淺談汽輪機(jī)軸瓦、軸頸磨損的分析與預(yù)防
周建平
摘 要：汽輪機(jī)組作為發(fā)電廠重要組成部分，其軸瓦、軸 頸磨損對(duì)于整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)都有著重要的影響，為加強(qiáng)汽輪機(jī)組日常保養(yǎng)與維護(hù)，文章就汽輪 機(jī)軸瓦、軸頸磨損的分析與預(yù)防進(jìn)行了簡(jiǎn)要的論述，對(duì)電廠的安全運(yùn)行具有一定的借鑒意義 。
關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);軸瓦、軸頸磨損;分析;預(yù)防
中圖分類號(hào)：TM311∶TK263.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文 章編號(hào)：1007—6921(2010)15—0062—03
汽輪機(jī)由于其運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、關(guān)鍵部位長(zhǎng)期磨損等原因，故障時(shí)常出現(xiàn)，這嚴(yán)重影響了發(fā)電機(jī) 組的正常運(yùn)行。而汽輪機(jī)組軸瓦、軸頸磨損是故障中較為常見(jiàn)的一種。機(jī)組的軸瓦、軸頸磨 損往往受多方面的影響，跟機(jī)組本體有關(guān)的任何一個(gè)設(shè)備或介質(zhì)都可能是機(jī)組軸瓦、軸頸磨 損的原因，比如過(guò)負(fù)荷、蒸汽品質(zhì)、振動(dòng)、油質(zhì)、誤操作等等。因此，只有查明原因才能對(duì) 癥維修及預(yù)防
汽輪機(jī)組軸瓦、軸頸容易磨損的主要是推力軸瓦和支持軸瓦，具體分析如下：
1 推力軸瓦燒損的原因
①推力軸承過(guò)負(fù)荷，發(fā)生推力瓦塊燒損事故。福建可門電廠600MW超臨界機(jī)組是上海汽輪機(jī) 有限公司引進(jìn)美國(guó)西屋公司技術(shù)生產(chǎn)制造的超臨界、單軸、三缸、四排汽、中間再熱、凝汽 式汽輪機(jī)。在2008年4月25日至2008年6月4日期間，對(duì)#2機(jī)組推力瓦溫度高解體檢修。經(jīng)檢 查發(fā)現(xiàn)，推力間隙過(guò)大，達(dá)到0.62mm。原因分析：推力軸承電側(cè)調(diào)整環(huán)墊片薄，原墊片厚 度8.40mm。處理方法：加工調(diào)整環(huán)墊片厚度為8.68mm，經(jīng)處理后推力間隙為0.29mm，符合設(shè) 計(jì)要求0.25mm～0.38mm，且機(jī)組啟動(dòng)后推力瓦溫度正常。②汽輪機(jī)發(fā)生水擊或蒸汽濕度下降 后處理不當(dāng)。③蒸汽品質(zhì)不良，葉片結(jié)垢。④機(jī)組突然甩負(fù)荷或中壓缸汽門瞬間誤關(guān)。 ⑤ 油系統(tǒng)進(jìn)入雜質(zhì)，使推力瓦油膜破壞。
推力瓦燒損的事故征象主要表現(xiàn)為軸向位移大，推力瓦烏金溫度及回油溫度升高，機(jī)器的外 部特征象是推力瓦冒煙。
2 支持軸瓦燒損的原因
2.1 運(yùn)行中進(jìn)行油系統(tǒng)切換時(shí)發(fā)生誤操作，而對(duì)潤(rùn)滑油壓又未加強(qiáng)監(jiān)視，當(dāng)潤(rùn)滑油壓降 低，使軸承斷油，造成燒瓦。
2.2 機(jī)組啟動(dòng)定速后停調(diào)速油泵，未注意油壓，由于射油 器進(jìn)空氣工作失常，使主油泵失壓，潤(rùn)滑油壓降低而又未聯(lián)動(dòng)，幾個(gè)方面結(jié)合在一起，使軸 承斷油，造成軸瓦燒損。
2.3 油系統(tǒng)積存大量空氣未及時(shí)排除，使軸瓦瞬間斷油。
2.4 汽輪發(fā)電機(jī)組在啟動(dòng)和停止過(guò)程中，高、低壓油系統(tǒng)同時(shí)故障。
2.5 主油箱油位降到 零以下，空氣進(jìn)入射油器，使主油泵工作失常。
