某發(fā)電廠空預(yù)器支撐軸承更換技巧探析

徐守祝

摘要：針對(duì)某發(fā)電廠#1鍋爐空預(yù)器支撐軸承有異響的缺陷，分析了產(chǎn)生該缺陷的原因，并提出了相應(yīng)的支撐軸承更換方案，順利消除了軸承異響缺陷。

關(guān)鍵詞：空氣預(yù)熱器;支撐軸承更換;起頂;卸載

0 引言

某發(fā)電廠#1爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的300 MW級(jí)鍋爐，在鍋爐受熱面尾部設(shè)置有2臺(tái)LAP10320/1900型空氣預(yù)熱器，轉(zhuǎn)子直徑為10 320 mm。空氣預(yù)熱器（以下簡(jiǎn)稱空預(yù)器）密封采用48倉(cāng)格雙重密封結(jié)構(gòu)。空預(yù)器轉(zhuǎn)子由置于下梁中心的支撐軸承支撐，并位于一個(gè)九邊形的殼體中，上梁、下梁分別與殼體相連，殼體則坐落于鋼架上，空預(yù)器內(nèi)通過(guò)轉(zhuǎn)子中心軸使轉(zhuǎn)子以1.14 r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。每臺(tái)預(yù)熱器金屬重量約350 t，其中轉(zhuǎn)子重量約240 t（約占總重的2/3）。

1 空預(yù)器結(jié)構(gòu)

空預(yù)器采用三分倉(cāng)設(shè)計(jì)，分別為煙氣分倉(cāng)、一次風(fēng)分倉(cāng)和二次風(fēng)分倉(cāng)。煙氣位于轉(zhuǎn)子的一側(cè)，而相對(duì)的另一側(cè)則分為二次風(fēng)側(cè)和一次風(fēng)側(cè)，3種氣流之間各有3組扇形板和軸向密封板相互隔開(kāi)，煙氣和空氣流向相反，即煙氣向下、一次風(fēng)和二次風(fēng)向上，通過(guò)扇形板和軸向密封板的間隙實(shí)現(xiàn)對(duì)漏風(fēng)率的控制。

轉(zhuǎn)子是空預(yù)器的核心部件，其中裝有換熱元件，通過(guò)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)將煙氣的熱量傳遞給空氣。換熱元件等轉(zhuǎn)動(dòng)件的重量由底部的球面滾子軸承支撐，空預(yù)器通過(guò)轉(zhuǎn)子中心軸使轉(zhuǎn)子以1.14 r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。每臺(tái)預(yù)熱器金屬重量約350 t，其中轉(zhuǎn)子重量約240 t（約占總重的2/3）。該軸承主要有2個(gè)特點(diǎn)：（1）承受負(fù)荷大。300 MW機(jī)組支撐軸承的負(fù)荷達(dá)350 t。（2）轉(zhuǎn)速低。轉(zhuǎn)子以1.14 r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。

2 巡檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的空預(yù)器異常問(wèn)題

某日08：00，點(diǎn)檢人員點(diǎn)檢#1爐空預(yù)器支撐軸承時(shí)發(fā)現(xiàn)，油位正常，軸承轉(zhuǎn)動(dòng)正常無(wú)異音;22：30，點(diǎn)檢人員接到運(yùn)行通知巡檢發(fā)現(xiàn)A側(cè)支撐軸承有異音，并且潤(rùn)滑油溫高，存在電流波動(dòng)過(guò)大的現(xiàn)象，立即與檢修人員前往現(xiàn)場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)A側(cè)支撐軸承有間歇性震動(dòng)聲，震動(dòng)聲明顯，并且伴有明顯的扶梯平臺(tái)間歇性震動(dòng)聲。檢修人員對(duì)潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)行檢查后，對(duì)濾油器進(jìn)行切換處理，聯(lián)系運(yùn)行人員后發(fā)現(xiàn)油溫下降。

次日08：30，檢修班成員對(duì)濾油器濾網(wǎng)進(jìn)行徹底清理，同時(shí)對(duì)A側(cè)支撐軸承進(jìn)行邊放油邊加油的處理，以改善油質(zhì)，發(fā)現(xiàn)軸承異音現(xiàn)象稍有減輕，但震聲仍明顯。此現(xiàn)象一直持續(xù)到停爐。

3 故障原因分析

3.1? ? 軸承損壞

空預(yù)器轉(zhuǎn)子總體重量有240 t，載荷集中在底部支撐滾柱軸承上，載荷重，軸承轉(zhuǎn)速低，長(zhǎng)期運(yùn)行容易出現(xiàn)滾珠、保持架磨損、出現(xiàn)麻點(diǎn)等缺陷;各部軸承工作環(huán)境惡劣，潤(rùn)滑油容易變質(zhì)。以上原因?qū)е螺S承容易損壞。空預(yù)器頂部導(dǎo)向滾柱軸承為雙列調(diào)心滾珠軸承，主要承受徑向力，保持調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的垂直度，頂部軸承為低轉(zhuǎn)速運(yùn)行，軸承為油浴潤(rùn)滑方式，造成潤(rùn)滑油溫高，A側(cè)支撐軸承有異音。

