高爐鼓風機組汽輪機系統的完善與改造

李承蘭

（河北鋼鐵集團唐山分公司，河北 唐山 063000）

1 高爐鼓風機汽輪機系統介紹

1.1 汽輪機概述

唐山鋼鐵集團煉鐵北區2#高爐鼓風機組汽輪機進汽是通過直接固定于汽缸上的主汽閥進入；通流部分由一個調節級和10個壓力級組成；各級隔板采用堅固的焊接結構；轉子為整鍛結構，兩端通過兩個徑向軸承支承。前軸承為徑向推力聯合軸承，安裝于前軸承座上，前軸承座放在公共基礎框架上，通過導向鍵確保與汽輪機中心線對中，并可以在底盤支承面上自由膨脹。下半汽缸前部的中分面貓爪放在前軸承座接合面上，貓爪與接合面間有橫向導向鍵，以確保橫向自由膨脹，橫向膨脹則借助前軸承座下的導向鍵向前膨脹，汽缸下半前端面與前軸承座后端面之間還有連接板連接，以保證汽缸左右固定，而上下可以自由膨脹。后軸承安裝于后軸承座上，后軸承座則通過半圓法蘭與后汽缸相連接，后汽缸通過兩側的支座支承在底盤上，兩支座與底盤間有橫向定位鍵，汽缸后端面與底盤間設有垂直導向鍵，橫向定位鍵中心線和垂直導向鍵軸線的交點構成汽輪機的死點。汽輪機的前汽缸為鑄造結構，后汽缸為焊接結構。從中分面分成上下兩半并用螺栓連接，上、下噴嘴室與前汽缸上、下的前端鑄成一體，噴嘴室與調節閥，主汽門組成一體。汽缸的下半部分，前面有汽封抽汽法蘭和漏汽法蘭，汽缸下半的中間還有一個進汽法蘭和兩個抽汽法蘭，前汽封高壓段漏汽送入前汽缸下半一個進汽法蘭，使這部分漏汽能進入流通部分繼續做功。汽缸的兩個抽汽為低壓加熱器用汽。蒸汽在通流部分做功后，排入后汽缸，再經過排汽口過度段排入冷凝器。汽輪機與高爐鼓風機之間用撓性膜片聯軸器聯接。盤車裝置采用電動機驅動盤車。

1.2 汽輪機潤滑油系統

機組的潤滑油系統包括交流油泵、直流油泵、冷油器、濾油器、油箱以及油管路組成。機組的軸承、聯軸器等各部位潤滑用油全部是由潤滑油站供給。

1.3 汽輪機軸系

汽輪機軸系部件主要包括汽輪機止推軸承、徑向軸承、轉子、動葉片。

2 汽輪機系統存在的問題及產生原因

2.1 汽輪機正面推力軸承溫度慢慢升高，軸位移隨之增大

（1）每次停機檢修后定好汽輪機軸位移值0位。但啟機運行一段時間后就會發現，汽輪機止推軸承正面推力瓦塊溫度慢慢升高，從52℃左右慢慢上升，直至到報警值95℃，甚至達到過接近110℃停機值，被迫降低負荷運行，此間軸位移也隨之相應增大臨近報警值0.6mm，嚴重影響生產。汽輪機推力軸承的作用一方面承受轉子的軸向推力，另一方面確定轉子在汽缸內的軸向位移。此推力軸承的構造是推力軸承和高壓端主軸承聯成一體，稱為徑向推力聯合式軸承（如圖1）。軸承有一個公用的自動調位式球面軸瓦7，可以隨轉子的撓度變化在球面瓦枕6中活動，從而保證各推力瓦塊上受力均勻。

圖1 徑向推力聯合軸承

整個軸承通過球面座安裝在軸承座上，調整環5用來確定推力軸承的軸向位置。改變定位環的厚度，可以改變推力軸承的軸向位置，主推力盤1后有八塊可以自由擺動的扇形推力瓦塊。推力瓦塊由45號鋼制造，其工作表面有錫基烏金。推力瓦塊的背部有一條不在瓦塊中心線上的肋，用來造成瓦塊的偏心支承。推力瓦塊用銷釘活動連接在支承環4上，螺釘與推力瓦塊間保持一定間隙。汽輪機正常工作時，八塊推力瓦塊上均勻承受推力。但在甩負荷或因機組故障突然關閉主汽門時，轉子會出現反向軸向推力，這時通過裝在轉子上的副推力盤9將軸向推力加給聯合軸承的側面的副推力瓦塊上。推力瓦塊上的烏金厚度2mm，小于汽輪機通流部分的動、靜部件的軸向間隙，以保證汽輪機發生事故時推力瓦塊烏金熔化而造成通流部分碰撞損壞。副推力盤和軸瓦烏金之間留有一定間隙，用來保證和推力瓦塊之間形成一定厚度的油膜，同時允許轉子能有少量的竄動，稱之為推力間隙，此機組推力間隙0.25～0.35mm。推力軸承中的潤滑油從球面瓦的下部進入O室，然后分兩路：一路經油槽在主軸承水平接合面處進入主軸承；另一路經過油道A進入推力軸承部分，工作后由D孔和油封間隙中溢出。