2.6 廠用電中斷，直流油泵不能及時(shí)投 入。
2.7 檢修時(shí)，油系統(tǒng)存留棉紗、鐵銹等雜物，使油管堵塞。
在2007年6月8日至6月15日對(duì)福建華電可門火電廠#2汽輪機(jī)組#5軸瓦溫度高解體檢修。
解體發(fā)現(xiàn)如下：①#5軸瓦上瓦(靠汽端)彈簧斷裂;②#5軸瓦上瓦塊A側(cè)(汽端)邊角處 烏金有裂紋;③#5軸瓦上瓦枕兩球面銷孔局部磨損，有卷邊，A側(cè)較嚴(yán)重;④#5瓦軸頸 磨損嚴(yán)重，最深有約2mm溝痕。
原因分析：①發(fā)現(xiàn)軸承箱有烏金末、鋼絲濾網(wǎng)碎片等雜質(zhì)，軸承進(jìn)雜質(zhì)，增加摩擦，使軸承 發(fā)熱;②#5瓦下瓦墊鐵與軸承洼窩配合不好引起振動(dòng)。
2.8 軸瓦在檢修中裝反或運(yùn)行中移位。
2.9 機(jī)組振動(dòng)強(qiáng)烈，使軸瓦烏金研磨損壞。
造成機(jī)組振動(dòng)的原因有：轉(zhuǎn)子不平衡的離 心力;聯(lián)軸節(jié)缺陷或轉(zhuǎn)子中心偏差;發(fā)電機(jī)電磁力不平衡;軸承油膜自激振蕩;蒸汽 振蕩;轉(zhuǎn)子熱變形、熱彎曲;摩擦振動(dòng);軸承座不穩(wěn)固等。
2.10 由于檢修、安裝質(zhì)量不良，使軸瓦間隙、緊力不合適，造成軸承潤(rùn)滑不良。福建華電可門火 電廠#3汽輪機(jī)自2009年7月24日起，#9瓦X、Y方向軸振多次出現(xiàn)異常上下波動(dòng)，尤其X 方向振動(dòng)波動(dòng)較大， 8月17日，#9瓦X向軸振最高達(dá)420μm，超過(guò)了跳機(jī)保護(hù)值254μm， 嚴(yán)重影響到機(jī)組的安全運(yùn)行。就地聽(tīng)音檢查有異音，懷疑軸瓦有在動(dòng)。8月17日20時(shí)，#3 機(jī)開(kāi)始滑停并于8月18日17時(shí)開(kāi)始解體#9瓦，并對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行處理。25日 凌晨7∶44，#3機(jī)汽輪機(jī)開(kāi)始沖轉(zhuǎn)，8∶46達(dá)3 000rpm，#9瓦X、Y方向軸振分別為46μm和44μm，至25日下午17∶3 0，#3機(jī)負(fù)荷300MW，#9瓦X、Y方向軸振分別為46μm和45μm，達(dá)到了良好值。
原因分析如下：
2.10.1 直接原因：#9瓦瓦枕無(wú)緊力，下瓦有一側(cè)墊鐵騰空，下瓦放入前與放入后轉(zhuǎn)子位移量太大 ，水平位移量達(dá)0.15mm，大大超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)0.05mm。而后期隨著#9瓦軸振的不斷增大，整個(gè)軸 瓦發(fā)生竄動(dòng)，使得#9瓦軸瓦防轉(zhuǎn)銷絕緣套損壞，導(dǎo)致了#9瓦絕緣不合格，使得振動(dòng)進(jìn)一 步擴(kuò)大。
2.10.2 根本原因：#3機(jī)安裝時(shí)各測(cè)量數(shù)據(jù)不符合要求，主要是：①軸承座安裝位置未調(diào)整好，導(dǎo) 致下瓦放入前后轉(zhuǎn)子位移量太大，水平位移量達(dá)015mm，大大超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)0.05mm,從而使轉(zhuǎn)子 平衡發(fā)生變化，產(chǎn)生激振力;②墊鐵接觸情況未檢查，接觸較差且有一側(cè)騰空，瓦枕無(wú)緊力 ，導(dǎo)致支持剛度不足，使軸振進(jìn)一步擴(kuò)大。
存在問(wèn)題：機(jī)組在基建時(shí)驗(yàn)收把關(guān)不嚴(yán)，導(dǎo)致安裝質(zhì)量較差。
2.11 潤(rùn)滑油油質(zhì)不良(含水、有雜質(zhì)顆粒等)或供油量不足。
