650MW核電汽輪機組1號軸瓦盤車狀態(tài)下溫升異常處理

劉利民

摘 要：針對某650MW核電汽輪機在盤車狀態(tài)下1號機1號軸瓦溫升高的原因，闡述了影響1瓦溫度的關(guān)鍵因素，并通過調(diào)整軸瓦油隙、修補軸瓦與軸頸手段，從而解決了1瓦溫升高的問題。

關(guān)鍵詞：1瓦溫升；盤車；軸瓦；軸頸

1 概述

某核電一期是由哈汽廠提供的650MW 級單軸、四缸六排汽帶中間汽水分離再熱器的反動凝汽式汽輪機，型號為HN650-6.41（三個低壓缸、一個高壓缸）。該汽輪機組共有8個軸承，結(jié)構(gòu)為四瓦塊可傾瓦，能按轉(zhuǎn)子的撓度和傾斜程度自動調(diào)整定位，使軸頸與軸瓦處在較好潤滑狀態(tài)下工作。該汽輪機組1號和2號軸承不設(shè)頂軸油，3至8瓦設(shè)頂軸油。該機組在首次非核沖轉(zhuǎn)期間在250rpm時1號軸瓦溫度171.8℃導(dǎo)致燒瓦，隨后翻瓦檢查發(fā)現(xiàn)瓦塊及軸頸嚴(yán)重拉毛（軸頸尺寸由φ304.19mm變成φ303.80）。現(xiàn)場根據(jù)廠家要求現(xiàn)場先后進(jìn)行6次處理軸頸及軸瓦，每次投盤車后1瓦溫升都在6℃至10℃范圍，且瓦塊與軸頸出現(xiàn)干磨燒瓦現(xiàn)象。現(xiàn)場依據(jù)沖轉(zhuǎn)前盤車溫升7℃出現(xiàn)燒瓦情況，會議決定依據(jù)其他同類型機組（如秦山核電）及廠家指導(dǎo)經(jīng)驗，再次沖轉(zhuǎn)前盤車軸瓦溫升小于5°為必要條件。

2 原因分析

1號軸承座與前軸承箱焊接成一體，軸承箱就位固定后1號軸承標(biāo)高可通過下半墊塊厚度（45度角）進(jìn)行調(diào)整，潤滑油通過金屬軟管連接至軸承四個進(jìn)油孔（上下左右）進(jìn)入軸承，通過擋油環(huán)回油孔泄到軸承座內(nèi)。在軸瓦下半左右共4個金屬測溫元件，檢測瓦溫。機組沖轉(zhuǎn)及盤車過程中出現(xiàn)軸瓦金屬溫度異常，經(jīng)過核實檢查排除了測溫元件損壞、溫度測量極性裝反、溫度測量補償方法或標(biāo)準(zhǔn)不正確、溫度補償系統(tǒng)受到外界嚴(yán)重干擾等，確認(rèn)軸承溫度異常的真實性。

排除了因熱工測量系統(tǒng)異常引起的軸瓦金屬溫度虛假升高和波動。根據(jù)軸承理論，引起1號瓦金屬溫度高的原因可能有軸承載荷過大、軸瓦質(zhì)量不良、軸瓦自動調(diào)整能力差、軸頸表面及軸瓦沖轉(zhuǎn)損傷后現(xiàn)場修復(fù)未達(dá)到設(shè)計要求等，下面逐一加以分析可能因素。

2.1 1瓦載荷太重

依據(jù)廠家文件1瓦的載荷為8T，因沖轉(zhuǎn)前盤車轉(zhuǎn)態(tài)下1號軸瓦溫升7℃-8℃，2號軸瓦沒有溫升。而且軸承修復(fù)后再次盤車溫升在6℃至10℃，軸瓦接觸面出現(xiàn)發(fā)亮及發(fā)黑現(xiàn)象，該問題可能是由于1號軸瓦載荷過大所致；但現(xiàn)場通過1號軸承臺高0.05mm后分別臺高2號和3號軸承，測得1號軸承的載荷在5.5至7T之間未超出設(shè)計范圍，可排除載荷太重原因。

2.2 軸瓦烏金澆鑄不良

軸瓦烏金澆鑄質(zhì)量不良，澆鑄時烏金過熱、有夾雜、結(jié)合不佳，存在脫胎現(xiàn)象。當(dāng)承受動載荷時，結(jié)合不牢的地方，脫胎進(jìn)一步加劇。機組盤車或運行中，當(dāng)雜質(zhì)隨潤滑油一起進(jìn)入軸瓦時，軸瓦與雜質(zhì)發(fā)生干摩擦，使軸瓦烏金被刮傷、碾壓等，都會造成瓦溫升高。

2.3 軸瓦自動調(diào)整能力差

因采用假軸檢查發(fā)現(xiàn)軸瓦曲率與軸頸不匹配：瓦塊與假軸局部存在0.03mm可入，且軸承殼體中分面最大0.26mm可入。同時軸承間隙過小或者過大，軸承安裝偏斜，瓦塊底部增加的墊片過多，軸承與轉(zhuǎn)子揚度不一致等因素，都可能使軸瓦自動調(diào)整能力變差。另外，在盤車過程中，若潤滑油油質(zhì)中的微小顆粒進(jìn)入墊塊與瓦塊接觸面，造成球面墊塊在相對移動過程中發(fā)生卡澀或者產(chǎn)生毛刺，將影響軸瓦轉(zhuǎn)動自位。

