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    全方位解决机械设备的磨损、拉(划)伤、腐蚀、密封、铸造缺陷、尺寸超差等表面修复难题。如:汽轮机发电机转子轴颈修复(拉伤、磨损、沟槽、损伤、划伤现场修复),汽轮机汽缸结合面密封,励磁机整流子抗磨,调相器滑环抗磨,各种…
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                 浅谈汽轮机轴瓦、轴颈磨损的分析与预防
                               周建平
 
摘 要:汽轮机组作为发电厂重要组成部分,其轴瓦、轴 颈磨损对于整个发电系统都有着重要的影响,为加强汽轮机组日常保养与维护,文章就汽轮 机轴瓦、轴颈磨损的分析与预防进行了简要的论述,对电厂的安全运行具有一定的借鉴意义 。
  关键词:汽轮机;轴瓦、轴颈磨损;分析;预防
  中图分类号:TM311∶TK263.6 文献标识码:A 文 章编号:1007—6921(2010)15—0062—03
  汽轮机由于其运行时间长、关键部位长期磨损等原因,故障时常出现,这严重影响了发电机 组的正常运行。而汽轮机组轴瓦、轴颈磨损是故障中较为常见的一种。机组的轴瓦、轴颈磨 损往往受多方面的影响,跟机组本体有关的任何一个设备或介质都可能是机组轴瓦、轴颈磨 损的原因,比如过负荷、蒸汽品质、振动、油质、误操作等等。因此,只有查明原因才能对 症维修及预防
  汽轮机组轴瓦、轴颈容易磨损的主要是推力轴瓦和支持轴瓦,具体分析如下:
  1 推力轴瓦烧损的原因
  ①推力轴承过负荷,发生推力瓦块烧损事故。福建可门电厂600MW超临界机组是上海汽轮机 有限公司引进美国西屋公司技术生产制造的超临界、单轴、三缸、四排汽、中间再热、凝汽 式汽轮机。在2008年4月25日至2008年6月4日期间,对#2机组推力瓦温度高解体检修。经检 查发现,推力间隙过大,达到0.62mm。原因分析:推力轴承电侧调整环垫片薄,原垫片厚 度8.40mm。处理方法:加工调整环垫片厚度为8.68mm,经处理后推力间隙为0.29mm,符合设 计要求0.25mm~0.38mm,且机组启动后推力瓦温度正常。②汽轮机发生水击或蒸汽湿度下降 后处理不当。③蒸汽品质不良,叶片结垢。④机组突然甩负荷或中压缸汽门瞬间误关。 ⑤ 油系统进入杂质,使推力瓦油膜破坏。
  推力瓦烧损的事故征象主要表现为轴向位移大,推力瓦乌金温度及回油温度升高,机器的外 部特征象是推力瓦冒烟。
  2 支持轴瓦烧损的原因
  2.1 运行中进行油系统切换时发生误操作,而对润滑油压又未加强监视,当润滑油压降 低,使轴承断油,造成烧瓦。
  2.2 机组启动定速后停调速油泵,未注意油压,由于射油 器进空气工作失常,使主油泵失压,润滑油压降低而又未联动,几个方面结合在一起,使轴 承断油,造成轴瓦烧损。
  2.3 油系统积存大量空气未及时排除,使轴瓦瞬间断油。
  2.4 汽轮发电机组在启动和停止过程中,高、低压油系统同时故障。
  2.5 主油箱油位降到 零以下,空气进入射油器,使主油泵工作失常。
  2.6 厂用电中断,直流油泵不能及时投 入。
  2.7 检修时,油系统存留棉纱、铁锈等杂物,使油管堵塞。
  在2007年6月8日至6月15日对福建华电可门火电厂#2汽轮机组#5轴瓦温度高解体检修。
  解体发现如下:①#5轴瓦上瓦(靠汽端)弹簧断裂;②#5轴瓦上瓦块A侧(汽端)边角处 乌金有裂纹;③#5轴瓦上瓦枕两球面销孔局部磨损,有卷边,A侧较严重;④#5瓦轴颈 磨损严重,最深有约2mm沟痕。
  原因分析:①发现轴承箱有乌金末、钢丝滤网碎片等杂质,轴承进杂质,增加摩擦,使轴承 发热;②#5瓦下瓦垫铁与轴承洼窝配合不好引起振动。
  2.8 轴瓦在检修中装反或运行中移位。
  2.9 机组振动强烈,使轴瓦乌金研磨损坏。
造成机组振动的原因有:转子不平衡的离 心力;联轴节缺陷或转子中心偏差;发电机电磁力不平衡;轴承油膜自激振荡;蒸汽 振荡;转子热变形、热弯曲;摩擦振动;轴承座不稳固等。