3.2? ? 負(fù)荷增長(zhǎng)過(guò)快

夏季氣溫開(kāi)始升高期間，負(fù)荷變化較大時(shí)，空預(yù)器殼體熱膨脹節(jié)沒(méi)有充分膨脹，且煙氣的流向與一次、二次風(fēng)流向相反，因此空預(yù)器殼體受力比較復(fù)雜，膨脹節(jié)有效延展量狹小，造成空預(yù)器電流波動(dòng)大。

3.3? ? 換熱元件阻力大

空預(yù)器內(nèi)換熱元件上堵灰嚴(yán)重，換熱元件被沖刷，換熱片之間間隙減小，造成一次、二次風(fēng)阻力增大。

3.4? ? 動(dòng)靜摩擦

動(dòng)靜摩擦主要集中在空預(yù)器內(nèi)部，空預(yù)器內(nèi)部轉(zhuǎn)子密封片與殼體間隙過(guò)小與扇形板出現(xiàn)摩擦;頂部扇形板固定不可調(diào)，由20 mm厚鋼板制成，在長(zhǎng)期高溫運(yùn)行過(guò)程中，容易出現(xiàn)變形、鼓包等缺陷，從而導(dǎo)致與密封片的摩擦。

3.5? ? 轉(zhuǎn)子中心出現(xiàn)偏移

導(dǎo)向軸承長(zhǎng)期運(yùn)行游隙變大，調(diào)心能力降低，固定導(dǎo)向軸承箱的定位螺栓出現(xiàn)輕微的位移會(huì)使轉(zhuǎn)子中心偏移。

3.6? ? 底部支撐軸承箱水平度不夠

空預(yù)器整體重量通過(guò)底部支撐軸承承受，軸承和軸承箱的支撐面應(yīng)該水平接觸，以便轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)受力平衡、轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，否則軸承箱會(huì)出現(xiàn)擺動(dòng)。

3.7? ? 軸的垂直度偏差大

空預(yù)器軸垂直度超標(biāo)，轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)受力不平穩(wěn)，整體出現(xiàn)晃動(dòng)，導(dǎo)致減速箱也出現(xiàn)擺動(dòng)。

4 檢查發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

檢修人員打開(kāi)軸承底蓋后，檢查軸承時(shí)發(fā)現(xiàn)軸承外套邊上有3片碎裂滾珠碎片，有一滾珠外圓存在磨損現(xiàn)象，滾珠磨損嚴(yán)重，遂對(duì)潤(rùn)滑油油池進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油油質(zhì)差，潤(rùn)滑油顏色變深，因此分析此次油質(zhì)差的主要原因?yàn)榭疹A(yù)器支撐軸承損壞后，磨損下來(lái)的碎屑摻雜其中，導(dǎo)致濾油器堵塞、軸承溫度升高。進(jìn)一步推論出本次支撐軸承滾珠破損的根本原因是支撐軸承長(zhǎng)時(shí)間使用金屬疲勞，滾珠損壞，未及時(shí)進(jìn)行定期維護(hù)更換，軸承滾珠長(zhǎng)期在摻雜碎屑的較差油質(zhì)環(huán)境下滾動(dòng)，滾珠加速損壞。

