630MW汽輪機可傾瓦軸承溫度高原因分析及處理

鄭 智

（湛江中粵能源有限公司，廣東 湛江 524000）

1　設備概況

某電廠2號汽輪機為哈爾濱汽輪機廠有限責任公司生產的亞臨界、一次中間再熱、四缸四排汽、單軸、凝汽式汽輪機，于2017年進行通流改造，改造后汽輪機型號為N630-16.7/538/538。汽輪機高壓缸為單流布置，中壓缸、低壓缸均為雙流反向布置。軸系由高壓轉子、中壓轉子、1號低壓轉子、中間軸、2號低壓轉子、發電機轉子、勵磁小軸及11個軸承組成。其中，#1—8軸承（高、中、低壓轉子前后軸承）為四瓦塊可傾瓦型徑向軸承，#9—10軸承（發電機前后軸承）上半為圓柱形，下半為兩塊可傾瓦；#11軸承為徑向圓柱形軸承。

2　軸瓦溫度高情況介紹

某電廠2號汽輪機組通流改造完成后，于2017年11月27日進行沖轉。如圖1所示，#2汽輪機沖轉過程中，#3軸承金屬溫度隨汽輪機轉速升高而升高，當汽輪機轉速到達 3000r/min時，其測點 2溫度達到 96.9℃，在機組帶負荷運行階段測點1溫度穩定在98-99℃范圍內，明顯高于正常運行時70-75℃的溫度范圍，且比較接近停機值 113℃。而測點 1溫度為 75.8℃，兩側溫差達到 21.1℃。另外，#3瓦振為 13.3um，#3瓦軸振 29.3um，回油溫度47.7℃，均處于正常范圍。

經過熱工人員的檢查，確認測點2反映的是#3軸承右側下瓦塊的溫度，且經過拆線檢查熱電阻的阻值和絕緣，確認該測點溫度為實際瓦溫。因此，雖#3軸承軸振、瓦振、均在正常范圍內，但#3軸承右側下瓦塊溫度（即#3軸承測點2溫度）為真實數據，接近軸承金屬溫度停機值113℃，嚴重威脅機組安全運行。

2017年12月13日，#2機組停機。如圖 2所示，#3瓦溫無波動。22：59時，汽機轉速下降到 1722rpm，3X軸振、3Y軸振及#3瓦振均出現了小范圍波動，其中，3X軸振最大值為86.8um，3Y軸振最大值為79.9um。

圖1　汽輪機沖轉參數畫面

圖2　停機參數畫面

3　#3軸承溫度高原因分析

3.1　軸承結構

某電廠2號汽輪機#3軸承結構如圖3所示，軸承由軸承外殼、瓦枕及四塊具有自位能力的可傾瓦組成。軸承兩塊下瓦各裝有一支溫度元件，該元件為三線制PT熱電阻，用于監測兩塊下瓦的金屬溫度。瓦塊通過支持銷定位，且位于瓦塊中心的調整墊塊與支持銷的球面接觸，作為可傾瓦的擺動支點。

潤滑油通過軸承外殼兩側水平油孔，進入瓦枕水平兩側、底部節流孔板進入軸承各瓦塊楔形間隙，形成油膜，并從軸承兩側端部油封環處排出，返回軸承座。

油封環和油封擋環可防止軸承兩端大量漏油，保證潤滑油對軸瓦的冷卻能力。油封擋環分為兩半，通過油封環上的限位銷防止油封擋環轉動。

圖3　#3軸承結構

3.2　可能導致#3軸承溫度高的原因

（1）實際進入軸瓦的潤滑油量偏少，軸承箱內潤滑油管路泄露，導致實際進入軸瓦潤滑油量偏少，從而出現回油溫度正常，軸瓦溫度高的現象。

（2）軸承右側下瓦塊烏金面脫胎、損傷，破壞油膜穩定性，導致軸瓦溫度升高。[1]

（3）軸承頂部間隙小，汽輪機高速旋轉過程中，軸瓦油膜遭到破壞，導致軸頸與軸瓦烏金面產生干摩擦，導致軸瓦溫度高。[1]

（4）軸承兩端油封環間隙大，潤滑油泄漏量大，導致油膜壓力下降，軸頸與軸瓦產生摩擦，造成軸瓦溫度高。

（5）油封擋環結合面螺栓松脫，潤滑油泄漏量過大，導致軸頸與軸瓦摩擦，造成瓦溫高。

3.3　解體檢修發現的問題及分析

12月30日，#2汽輪機具備停運盤車條件，隨即停運盤車及潤滑油系統，對#3軸承進行解體揭瓦檢查。經過檢查，軸頸與軸瓦接觸部分無損傷，軸瓦烏金面無脫胎現象，軸承箱內潤滑油管路無泄漏，#3軸承兩端油封環完好且間隙符合安裝標準。但在檢查、數據測量過程中發現以下問題：

