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汽轮机组轴瓦温度高的原因分析及处理

  摘要: 本文分析了某600MW汽轮机组普遍存在的6瓦温度高的原因,阐述了影响6瓦温度的关键因素,并通过调整轴承的接触、负荷分配、轴瓦与轴承盖间隙、转子扬度、轴瓦扬度、轴瓦油隙、修补轴瓦和轴颈等手段,从而解决了6瓦温度高的问题。
  关键词: 6瓦温度高;自位能力;轴瓦、轴颈损伤;检修工艺
  中图分类号:U269文献标识码: A
  0引言
  某电厂汽轮机组是上海汽轮机厂引进美国西屋公司技术制造的亚临界、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机。汽轮机的型号是N600-16.7/537/537,该型号汽轮机组共有11个轴承,1~4、11瓦为四瓦块可倾瓦,5、9、10瓦下瓦为两瓦块可倾瓦、上瓦为圆筒瓦,6~8瓦为圆筒瓦。自机组投产以来,6号轴承曾经多次出现轴颈损伤、瓦温高等问题,严重影响机组安全稳定运行。
  1轴承座和轴承结构特点
  该型号低压转子轴承座与低压外缸焊接为一体结构,由于低压外缸本身刚度较差,决定了低压轴承座内的轴承标高,将随着真空变化引起的低压缸变形而有所变化。1号低压缸前轴承为可倾瓦(5瓦),1号低压缸后轴承(6瓦)和2号低压缸前(7瓦)、后轴承(8瓦)均为圆筒瓦。6号轴承体水平分成两半,装配时用两只销钉来确保两半轴承体准确定位,下半轴承由三块垫铁支撑于轴承座内,左右两块垫铁与中心线呈45度角,在垫块与轴承体间装有调整垫片,可以移动轴承位置,使转子与汽缸同心。同时下半轴承体略低于水平中分面处,装有一止动销,它延伸到轴承座的一条槽内,以防止轴承转动。润滑油通过轴承座与垫铁之间通孔进入轴承,沿通道进入上半轴承体的进油槽,可靠地供油润滑。进油槽并不延伸到轴承两端,部分润滑油经过轴承两端周向油槽的下部回油孔泄到轴承座内,顶轴油在轴承体底部进入轴承。
  当转子中心变化引起轴颈倾斜时,轴瓦随之转动自动调位,从而使轴颈与轴承间的间隙在整个轴承长度范围内保持不变,这就要求轴瓦球面垫铁和球面座之间的球形配合面接触非常好。由于圆柱形轴承是单油楔轴承,因此油膜稳定性较差,并且由于轴瓦结构原因,一但有异物进入轴瓦楔形间隙将会卡在轴颈与轴瓦之间,造成轴颈的损伤。
  2 6瓦温度高的原因
  2.1机组结构方面原因
  按照该型号汽轮机厂家的设计理念,低压轴承座呈向缸体内部伸展的悬臂结构,受低压缸变形影响;然而排汽温度、轴封温度、凝汽器真空、循环水出水温度等因素的变化均会造成低压缸的不同程度变形,使轴系中心、轴瓦和转子扬度发生变化,导致6瓦的载荷发生改变。同时由于I号低压转子处于整个轴系标高的低点,在整个轴系各转子通过联轴器连接起来后,I号低压转子两侧的几条转子均会对I号低压转子产生与转子扬度方向相反的作用力,该作用力的垂直方向分力会加重支撑低压I号转子的5瓦、6瓦的载荷,使5瓦、6瓦在支撑低压I号转子的同时,承受更多的载荷。由于该型汽轮机的5瓦型式是上半圆柱形,下半为两块可倾瓦,在下半两轴瓦背部与支块之间设有28条润滑油冷却油槽,因此润滑油可以更好地对轴瓦进行冷却。
  2.2轴瓦乌金浇铸不良
  轴瓦乌金浇铸质量不良,浇铸时乌金过热、有夹杂、结合不佳,存在脱胎现象。当承受动载荷时,结合不牢的地方,脱胎进一步加剧。机组运行中,当杂质随润滑油一起进入轴瓦时,轴瓦与杂质发生干摩擦,使轴瓦乌金被刮伤、碾压等,都会造成瓦温升高。
  2.3轴瓦自位能力差
  轴承间隙过小或者过大,轴承安装偏斜,轴承底座增加的垫片过多,轴承与转子扬度不一致等因素,都可能使轴承球面自动调整能力变差。轴瓦垫铁球面与球面座的结合粗糙度大将使两球面之间的摩擦系数增大,在轴承载荷不变的情况下,两球面之间的摩擦力增大,从而造成轴瓦的自位能力下降。另外,在运行过程中,由于润滑油油质中的微小颗粒进入垫铁与球面座的结合面,造成两个球面在相对移动过程中发生卡涩或者产生毛刺,将影响轴瓦转动自位。
  2.4轴瓦乌金和轴颈表面损伤