2.4 軸頸表面及軸瓦沖轉(zhuǎn)損傷后現(xiàn)場修復(fù)未達(dá)到設(shè)計要求

因首次沖轉(zhuǎn)瓦溫過高軸頸已拉毛，通過現(xiàn)場通過砂帶及麻繩處理后不柱度為0.04mm，橢圓度為0.06mm，不符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)軸頸橢圓度≤0.02mm，不柱度≤0.02mm。軸瓦通過現(xiàn)場修刮調(diào)整，因軸頸直徑減小太多（0.40mm）分別嘗試開油楔、菱形油槽、調(diào)整與軸頸接觸面積等方式均未見效，每次投盤車后都會有新的拉毛痕跡

3 處理及效果

通過原因分析后現(xiàn)在主要解決為軸頸及軸瓦修復(fù)、檢查復(fù)裝問題。

3.1 軸頸修復(fù)

因軸頸拉毛嚴(yán)重（直徑已變小0.40mm），通過現(xiàn)場人工用沙帶和麻繩難以達(dá)到設(shè)計要求。現(xiàn)場議定兩種方案：①選擇國內(nèi)專業(yè)的軸頸機加修復(fù)公司到現(xiàn)場進(jìn)行處理；②高壓缸揭缸，整根轉(zhuǎn)子返廠修復(fù)軸頸。采用現(xiàn)場機加工雖然可以修復(fù)軸頸表面拉痕，節(jié)約成本及時間，但質(zhì)量無保證且核電無先列。返廠修復(fù)雖然工期長成本高，但技術(shù)成熟質(zhì)量有保證。通過綜合考慮選擇轉(zhuǎn)子返廠處理軸頸，編制軸頸修復(fù)質(zhì)量計劃并派專人跟蹤監(jiān)督。通過修復(fù)后軸頸拉痕全部消除，軸頸跳動≤0.02mm，橢圓度≤0.02mm，不柱度≤0.02mm，滿足設(shè)計要求。

3.2 軸瓦修復(fù)

軸瓦根據(jù)轉(zhuǎn)子修復(fù)后的直徑尺寸，從新修復(fù)曲率。因軸頸修復(fù)后尺寸變化較大，同時軸承拉毛嚴(yán)重且現(xiàn)場修復(fù)無效果，討論決定返廠補焊加工處理。軸瓦修復(fù)完成后抱假軸檢查瓦塊與假軸間隙0.02mm塞尺檢查不入；軸承殼體中分面間隙0.03mm塞尺檢查不入。通過現(xiàn)場軸瓦修刮進(jìn)油楔（間隙放大至0.10mm），以便潤滑油進(jìn)入，同時剔除瓦塊硬點、夾雜。并用著色法檢查軸瓦烏金無裂紋、脫胎現(xiàn)象。

3.3 軸承復(fù)裝及中心調(diào)整

因轉(zhuǎn)子返廠修復(fù)軸系已解列，現(xiàn)根據(jù)中心設(shè)計要求重新軸系找中連接。調(diào)整完中心后測量出1號瓦塊底部的球面墊塊總厚度，采用備用墊塊加工至所需厚度進(jìn)行替換，以免因增加工藝墊片造成卡澀影響瓦塊自位能力。從新測量調(diào)整軸瓦頂隙、軸瓦頂隙、汽封間隙等參數(shù)使之滿足設(shè)計要求。

依據(jù)以上方法處理后復(fù)裝，油質(zhì)合格后起盤車1號軸瓦溫升0.3℃，異常問題得到順利解決，核沖轉(zhuǎn)時各軸瓦溫升正常。時隔數(shù)月后同樣問題在2號機出現(xiàn)，非核沖轉(zhuǎn)前盤車時軸瓦溫升上升10℃。依據(jù)一號機的安裝經(jīng)驗立即停盤車翻瓦檢查：發(fā)現(xiàn)軸瓦也出現(xiàn)大面積炭黑，軸頸輕度拉毛；現(xiàn)場通過加工假軸對1號軸瓦進(jìn)行修刮，同時用沙袋及麻繩處理軸頸。處理后再次盤車溫度正常，非核沖轉(zhuǎn)一次成功。

4 結(jié)束語

對于盤車轉(zhuǎn)態(tài)下出現(xiàn)軸瓦拉毛燒壞現(xiàn)象實屬罕見。特別是無頂軸油軸瓦較“脆弱”，對各項加工參數(shù)要求較高，在安裝前除常規(guī)檢查外，采用假軸檢查軸瓦曲率也很有必要。通過此次核電機組出現(xiàn)此類問題現(xiàn)象，在后續(xù)沖轉(zhuǎn)前軸瓦溫升情況應(yīng)作為一項重要檢查指標(biāo)，能有效降低運行燒瓦潛在風(fēng)險，提高了機組的安全運行及經(jīng)濟(jì)效益。