.075mm的過盈量。歷次檢修過程中軸瓦緊力調(diào)整均嚴(yán)格按照制造廠要求進(jìn)行，調(diào)整后軸瓦緊力符合要求，回裝過程中為防止軸承箱中分面滲油，中分面處涂抹密封膠（587密封膠），但機(jī)組啟動(dòng)后軸瓦振動(dòng)略大，強(qiáng)行緊固瓦枕螺栓后振動(dòng)逐漸減小。經(jīng)研究分析軸瓦振動(dòng)異常原因?yàn)檩S承穩(wěn)定性差。某次檢修過程中解體軸承箱發(fā)現(xiàn)軸承箱中分面密封膠厚度約0.15mm，經(jīng)折算后軸瓦緊力-0.075mm，軸承箱未壓緊軸瓦，造成軸承失穩(wěn)，引起機(jī)組軸瓦振動(dòng)異常。

1.3 軸瓦接觸情況

軸瓦接觸情況包括軸瓦與瓦枕接觸情況、軸瓦瓦塊與軸頸接觸情況，常規(guī)檢修過程中注重下瓦枕接觸是否滿足75%/cm2，忽略軸瓦上瓦枕接觸情況檢查，軸瓦回裝過程中，檢查軸承箱緊力時(shí)采用壓鉛絲方法，若上瓦枕接觸情況差，未能滿足要求。軸承箱緊力值必然存在偏差，軸承箱蓋未能完全壓緊軸瓦，及時(shí)下瓦枕100%接觸，也會(huì)導(dǎo)致軸瓦失穩(wěn)。引起軸承的異常振動(dòng)。軸瓦與軸頸接觸情況一般采用，軸頸下部涂抹紅丹油，檢查軸瓦鎢金與軸頸沿下瓦全長的接觸面75%以上并且分布均勻無偏斜。若軸頸與軸瓦接觸面積較小且存在偏斜等現(xiàn)象，機(jī)組運(yùn)行期間可能導(dǎo)致單個(gè)軸瓦前后負(fù)荷不均勻及產(chǎn)生油膜振蕩等現(xiàn)象。

1.4 軸承靜態(tài)標(biāo)高及軸承負(fù)載

汽輪發(fā)電機(jī)組安裝軸系安裝時(shí)，是在轉(zhuǎn)子不旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，按制造廠家提供的撓曲度曲線和規(guī)范、級(jí)內(nèi)汽封間隙，調(diào)整軸承中心位置找正。但在機(jī)組運(yùn)行過程中，由于機(jī)組的熱變形，轉(zhuǎn)子在油膜中浮起，以及真空度變化、地基不均勻下沉等因素的影響。在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，汽缸、轉(zhuǎn)子及軸承等溫度較高，機(jī)組軸承的負(fù)載重新分配，特別低壓缸軸承受溫度及真空度溫度影響較大，在真空作用下，低壓缸軸瓦內(nèi)側(cè)下沉，導(dǎo)致軸瓦前后受力不均，產(chǎn)生前后溫差。個(gè)別軸承過載或負(fù)荷偏低[2]，產(chǎn)生油膜振蕩或其他異常振動(dòng)。

1.5 軸承瓦塊鎢金鑄造工藝

目前軸瓦鎢金普遍采用離心式澆鑄，產(chǎn)生氣泡、脫胎、偏析、夾渣現(xiàn)象較少。但軸瓦鎢金與軸瓦胎體接觸面澆鑄過程中容易產(chǎn)生細(xì)微裂紋等現(xiàn)象，部分制造廠未對(duì)軸瓦的上述缺陷進(jìn)行徹底處理[3]。僅用鏨削方法鏨削結(jié)合面等處脫胎、裂紋，使得軸瓦整體檢查、檢驗(yàn)合格。軸瓦的機(jī)械傷痕、疲勞點(diǎn)蝕、腐蝕和氣蝕都可能使得油膜振蕩。引起軸瓦振動(dòng)異常。

2 軸瓦振動(dòng)異常預(yù)防及處理措施

2.1 軸瓦頂部間隙重新調(diào)整

可傾瓦頂隙通過拉緊軸瓦瓦塊，使用深度千分尺測量，軸瓦頂部間隙值應(yīng)為軸瓦45°深度千分尺測量顯示數(shù)據(jù)。軸瓦頂部間隙0.80mm-0.85mm調(diào)整，已經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證，不影響軸瓦的正常運(yùn)行。軸瓦頂隙軸瓦頂部間隙越小，軸瓦的穩(wěn)定性越好，按照新標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整軸瓦頂部間隙，降低軸瓦振動(dòng)。避免油膜振蕩、軸瓦瓦塊鎢金損壞等現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2 消除軸電流

軸電流的存在，導(dǎo)致軸瓦與瓦枕接觸面發(fā)生電流腐蝕，特別是上瓦瓦枕受軸電流腐蝕情況較嚴(yán)重，軸電流腐蝕嚴(yán)重影響瓦枕的接觸情況。檢修回裝過程中，重點(diǎn)檢查軸電流接地情況，如軸電流未消除，瓦枕接觸面腐蝕，易引起軸瓦異常振動(dòng)。

2.3 軸承負(fù)載合理分配

機(jī)組檢修后，啟動(dòng)頂軸油泵，百分表測量各軸瓦處軸頂起高度。頂起高度應(yīng)與頂軸油壓成正比，并且頂起高度應(yīng)為一條平滑曲線。

2.4 軸瓦瓦塊探傷、保持油質(zhì)合格

軸瓦瓦塊備件需經(jīng)過嚴(yán)格金屬檢驗(yàn)合格后方可使用，重點(diǎn)檢查軸瓦鎢金與胎體接觸邊緣處時(shí)候脫胎、裂紋。油系統(tǒng)油質(zhì)應(yīng)按規(guī)程要求定期進(jìn)行化驗(yàn)，油質(zhì)劣化及時(shí)處理。在油質(zhì)及清潔度超標(biāo)的情況下，嚴(yán)禁機(jī)組起動(dòng)。

3 結(jié)束語

汽輪機(jī)低壓缸軸瓦振動(dòng)異常，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。探究合理的軸瓦頂部間隙值，保證軸瓦緊力及上、下瓦枕的接觸情況滿足要求，軸承負(fù)載的合理分配及軸電流的消除能夠保證軸瓦振動(dòng)在優(yōu)秀值范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn)

[1]單世超.大型汽輪機(jī)軸承支撐剛度研究[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2012（3）.

[2]鄭展友.300MW汽輪機(jī)軸瓦損壞分析及措施[J].華東電力，2001.

作者簡介：劉海昌，男，漢族，大學(xué)本科，助理工程師，浙江大唐烏沙山發(fā)電股份有限責(zé)任公司汽機(jī)點(diǎn)檢員。