650 MW汽輪機軸承溫度偏高原因分析與管理

吳洪枝，趙龍，張亞楠，徐旸

（海南核電有限公司，海南昌江572733）

650 MW汽輪機軸承溫度偏高原因分析與管理

吳洪枝，趙龍，張亞楠，徐旸

（海南核電有限公司，海南昌江572733）

結合某核電廠650 MW汽輪機可傾瓦軸承溫度偏高故障，介紹可傾瓦工作原理，分析溫度偏高的原因，并給出相應的解決方案。

汽輪機；可傾瓦；潤滑油；解決方案

某核電站汽輪機為哈爾濱某汽輪機廠設計制造的HN-650型汽輪機，是一臺單軸、四缸六排汽、帶中間汽水分離再熱器的反動凝汽式汽輪機，具有效率高、功率大、自動化水平高等優點。見圖1。

圖1 機組軸系示意圖

1#機組正式投產前出現了2瓦軸承金屬溫度偏高的情況，導致機組停機轉入緊急處理。

1 可傾瓦軸承工作原理

汽輪機設有一個推力軸承和8個支承軸承。“LEG”推力軸承位于1#低壓缸調端的軸承箱內，為單獨的滑動式自位推力軸承。在推力盤兩側的支承環內各安裝8塊可滑動的推力瓦塊，能使所有瓦塊承載均勻，而不受推力盤與軸承偏心和巴氏合金厚度不均的影響。采用“LEG”軸承，較大的減少推力軸承的耗功，提高了機組出力。高壓轉子和低壓轉子的支持軸承均采用四瓦塊可傾瓦軸承，在溫度變化時可保持對中，并且可傾瓦塊外用球面調整銷支承在軸承套內，自位性能好。

2 軸承溫度偏高原因

2.1 溫度信號誤報警

由于電廠運行環境復雜，DCS系統中顯示的溫度信號不一定能完全反應實際的溫度值，需保證溫度測量準確才能進一步分析問題發生的原因。

DCS與溫度測量裝置之間距離較長，如電纜屏蔽失效易發生信號干擾，導致溫度測量錯誤，溫度測量裝置損壞也會使DCS收到錯誤的溫度信號。為使錯誤概率減少至最小，一般在同一測點處布置AB兩路溫度測量裝置（一般為熱電偶），如果軸承溫度發生變化，則DCS收到的兩列溫度信號數值應該同向變化，且數值相差較小。故可通過比對兩個溫度信號值才能初步判定是否出現溫度信號錯誤。通過對拆除軸承進行烘烤加溫現場測溫同時比對DCS側溫度示數，可以最終判定溫度信號的正確性。

2.2 潤滑油溫過高

軸承與軸之間通過潤滑油形成一定厚度的油楔，減少軸承摩擦并通過潤滑油的不斷循環帶走摩擦產生的熱量，使軸承溫度保持在一個較為穩定的范圍內。若潤滑油循環系統散熱不良，使潤滑油溫度過高，則將使潤滑油的冷卻作用降低，使軸承溫度升高。同時潤滑油溫度過高會導致潤滑油黏稠度降低，使軸承中的潤滑油油楔的剛性和厚度降低，使油膜承載力減小，最終可能使油楔破裂。當油楔破裂則會導致軸承摩擦瞬間增大，使軸承溫度直線上升，甚至可能發生軸承咬合的現象。通過潤滑油系統各部位油溫數據變化趨勢可以確定油溫過高原因。

2.3 潤滑油質較差

潤滑油應為純度較高的油脂，保持一定的流動性和油膜的正確形成。若油質較差，則可能使油膜無法保持完整，較大的雜質顆粒極易劃傷軸承金屬表面，導致磨粒磨損的發生。線狀劃傷極易引起潤滑油泄漏、油膜失效并降低動壓軸承的承載力。通過對潤滑油的油質進行分析，并比對劃傷外觀可以確定油質情況。

2.4 球面銷及墊片卡澀

軸瓦背面裝配有球面銷和墊片，在軸承運行狀態變化時使油楔保留一定的調整空間，使軸承具有自位性能，加強軸承的穩定性。當球面銷及墊片出現故障時，可能導致軸瓦卡澀，使軸承下邊部分軸瓦載荷分部不均勻，使局部載荷升高、油楔厚度降低，導致軸承摩擦，使軸承溫度上升。通過檢查球面銷及墊片狀態可以確定球面銷及墊片的故障。

3 事故分析

2015年12月某核電站1#汽輪機組進行168前試運沖轉，掛閘后，機組轉速開始升高，過程中隨轉速升高，各軸瓦溫度緩慢爬升，至1100 r/min短暫穩定時，1#軸瓦溫度約52℃，2#軸瓦溫度約81℃，隨后繼續提高汽輪機轉速，通過1190 r/min時刻，2#、3#軸瓦振動值出現明顯峰值，其中3#軸瓦振動峰值達約170 μm，2#瓦溫達約105℃，繼續升速中，2塊瓦溫度最高達約123℃，至2850 r/min時，2#，3#軸瓦振動值在80 μm以下，而2#軸瓦溫度約95℃，由于2#瓦溫度表現異常，主控進行打閘。打閘后，在汽機轉速下降過程中2#瓦溫度峰值達到約140℃，并有反復上下波動的情況。在汽機惰轉時，2塊瓦溫度緩慢下降至約60℃，機組轉入緊急處理中。

3.1 原因分析

停機檢查后發現：下部的2塊瓦塊已經磨損，因此可以認定2#瓦溫偏高的主要原因有3點。

（1）軸瓦局部發生磨損情況后，軸瓦間隙中存油量不足，油膜建立不良，導致瞬間潤滑油的冷卻和潤滑效果變差。

（2）軸瓦磨損后產生的烏金碎片阻礙潤滑油流動，導致冷卻效果惡化。

（3）升速至2850 r/min過程中，2塊瓦之間的研磨引起了3#軸瓦的較高振動，進一步促進了2#軸瓦溫度升高。

3.2 處理方案

（1）組織現場人員檢查軸瓦烏金，對損傷的軸瓦進行修刮，使用芯軸檢查軸瓦曲率等相關參數，復核軸瓦和轉子接觸狀況。

（2）組織廠家人員使用砂紙、潤滑油對軸頸進行研磨。

（3）檢查軸瓦頂隙及瓦口間隙、軸系中心，并調整至合格水平。

（4）啟動潤滑油凈化系統進行潤滑油循環、凈化。機組啟動后，各項指標優良。

4 結語

在對2#軸瓦修刮并調整軸系中心后重新啟動汽輪機進行帶核蒸汽沖轉，2#軸承溫度、潤滑油溫度和軸承振動值均正常。故軸承潤滑油潤滑效果差導致了一系列潤滑惡化，如導致了2#軸瓦溫度持續升高，致使發生燒瓦的現象。汽輪機的軸承運行參數直接反應汽輪機的運行狀態，在運行過程中需高度重視軸承的狀態，保證機組的安全運行；在維修過程中需注意軸承的檢測和維護，避免雜質和潤滑不暢導致的潤滑持續惡化。

［1］李燦志.1000MW汽輪機低壓缸軸瓦溫度高原因分析及處理［J］.科技展望，2015，（19）.

［2］阮圣奇，胡中強，劉慶剛，張輝.汽輪機軸承金屬溫度偏高原因分析［J］.發電設備，2013，（1）.

〔編輯 王永洲〕

TM623

B 0前言

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.11.10