  2.10 由于检修、安装质量不良,使轴瓦间隙、紧力不合适,造成轴承润滑不良。福建华电可门火 电厂#3汽轮机自2009年7月24日起,#9瓦X、Y方向轴振多次出现异常上下波动,尤其X 方向振动波动较大, 8月17日,#9瓦X向轴振最高达420μm,超过了跳机保护值254μm, 严重影响到机组的安全运行。就地听音检查有异音,怀疑轴瓦有在动。8月17日20时,#3 机开始滑停并于8月18日17时开始解体#9瓦,并对发现的问题进行处理。25日 凌晨7∶44,#3机汽轮机开始冲转,8∶46达3 000rpm,#9瓦X、Y方向轴振分别为46μm和44μm,至25日下午17∶3 0,#3机负荷300MW,#9瓦X、Y方向轴振分别为46μm和45μm,达到了良好值。
  原因分析如下:
  2.10.1 直接原因:#9瓦瓦枕无紧力,下瓦有一侧垫铁腾空,下瓦放入前与放入后转子位移量太大 ,水平位移量达0.15mm,大大超过标准0.05mm。而后期随着#9瓦轴振的不断增大,整个轴 瓦发生窜动,使得#9瓦轴瓦防转销绝缘套损坏,导致了#9瓦绝缘不合格,使得振动进一 步扩大。
  2.10.2 根本原因:#3机安装时各测量数据不符合要求,主要是:①轴承座安装位置未调整好,导 致下瓦放入前后转子位移量太大,水平位移量达015mm,大大超过标准0.05mm,从而使转子 平衡发生变化,产生激振力;②垫铁接触情况未检查,接触较差且有一侧腾空,瓦枕无紧力 ,导致支持刚度不足,使轴振进一步扩大。
  存在问题:机组在基建时验收把关不严,导致安装质量较差。
  2.11 润滑油油质不良(含水、有杂质颗粒等)或供油量不足。
  2.12 油中进水,使油质乳化变质。供油系统进水一般是由于汽轮机高压端轴封漏汽压力 过大或轴封供汽压力调整不当,使蒸汽通过轴承的挡油环进入供油系统而造成的。供油系 统进水后,将引起润滑油乳化,腐蚀调节系统的各个部件,导致调节系统发生事故,且影响 轴承的润滑。
  2.13 轴瓦合金质量差或浇铸质量差。
  2.14 轴瓦负荷分配不合理。
  2.15 顶轴油压系统工作不正常。
  轴瓦烧损事项的象征是,轴瓦乌金温度及轴承回油温度急剧升高,一旦油膜破坏,机组振动 增大,轴瓦冒烟,此时应立即手打危急保安器,破坏真空紧急停机。
  3 汽轮机轴瓦、轴颈磨损预防控制措施
  为防止轴瓦烧损,运行时应采取的技术措施如下:
  3.1 运行中当发现轴向位移逐渐增加时,应迅速减负荷使之恢复正常,并经常检查汽轮机 运行情况,倾听机组有无异音,测量振动。如果轴向位移增大,推力瓦块温度急剧升高,伴 随有不正常的噪音和振动,或轴向位移超过规定值时,应迅速破坏真空紧急停机。运行中要 严密监视轴瓦钨金温度和回油温度,推力瓦的钨金温度一般不得超过85℃~90℃,回油温度 一般不得超过70℃,温度异常升高时,应按规定果断处理。
  3.2 为保证油泵和联动装置的可靠性,润滑油泵的电源必须安全可靠,调速油泵和交流油 泵的电源由两段厂用电分供,以防两台油泵同时失去电源。
  3.3 油系统切换操作时,应在监护下按操作票顺序缓慢进行,操作中应严密监视润滑油压 变化情况,严防切换操作中断油烧瓦。
  3.4 停机时应设专人监测润滑油压和轴瓦温度。
  3.5 冷油器出口等润滑油压力管道上不准装设滤网。
  3.6 机组启动定速后,停用调速油泵时,要缓慢地关闭出口门,设专人监视主油泵出口油 压和润滑油压的变化。发现油压降低时,立即通知操作人员开启油泵出口门,查明原因,采 取相应措施。
  3.7 避免机组在振动不合格的情况下长期运行。
  3.8 当发现汽轮机通流部分有积垢的现象时,应根据监视段压力限制负荷,及时采取改善 蒸汽品质等技术措施。
  3.9 运行中可采取下列措施来防止供油系统进水:①保持冷油器油侧压力高于水侧压力, 防止铜管泄漏时水漏入油中;②轴封压力调整器工作可靠,能按规定压力供汽。
  3.10 严格按照《汽机运行规程》的要求,执行油泵的定期工作,保证油系统的备用设备 处于良好状态,机组启动前,低油压联锁必须投入。