（1）如圖4所示，#3軸承左側上瓦塊有輕微磨損痕跡。

（2）如圖5所示，下側左、右瓦塊均有磨損痕跡，其中，下側右瓦塊磨損痕跡較重。

（3）與#3軸承接觸的軸頸部分情況良好，并無磨損現象。

（4）檢修人員對瓦塊的厚度、軸瓦調整墊塊的厚度、支持銷的厚度及瓦塊背后定位孔的深度進行了詳細的測量，具體測量數據如下表：

圖4　#3軸承左側上瓦塊磨損

圖5　#3軸承下瓦塊磨損情況

表1　#3軸承下瓦塊測量數據單位：mm

根據上述數據可得：

左側下瓦塊總厚度S1=（78.01+78.04）/2+25.57+17.86-30.80=90.655mm

右側下瓦塊總厚度S2=（78.07+78.09）/2+25.56+18.27-30.96=90.95mm

S2比S1大0.295mm，由此可判斷出，在汽輪機正常運行中，#3軸承右側下瓦塊的載荷明顯比左側下瓦塊的載荷大。

（5）對 #3軸承的頂部間隙進行測量，其中，左側上瓦塊頂部間隙為0.56mm，右側上瓦塊頂部間隙為0.57mm，均在制造廠設計值 0.56-0.66 mm范圍內，但均處于下限值。

結合汽輪機運行數據、現場解體檢查及測量的數據，#3軸承右側下瓦塊溫度高主要原因如下：

（1）#3軸承左右兩側上瓦塊頂部間隙偏小，雖兩瓦塊頂部間隙符合設計標準，但均處于下限值。

（2）右側下瓦塊調整墊塊較厚，載荷左右不均勻，右側下瓦塊載荷較重。再考慮到左側上瓦塊頂部間隙處于設計值下限，進一步加重右側下瓦塊的載荷，從而導致該軸瓦與軸頸產生摩擦，造成該瓦塊金屬溫度高。

4　處理措施及效果

4.1　主要處理措施

（1）由于#3軸承單側下瓦塊載荷重，且避免過多影響軸系的載荷分布，故不對#3軸承作整體調整，只對右側下瓦塊的調整墊塊進行打磨，考慮到之前運行瓦塊已經有一定的磨損量，因此通過打磨將#3軸承右側下瓦塊調整墊塊厚度減少0.07mm，并檢查調整墊塊與軸瓦接觸情況合格。

（2）通過打磨上瓦塊背面的調整墊塊，將 #3軸承左側上瓦塊頂部間隙調整至0.65mm，右上瓦頂部間隙調整至0.62mm，以接近設計范圍0.56-0.66mm的上限值。

（3）檢查#3軸承下瓦塊表面接觸度，對右側下瓦塊表面進行輕微修刮。

4.2　處理效果

2018年1月7日，2號汽輪機啟動沖轉，如圖 6所示，#3軸承金屬溫度正常，測點 1溫度為 68.5℃，測點2溫度為64.5℃。在隨后機組帶負荷階段，溫度穩定在此范圍內，#3瓦振 12.2um，3X軸振為 38.5um，3Y軸振為 51.3um，回油溫度 46.7℃，均在正常范圍內。

5　結語

本文結合2號汽輪機沖轉過程及正常運行中的#3軸承左右側瓦溫、回油溫度等參數及解體檢查的結果，確認#3軸承右側下瓦塊溫高的原因是左側上瓦塊頂部間隙偏小及右側下瓦塊調整墊塊厚度過大，通過相應的調整，成功解決了#3軸承右側下瓦塊金屬溫度偏高的問題。2號機組于2018年1月7日正常啟動，#3軸承金屬溫度、回油溫度、軸振、瓦振等參數均在正常范圍內，保障了機組安全運行。同時，此案例為同類型機組軸承檢修提供了一定的參考價值。

圖6　#3軸承處理后汽輪機沖轉過程參數曲線

【參考文獻】

［1］劉晶晶,焦軍政,楊竹青.汽輪機軸瓦溫度高的原因分析及 處 理 [J].華 電 技 術 ,2013,35(7)：42-43.