5 支撐軸承更換方案

5.1? ? 起頂前準(zhǔn)備工作

（1）打開(kāi)人孔門(mén)，把內(nèi)部積灰打掃干凈。

（2）清洗支撐軸承座外部，放盡軸承座內(nèi)的潤(rùn)滑油，拆下所有油管路，并拆除各溫度測(cè)點(diǎn)，用干凈的布扎住頭子。

（3）在內(nèi)部中心筒處搭設(shè)合格的腳手架。

（4）拆除冷端煙氣側(cè)及二次風(fēng)側(cè)的中心筒蓋板。

（5）將4只100 t千斤頂對(duì)稱放置在中心筒端軸下部（煙氣側(cè)及二次風(fēng)側(cè)各放2只，千斤頂應(yīng)保持平穩(wěn)）。

（6）拆除軸承座上蓋（轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)停在上蓋容易拆卸的位置）。

5.2? ? 空預(yù)器支撐軸承的卸載

（1）拆除支撐軸承端軸上側(cè)固定密封盤(pán)上的2塊弧形板，按冷端下梁組件圖在用于起頂轉(zhuǎn)子中心筒及下端軸的位置布置4只100 t千斤頂。注意弧形板的拆卸過(guò)程，由于弧形板在空預(yù)器冷端內(nèi)中心筒位置，下面就是灰斗，拆卸時(shí)要搭設(shè)好腳手架，確保檢修人員的安全，同時(shí)要防止檢修人員在認(rèn)真工作時(shí)發(fā)生高處墜落事故（我廠#1爐空預(yù)器于2008年進(jìn)行了一次改造，弧形板已由30°改為15°，所以擺放千斤頂時(shí)要做適當(dāng)改變，對(duì)稱擺放距離在870 mm左右即可），注意千斤頂要平穩(wěn)設(shè)置在冷端連接板下梁上，上端頂住轉(zhuǎn)子中心筒支承端端蓋。

（2）拆除導(dǎo)向軸承套上部的吊桿螺母及墊片，并做好記錄。在導(dǎo)向軸承端軸上部放1只百分表，在支承軸承端軸下部對(duì)稱放2只百分表。在預(yù)熱器轉(zhuǎn)子起頂之前，由于我廠#1爐空預(yù)器徑向密封改造過(guò)，外環(huán)密封間隙小于5 mm，起頂之前應(yīng)先拆除6塊扇形板下對(duì)應(yīng)的6塊徑向密封。測(cè)量軸端法蘭的標(biāo)高，并做好記錄，起頂時(shí)，對(duì)4只千斤頂要同時(shí)用力，平穩(wěn)均勻地將轉(zhuǎn)子緩慢頂高約5 mm，使載荷從軸承上卸去。

（3）軸承的重點(diǎn)拆卸過(guò)程：在起頂轉(zhuǎn)子的同時(shí)，要設(shè)法使過(guò)渡套與端軸脫離，具體方法為先拆卸掉過(guò)渡套與軸端連接的6根緊固螺栓，用與螺紋大小配套的絲杠通過(guò)軸端螺孔擰緊在過(guò)渡套上（只需用4根絲杠對(duì)稱布置），然后用錘子同時(shí)對(duì)稱敲擊絲杠上端便可拆卸。然后可將軸承底座與下梁連接的36條緊固螺栓拆卸（拆卸前應(yīng)將每一個(gè)螺栓及其對(duì)應(yīng)的墊片標(biāo)號(hào)在軸承底座的相應(yīng)位置做好標(biāo)記），用4根3 t葫蘆通過(guò)下梁的4個(gè)鼻耳將軸承底座吊住緩慢下降少許，使檢修人員可將墊片取下即可，去除墊片時(shí)用黑膠布包扎好，再用棉紗包好并標(biāo)號(hào)，放在固定地點(diǎn)保存。過(guò)渡套隨軸承底座下降到檢修平臺(tái)上，然后將過(guò)渡套移至檢修平臺(tái)空曠處。

（4）在軸承座上打鋼印記號(hào)，以便裝復(fù)。在冷端連接板中間梁的撐板上裝設(shè)簡(jiǎn)易起吊機(jī)具起吊軸承內(nèi)套，然后利用軸承座墊板外圓上的備用螺孔裝設(shè)拖鉤，此時(shí)可將軸承外套隨墊板抽出。通過(guò)樓梯平臺(tái)開(kāi)孔處，將所需更換的軸承運(yùn)至檢修場(chǎng)地。

（5）新軸承的回裝：在空預(yù)器支撐軸承的拆卸過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)軸承與過(guò)渡套之間為間隙配合，所以新軸承的更換較為簡(jiǎn)單，只需按拆卸過(guò)程相反順序回裝即可。但回裝過(guò)程要注意墊片和螺栓應(yīng)按照之前對(duì)應(yīng)標(biāo)號(hào)的順序，且軸端法蘭標(biāo)高要與拆卸前的記錄一致。新軸承要嚴(yán)格按照安裝程序安裝，保證軸承能夠正常運(yùn)行，否則一旦出現(xiàn)事故，將造成巨大損失，安裝過(guò)程必須保證軸承的基準(zhǔn)面是水平的，這樣軸承才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果水平度不夠，軸承摩擦將會(huì)加大，軸承的使用壽命將會(huì)大幅縮短。

6 結(jié)語(yǔ)

該發(fā)電廠更換#1鍋爐空預(yù)器支撐軸承，消除了機(jī)組的重大缺陷，確保了機(jī)組運(yùn)行的安全性。空預(yù)器支撐軸承的更換工作精度要求高，涉及專(zhuān)業(yè)多，對(duì)提高檢修人員檢修技術(shù)具有重要意義。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 孫健.火力發(fā)電廠回轉(zhuǎn)式空預(yù)器優(yōu)化改造[D].北京：華北電力大學(xué)，2015.