  3.11 冷油器倒换时,必须有班长在场监护,倒换过程中,操作要缓慢,严密监视润滑油 压的变化,严防在切换过程断油。
  3.12 运行过程中,严密监视系统的信号装置;在启动前检查各装置齐全后,才可启动。
3.13 加强轴瓦振动的监视,机组突然发生强烈振动或清楚地听到汽缸内有金属摩擦声, 应破坏真空,紧急停机。
  3.14 定期试验低油压联锁。润滑油压降至0054MPa,交流润滑油泵自投,降至0039MP a时,直流油泵自投。交流润滑油泵在检修状态时,润滑油压降至0054MPa,直流油泵自投 ,润滑油压降至0029MPa时,发紧急停机信号。润滑油压至0015MPa时连续盘车自动停止 。
  4 为防止轴瓦烧损,检修时应采取的技术措施
  4.1 轴承进行解体检查、清理时,除检查轴承垫铁、瓦块、乌金等部件是否存在质量问题 缺陷外,还要对轴承上的铁屑、毛刺等进行清理打磨,各油孔、螺栓孔等空洞内要用清洗剂 清洗并用压缩空气吹干,轴承油孔在施工过程中要进行封堵,防止异物进入;同时,安装或 检修时,解体轴瓦后均安排对各瓦乌金进行PT检测,防脱胎。
  4.2 轴承复装时严格执行汽轮机验收规范中关于轴承安装的技术要求,并严格执行汽轮机厂的安 装说明书及图纸中有关轴承安装的具体技术细节,对间隙。过盈等数据的测量调整要严格按 照技术要求进行,对超出技术标准的有关数据要认真分析原因,并联系汽轮机厂技术人员制 定措施进行处理。
  4.3 复装前对轴承座及内部油管、接口等进行解体、清理检查。确认 无异物后用胶布对油管口进行封堵。
  4.4 汽轮机找中心,其目的:使汽轮发电机组各转 子的中心线连成一条连续光滑的曲线;各轴承负荷分配符合设计要求;使汽轮机的静止部件 与转子部件基本保持同心;将轴系的扬度调整到设计要求。汽轮机找中心的最终目的是机组 振动指标合格。
  4.5 汽轮机轴系找中心过程中,各轴承的标高按照汽轮机厂技术要求进 行调整后,要进行轴承垫铁的研磨,保证接触面积达到75%以上,确保轴承的稳定。
  4.6 汽轮机在扣缸前,要对各轴承进行彻底的清理、检查,清除内部杂质,并清除各油口 的封堵物,防止进回油管路的堵塞。
  4.7 加强安装过程记录监控:汽缸,轴承座与台板间接触记录;汽缸,轴承座清理,检查(含渗油 试验)记录;汽缸,轴承座水平度,扬度,及轴颈扬度记录;轴瓦安装记录;推力瓦安装记录 。
  4.8 检修后汽轮机润滑油系统进行油循环时,各轴承进油口要与轴承座油口错开,防止不合 格润滑油进入轴瓦。
  4.9 检修时要彻底清理油系统杂物,调整好汽封间隙,防止油中进水,保证油质良好,规 范安装和检修等管理,避免遗留杂物堵塞管道。
  4.10 大、小修时有揭瓦检查时,若轴径有轻微磨损,均对轴径采用油石、金相砂纸表面 打磨,形成圆滑过渡,确保问题不扩大。
  4.11 消除油膜振荡,其处理方法有:①增大比压;减小轴颈与轴瓦之间的接触度;②降 低润滑油的黏度;③在下瓦适当位置上开泄油槽,降低油楔压力;④调整轴承间隙,对于圆 筒瓦及椭圆瓦,一般减少轴瓦顶部间隙,增大上瓦的乌金宽度,可以增加油膜阻尼;⑤消除 转子不平衡。
  4.12 重点检查顶轴油管焊缝(PT检查)裂纹及顶轴油管接头,确保顶轴油管不松脱。
  4.13 将高压轴封间隙调整合适,保证轴封漏汽管通畅;若轴封片磨损,间隙增大时应及 时修复。
  4.14 定期化验油质,发现油中有水时应及时过滤,并查明原因及时处理。
  4.15 定期补油,向油箱补充油时应慢慢注入,防止杂质进入油箱。
  5 总结
  针对以上导致汽轮机轴瓦、轴颈磨损的种种原因进行分析及预防 既是维修汽轮机轴瓦、轴颈磨损的关键,也是机组能够正常运行的关键。
  [参考文献]
  [1] 陈汝庆.汽轮机原理及运行[M].北京:中国电力出版社,2000.
  [2] 郭延秋.大型火电机组检修实用技术丛书/汽轮机分册[M].北京:中国电力出 版社,2007.
  [3] 编委会.火电厂汽轮机运行调试检修与维护技术手册[M].长春:银声音像出 版社,2004.
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