  由于轴承设计原因,瓦块与轴颈的接触面积较大,排污能力较弱;同时从供油管路设计分析, 6、7号轴承供油管路相对其它轴承较短,油系统的杂质更容易进入6号轴承,然后是7号轴承。由于润滑油管道焊口未进行氩弧焊打底,加之供油管套装在回油管内,油冲洗和循环中不能直接敲击供油管道,造成焊渣不能脱落,导致残留的颗粒在机组长期运行后脱落随润滑油进入轴承,造成6瓦乌金和轴颈表面损伤的事件。
  3 6号轴承检修工艺
  3.1调整轴瓦负荷分配
  由于机组长周期运行过程中,轴承座随低压缸变形、基础沉降等因素的影响,使6瓦的载荷发生变化。大修期间重新调整负荷分配,由以往检修经验所知,当6瓦油隙、扬度等数据均调整到厂家设计的范围内时,适当降低6瓦的标高,使低-低高低差保持在0.70mm,厂家设计的要求为0.50±0.05mm,有利于减少机组运行时低压缸变形对6瓦瓦温的影响,确保6瓦瓦温在90度以内。
  3.2轴瓦乌金接触检查
  对于轴瓦乌金的接触情况也应该进行检查:轴瓦乌金应无划伤、损坏和腐蚀现象,并用着色法检查轴瓦乌金应无裂纹、脱胎现象。轴瓦与轴颈的接触角应满足30-45度的要求,轴瓦接触点达75%以上并且分布均匀,在轴瓦两端应有约10~20mm宽的乌金与轴颈不接触,须留0.02mm的泄油间隙。对于接触不满足标准的轴瓦,应将轴瓦与转子进行研磨后修刮轴瓦乌金。同时轴瓦的进油侧和出油侧,均应刮出合适的油囊,使轴承有充足的油量;顶轴油镗的尺寸必须按设计要求修刮,其深度为0.05~0.15mm,边缘应光滑过渡,否则会造成机组运行中轴瓦温度高,影响轴瓦寿命。
  3.3轴瓦和轴颈修补
  轴瓦修补:用刮刀将轴瓦乌金损伤部位与周围乌金进行圆滑过渡,以未损伤区域为基准对轴瓦补焊。同时对补焊区分成若干小块,一块一块地进行,一次补焊的厚度不够,可分层补焊,若一次补焊层太厚会引起乌金过热,使乌金发脆、易裂、易脱落。补焊后检查合格后方可进行研刮,轴瓦检修工作完成后,做抬轴试验检查,确保转子在启动过程中可以形成稳定的油膜。
  轴颈修复:采用自熔电极微弧焊接方法,利用电容储能、脉冲电火花放电的微弧焊接技术,将金属电极材料微弧熔覆在损伤缺陷部位,沉积堆焊至适当高度后,再修磨至原轴颈尺寸。修复后的部位与未损伤部位尺寸相比较,偏差应在0~-0.02mm以内;表面粗糙度在Ra0.8μm以内、轴颈椭圆度、锥度、晃度均≤0.02mm。
  3.4 轴瓦垫铁调整与研刮
  检修时根据中心调整要求,计算出轴瓦下部3块垫铁内垫片的调整量。首先在下部垫铁内加一片0.05mm的垫片,然后根据计算结果和原来的接触情况加入相应的垫片,确保每块垫铁均预留0.10mm的研刮量。研刮垫铁前应检查确认两侧垫铁无间隙,进行找接触点时,两人利用杠杆来回转动轴瓦数次,但转动时轴瓦摆动角度不能太大,以防垫铁偏离轴承座工作位置太远产生误差。垫铁研刮完毕后应将底部垫铁内的垫片抽掉0.03mm~0.05mm,以防转子完全压住轴承时两侧垫铁脱空有间隙。
  验收标准:球面与球面座应光滑平整、无毛刺;用涂红丹的方法检查,球面接触面积应占整个面积的75%以上,接触点呈点状均匀分布;转子轴颈抬起时,两侧垫铁0.03mm塞尺不入,底部垫铁有0.03mm~0.05mm的间隙;在转子完全压住轴承的情况下,所有垫铁0.03mm塞尺不入。
  3.5润滑油清洁度
  由于6-8瓦结构的特殊性,在检修过程中应保证检修区域的清洁,防止异物进入轴瓦或者轴承油管道内,造成轴瓦或轴颈损伤。轴瓦组装前应对轴瓦进油孔和顶轴油孔进行清理和吹扫,轴瓦组装完后还应对轴承箱和进油管路进行清扫。由于厂家设计的注油器材质为碳钢,大、小修还应对注油器进行检查,如发现喉部有冲刷现象,应更换材质为不锈钢的注油器;同时对主油箱进行清理。缩短润滑油系统内部循环的时间,润滑油经化验合后方可进入轴瓦进行外部循环。
  4 结论
  600MW汽轮机6瓦由于其设计原因和安装、检修工艺等因素容易造成瓦温偏高的问题,通过采取针对性检修工艺和现场检修区域的有效管控。目前某电厂汽轮机组6瓦瓦温优良,这对保障机组安全稳定运行具有重要的意义;同时对解决同类型机组存在的同样问题具有重要的参考价值。

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汽缸结合面

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