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上海水泵集团技术之汽轮机轴承温度高的分析和处理

一、故障简介

国内一家火力发电厂2号汽轮机是由汽轮机厂生产的N25-3.43-8型凝气式汽轮机。

该机轴系由1个推力轴承和4个径向支撑轴承组成,根据轴系各个支撑点的负荷和位置的不同,4个径向支撑轴承分别采用不同的形式,1号为混合式轴承,2号为圆筒式轴承,34号为可倾式轴承。

2007年对2号机进行大修,在大修过程中按照电厂方的要求对2号轴承不上油问题进行处理,处理方法是针对油杯不上油的情况,对上瓦油杯以进油孔为基准,在沿转子旋转方向加开一油槽,以其能够改善轴承上部油杯的进油性能。

大修安装完成后进行启机,汽轮机在冲转升速过程中,2号轴承回油逐渐升高,最终达到75℃,达到跳机值(汽轮机报警值为65℃,跳机值为75℃),迫使汽轮机跳机。

后对2号瓦进行翻瓦检查发现:2号下瓦块的中前侧的钨金接触面有明显的磨损现象,且瓦块有明显的过热灼伤现象。

二、轴承温度异常的影响原因分析

1. 润滑系统的影响

1)轴承润滑因素

汽轮机的润滑油又称抗燃透平油,其主要作用是为汽轮机的各轴承提供润滑和冷却作用,该润滑油在汽轮机组运行过程中处于长期循环状态,并在此过程中会与蒸汽、外界空气和有色金属等物质接触。

该机组使用的润滑油为32#汽轮机再生油,通过对1号和2号机组使用的润滑油油品进行对比分析,其粘度分别为30.6430.92,均在32#汽轮机润滑油的质量指标要求标准范围内。

据此可断定2号机组轴承油温异常的问题与油品质量和品质无关。

2)检测仪表安装问题

润滑系统中检测仪器安装的角度,会对油品通过该段油路时的流速有一定的影响,检测仪器安装角度不正确会直接造成回油不够畅通的问题。

通常情况下这也是造成轴承温度过高的原因之一,但对该机的监测仪表进行排查时并未发现安装不到位的问题。

3)润滑油回路问题

润滑油回路的畅通与否会直接影响轴承润滑和冷却性能。

比如在润滑油回路中存在异物、油路受阻或进油节流孔开度不足等情况都会影响油路的畅通,使润滑油无法建立大流量的循环,不能及时带走系统产生的热量,这样就极易引起热量积聚,从而导致轴承升温。

在对该机油路进行检查时并未发现异物或油路受阻的现象,但在轴瓦改装以来一直存在油杯不上油的现象,初步推断油杯不上油是轴承进油量不足,轴承进油量的不足是导致轴承温度异常的主要原因。

2. 轴承本身结构问题

1)轴承各部间隙的问题

轴承的顶隙、侧隙、顶轴油池的深度、油楔深度与弧长偏离标准值,都会导致使油腔内难以建立符合要求的油压。

在离心力的作用下不均衡侧隙会使油腔内的压力产生周期性变化,使油膜稳定性能变差,从而形成液体内部摩擦,而以上几种间隙如果都不标准,叠加起来就会使轴承内部产生大量的摩擦热量,从而导致油温异常升高。

针对2号机组轴承的温升异常问题,我们特聘请了专家对轴承各部间隙进行了监测,发现确实存在顶隙过大、侧隙过小的问题,并且轴系存在振动较大的问题。

2)节流孔径的问题

轴承的节流孔是润滑油流入轴承油腔的通道,而且在实践应用中发现,流入油腔的润滑油流量与其粘度没有多大联系。

但轴承油膜向外流出的流量与润滑油的粘度有关,因此对轴承的节流小孔一般要求其孔径一致,并且其进、出流量差值不能超过总流量的10%,所以轴承节流孔的大小对油品分配的合理性至关重要。

如果分配不合理,将直接导致轴承油温升高。针对这一问题对该机组的各节流孔进行检查,确实发现存在问题。

3. 轴系结构的问题

对于轴系结构有几个问题需要注意:

1)轴颈的椭圆度的不同会影响轴承间隙的稳定性,从而使其发生周期性的变化,严重时会促使轴系发生剧烈震动;

2)大轴与轴承若存在不同心问题,会使轴颈与轴瓦之间形成偏磨现象,给轴瓦和轴颈造成磨损的同时会使轴瓦温度骤升;

3)联接对轮两侧轴承的相反扬度会造成轴颈与轴瓦的接触不良;

4)轴颈和轴瓦的粗糙度不达标,会引起犁沟效应,对轴颈和轴瓦都会造成损伤;

5)轴的扬度与轴瓦的水平不在同一方向或同一方向偏离太大。

以上这些问题出现一种或是叠加出现都会产生给轴承的运转形成阻力,并在摩擦面引起摩擦热的积聚,从而造成轴承温度异常。

三、处理措施

针对以上原因分析中出现多重影响因素,对2号机组的轴承进行了如下处理。

1. 修刮下轴瓦

通过翻出2号瓦下瓦时发现其靠中后侧的钨金接触面有明显的磨损,进行补焊后,首先对轴颈的桥规值、轴颈的杨度、左右两侧的下衬瓦对下瓦枕、下瓦枕对轴承箱水平接合面的深度及偏斜值等数据进行测量,通过测量值获知下瓦的研刮量。

于此同时还对下瓦前后左右的间隙进行了详细测量,确保其均匀对称,从而使轴瓦接触状况满足标准要求。

这样做的目的是为了使汽轮机在启动冲转时,能够保证轴瓦与大轴间形成均匀而稳定的油膜,使轴瓦处于均匀的受力状态,以便避免因受力不均而发生的磨瓦或烧瓦现象。

2. 增大进油孔孔径

对于已经投运的汽轮机机组来说,其轴承的进、出油孔及油槽规格已定,在现场临时进行扩孔加工来增加进油量会有一定的难度。

但经过分析进油节流孔确实存在孔径不足的问题,现场对节流孔扩孔后对其他油需求造成的影响及主油泵出力状况进行分析,验证了扩大节流孔孔径的可行性。

因此将2号瓦的进油节流孔孔径从10扩大至12,从而改善了轴承进油量状况。

3. 改善轴承间隙

在现场,我们根据有关动平衡和轴承间隙专家的建议,将2号瓦两侧间隙通过修刮手段进行加大处理。

而对轴承顶隙通过浇注钨金的办法进行减小处理,同时对上瓦采取浇满钨金的措施,加大了上瓦乌金宽度,使转子的稳定性得到改善,解决了振动问题。

四、总结

汽轮机轴承的日常维护中要着重注意几点:

1)要确保汽轮机所用抗燃透平油的油品和质量达到标准指标的要求,同时要随时检查油杯上油情况,确保油路油量充足;

2)要确保油品的清洁无杂质,从而保证润滑油回路的畅通;

3)是在日常的设备检查中关注汽轮机动、静部分的振动情况,并借助于大修机会对轴承各间隙进行详细排查,有问题及时处理。从而确保汽轮机轴承系统运行正常。

 

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