問題是：其一，由于加工精度差，推力瓦球面不能自由的在球面內活動；其二，推力瓦塊用銷釘經過一段運行、振動，位置發生變化，銷釘的六角面的一側與瓦塊相碰卡死使銷釘不能活動，造成瓦塊不能隨著機組負荷的變化而活動，不能正常產生油膜，受力也不均勻，造成推力瓦塊偏磨損，軸瓦溫度升高，軸位移增大。

（2）聯軸器預緊力過大。聯軸器是用來聯接汽輪機與高爐鼓風機轉子，并將汽輪機的扭矩傳遞給高爐鼓風機的部件。此機組的聯軸器為疊片撓性聯軸器，其主要構造：安裝盤、聯接螺栓、調整墊片、中間段組件。機組運行過程中發現，機組的聯軸器預緊力過大。機組運行時經過熱膨脹，轉子運行位置應為推力盤與推力瓦塊剛好不受力接觸。推力瓦塊因其瓦背的支點不在中間，在轉子靜止時，推力瓦塊的工作面與裝在轉子上的推力盤是平行的。當轉子轉動后，由推力盤轉動而帶入推力盤與推力瓦塊之間的油量隨轉速的升高而不斷增多，同時轉子的軸向推力也要通過油層傳給推力瓦塊，推力瓦塊要發生傾斜，從而形成了楔形間隙。當汽輪機負荷、真空及蒸汽參數變化時，轉子上的軸向推力要發生變化，這時推力瓦塊傾斜可以自動改變，使楔形間隙中的油膜壓力改變。來平衡變化后的軸向推力。但當轉子的軸向力過大時，也就是聯軸器預緊力過大時，油膜被擠壓得太薄，以致在瓦塊處油側（油膜最薄處）首先出現半干摩擦現象，使軸承烏金磨損，軸瓦溫度升高，軸位移逐漸增大。

2.2 汽輪機前后汽封溫度不穩或過高，導致汽輪機振動增大

為了合理地利用軸封漏汽，提高機組的經濟性，汽輪機端部軸封都有專門系統，前汽封分成三個汽封室，后汽封有兩個汽封室。前汽封高壓段汽室的蒸汽直接送入汽缸下半的一個進汽法蘭，使該漏汽能在汽缸中繼續做功。前汽封中間段為控制壓力段，由壓力控制閥控制，其汽封蒸汽引入后汽封的前汽室作為密封蒸汽。啟動時則由新蒸汽經減溫減壓后作為密封蒸汽。調整后的多余蒸汽或漏汽經噴水減溫裝置進入冷凝器。前汽封低壓段汽室的漏汽和后汽封段漏汽，直接引入漏汽冷凝器。但是運行中發現，減溫減壓設備調節功能差，啟機時通入汽輪機前后軸封蒸汽溫度過高，造成汽封體膨脹不均，汽輪機汽封體內部首先向內膨脹，造成汽封齒與軸的汽封間隙減小，甚至相碰，使汽輪機轉子產生振動，嚴重影響汽輪機啟動。

3 汽輪機系統的完善與改造

3.1 針對推力軸承缺陷的改造

利用機組停機檢修期間，研磨推力瓦球面達到設計要求，并將推力瓦塊銷釘孔按照銷釘孔深度的不同，在保證銷釘帽與推力瓦塊1.8mm間隙的基礎上分別切削銷釘的長度，使銷釘擰到銷孔底部并擰緊鎖死，使其不會在機組運行過程中。推力塊活動、機組振動及油壓變化時松動與推力塊卡死，保證了推力塊隨著機組熱膨脹引起軸位移的變化時活動靈活。

3.2 針對聯軸器緊力過大采取的措施

利用大修時間將聯軸器安裝盤與中間段組件間加裝0.6mm調整墊片，用來減小聯軸器的預緊力，但效果不明顯，運轉顯示預緊力還是較大。利用停機檢修時間再在聯軸器安裝盤與中間段組件間加裝0.56mm調整墊片，結果效果比較理想。

3.3 針對汽輪機啟動過程中前后汽封壓力、溫度難以調整

大修期間針對汽輪機前后汽封溫度不穩，機組加裝了一組均壓箱，用來保證汽輪機前后汽封蒸汽溫度和壓力穩定，如圖2。改造后操作步驟：冷態啟動時閥1關閉，閥2和閥3開、熱態啟動時閥1開，閥2和閥3關。正常運轉后可根據情況將進汽和左側減溫水關閉。前后汽封溫度靠閥4和閥6調整，啟動過程壓力靠進汽調節閥調節，正常運轉過程靠汽調節閥調節。

圖2 2#汽輪機組均壓箱系統圖

4 汽輪機系統完善后運行效果

機組檢修完成后，經過10個月的運行及中間的幾次啟停機考驗，汽輪機轉子振動，各徑向瓦、推力瓦振動、溫度，潤滑油溫度及汽輪機前后汽封一切運行正常。

5 結語

經過對2#汽輪機系統的完善后，運行效果良好，保證了機組的正常運轉，從而保證了高爐的安全生產，實現了預期效果。