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015mm，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0054MPa，交流润滑油泵自投，降至0039MP 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0054MPa，直流油泵自投 ，润滑油压降至0029MPa时，发紧急停机信号。润滑油压至0015MPa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.
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[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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