660MW汽輪機推力軸承磨損處理關鍵技術及應用

周林君，陳 焱，王傳奇，桂漢生，詹 春

（馬鞍山當涂發電有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

1 設備概況

當涂發電有限公司為某型單軸、三缸、四排汽、反動凝汽式、一次中間再熱式超臨界汽輪機，配備推力軸承位于前軸承座內，為單獨結構的滑動式自位節能型推力軸承，推力瓦塊總面積（單側）1 364cm2，工作面、非工作面各有八塊構成，每塊推力瓦塊面積170.5cm2，推力軸承最大荷載約40 000kg，機組設計推力為70 000kN。

2 問題現狀和原因分析

該公司某型機組自投運以來，推力軸承頻繁磨損，不能長周期運行。機組通常在正常運行3～6個月后數據監測顯示軸向位移快速增大，瓦溫也逐漸上漲。當軸向位移超過報警值時機組被迫停運，在每次停機后對設備解體檢查，推力軸承工作面瓦塊存在嚴重磨損，尤其在瓦面出油側，并且存在電腐蝕現象，通過推力瓦塊更換和機務檢修調整后啟機。雖然改善了推力瓦塊工作環境，一定程度上延長了運行周期，但未根本解決推力軸承工作面磨損問題。

為根本解決推力瓦塊磨損問題，檢修技術人員不斷利用停機機會嘗試對應措施。綜合分析后發現原因大致如下：

（1）機組運行時推力軸承中推力瓦與轉子推力盤之間形成油膜，當油膜形成不好、油膜剛度不夠時會影響推力軸承運行，造成推力軸承磨損。

（2）轉動設備在運行時要嚴格按照檢修作業指導書中的檢修標準執行，嚴格保證推力軸承檢修過程中的推力盤瓢偏、表面粗糙度、小軸晃度等數據在標準范圍內。當檢修工藝不到位，機組啟動運行后，隨時間推移，推力軸承會出現磨損。

（3）汽輪發電機組在運行中由于發電機磁場不對稱、發電機大軸被磁化等原因在發電機軸上感應出軸電壓，從而產生軸電流。軸電流可通過接地電刷接地，使汽輪機轉子電壓放電來消除轉子的靜電電流，防止軸電流損傷軸承、密封件、聯軸器、齒輪等部件，但仍存在軸電流對軸承接觸面形成電腐蝕，造成嚴重磨損。

（4）機組運行時可能由于多種原因造成機組軸向推力突增，當軸向推力增大到超過推力軸承最大載荷時，推力軸承也會發生磨損。

3 解決辦法

為解決推力軸承經常磨損問題，除對機組推力軸承進行解體檢查時嚴格按照工藝要求檢修回裝、對潤滑油系統進行改進等措施，防止因機務檢修原因導致推力軸承磨損外，同時新增碳刷、改善接地方式、對推力軸承局部進行絕緣處理等措施有效改善機組推力軸承工作環境和工作狀態。

本次有效改進從機務和電氣兩方面提供詳細技術方案如下。

3.1 機務部分

機務部分主要對潤滑油系統改進、安裝工藝的控制以及對推力軸承進行局部絕緣，改善推力軸承的工作環境，從而提高推力軸承的可靠性。

（1）針對有可能導致推力軸承磨損的油膜形成不好原因，對潤滑油系統進行改進：更換汽輪機油系統中的射油器，并對注油器噴嘴至擴散管喉部距離調整，增大潤滑油壓及油量，潤滑油母管油壓由0.11MPa提高至0.16MPa；油壓提高后，軸承間進油量增大，軸承間油膜剛度提高；在對潤滑油系統進行改進的同時通過擴大推力軸承工作面進油節流孔板直徑，對瓦塊進油進行油囊修刮，工作面進油量進一步增大，改善進油狀況；推力軸承改型，采用京士伯里推力軸承，使潤滑油直接進入油槽內，減少泄油量；也避免了上一瓦塊工作后的油進入下一瓦塊，雜質影響下一瓦塊的工作環境，產生磨損。

（2）針對有可能導致推力軸承磨損的檢修工藝不到位原因，對檢修工藝嚴格控制：在推力軸承檢修和回裝時嚴格按照制造廠檢修標準執行，使推力軸承和小軸各安裝間隙、主機推力盤小軸外送加工，小軸晃動保證0.05mm以內、瓢偏值0.005mm以內；外送加工同時對推力盤工作面拋光打磨，提高表面粗糙精度，防止工作面粗糙度過大對推力軸承工作環境造成影響。

（3）針對軸電流導致推力軸承磨損原因，機務部分采取的措施：在推力軸承工作面和非工作面瓦架的外圓和工作面非工作面兩端調整墊，分別噴涂0.1mm厚度的絕緣漆，與推力軸承殼體間絕緣，在軸電流存在的前提下有效隔絕軸電流防止電蝕的產生對推力軸承運行造成影響和破壞。在2013年底機組檢修期間采用了該絕緣措施。

（4）由于歷次磨損時監測推力瓦溫雖有升高，但漲幅不大，并且從未超過75℃，可初步判斷我公司推力瓦塊磨損原因不是推力軸承載荷不夠導致。隨后進行軸向推力試驗進一步排除因軸向推力大導致推力瓦塊無法承載造成磨損原因。模擬推力軸承工作環境，利用專用工具對備件推力軸承工作面的瓦架軸向平面進行加壓，并在四周架百分表，觀察壓力和推力軸承形變量關系，折算成軸向推力大小，經過分析，機組在額定參數下運行時產生軸向推力遠小于推力軸承設計承受推力，通過試驗和數據對比，排除軸向推力大導致推力軸承磨損。

3.2 電氣部分

（1）為保證接地極接地良好，可靠接地，分別將大軸接地在多處進行試驗性接地，如：鍋爐鋼架接地，2號主變南側新開挖打樁埋新接地體等。最終將接地極選在2號主變的接地體相連接。

（2）機組安裝時僅在7號瓦一側處裝設接地電刷一只，現改為大軸二側各裝接地電刷一只。

（3）在5號瓦大軸頂端新安裝一個接地電刷，由于現場安裝位置受限，為方便檢修更換安裝使用，使三個接地電刷在大軸上半部空間間隔夾角大約為60°布置。

（4）三個接地電刷，均通過屏蔽電纜引致2號主變的接地體。

4 應用與實踐

在某660MW超臨界汽輪機組對軸電流方面進行有效控制后，推力軸承磨損問題明顯好轉，機組經連續運行近一年后，解體檢查確認推力瓦塊完好。新增對軸電流控制后解體推力瓦工作面后，在2014年10月對機組進行C修時對推力軸承工作面瓦塊進行檢查，推力瓦塊工作面效果良好。機組啟機后運行至今近兩年，推力軸承磨損問題一直未出現。