2.12 油中進(jìn)水，使油質(zhì)乳化變質(zhì)。供油系統(tǒng)進(jìn)水一般是由于汽輪機(jī)高壓端軸封漏汽壓力 過(guò)大或軸封供汽壓力調(diào)整不當(dāng)，使蒸汽通過(guò)軸承的擋油環(huán)進(jìn)入供油系統(tǒng)而造成的。供油系 統(tǒng)進(jìn)水后，將引起潤(rùn)滑油乳化，腐蝕調(diào)節(jié)系統(tǒng)的各個(gè)部件，導(dǎo)致調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)生事故，且影響 軸承的潤(rùn)滑。
2.13 軸瓦合金質(zhì)量差或澆鑄質(zhì)量差。
2.14 軸瓦負(fù)荷分配不合理。
2.15 頂軸油壓系統(tǒng)工作不正常。
軸瓦燒損事項(xiàng)的象征是，軸瓦烏金溫度及軸承回油溫度急劇升高，一旦油膜破壞，機(jī)組振動(dòng) 增大，軸瓦冒煙，此時(shí)應(yīng)立即手打危急保安器，破壞真空緊急停機(jī)。
3 汽輪機(jī)軸瓦、軸頸磨損預(yù)防控制措施
為防止軸瓦燒損，運(yùn)行時(shí)應(yīng)采取的技術(shù)措施如下：
3.1 運(yùn)行中當(dāng)發(fā)現(xiàn)軸向位移逐漸增加時(shí)，應(yīng)迅速減負(fù)荷使之恢復(fù)正常，并經(jīng)常檢查汽輪機(jī) 運(yùn)行情況，傾聽(tīng)機(jī)組有無(wú)異音，測(cè)量振動(dòng)。如果軸向位移增大，推力瓦塊溫度急劇升高，伴 隨有不正常的噪音和振動(dòng)，或軸向位移超過(guò)規(guī)定值時(shí)，應(yīng)迅速破壞真空緊急停機(jī)。運(yùn)行中要 嚴(yán)密監(jiān)視軸瓦鎢金溫度和回油溫度，推力瓦的鎢金溫度一般不得超過(guò)85℃～90℃，回油溫度 一般不得超過(guò)70℃，溫度異常升高時(shí)，應(yīng)按規(guī)定果斷處理。
3.2 為保證油泵和聯(lián)動(dòng)裝置的可靠性，潤(rùn)滑油泵的電源必須安全可靠，調(diào)速油泵和交流油 泵的電源由兩段廠用電分供，以防兩臺(tái)油泵同時(shí)失去電源。
3.3 油系統(tǒng)切換操作時(shí)，應(yīng)在監(jiān)護(hù)下按操作票順序緩慢進(jìn)行，操作中應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視潤(rùn)滑油壓 變化情況，嚴(yán)防切換操作中斷油燒瓦。
3.4 停機(jī)時(shí)應(yīng)設(shè)專人監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑油壓和軸瓦溫度。
3.5 冷油器出口等潤(rùn)滑油壓力管道上不準(zhǔn)裝設(shè)濾網(wǎng)。
3.6 機(jī)組啟動(dòng)定速后，停用調(diào)速油泵時(shí)，要緩慢地關(guān)閉出口門，設(shè)專人監(jiān)視主油泵出口油 壓和潤(rùn)滑油壓的變化。發(fā)現(xiàn)油壓降低時(shí)，立即通知操作人員開(kāi)啟油泵出口門，查明原因，采 取相應(yīng)措施。
3.7 避免機(jī)組在振動(dòng)不合格的情況下長(zhǎng)期運(yùn)行。
3.8 當(dāng)發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)通流部分有積垢的現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)根據(jù)監(jiān)視段壓力限制負(fù)荷，及時(shí)采取改善 蒸汽品質(zhì)等技術(shù)措施。
3.9 運(yùn)行中可采取下列措施來(lái)防止供油系統(tǒng)進(jìn)水：①保持冷油器油側(cè)壓力高于水側(cè)壓力， 防止銅管泄漏時(shí)水漏入油中;②軸封壓力調(diào)整器工作可靠，能按規(guī)定壓力供汽。
3.10 嚴(yán)格按照《汽機(jī)運(yùn)行規(guī)程》的要求，執(zhí)行油泵的定期工作，保證油系統(tǒng)的備用設(shè)備 處于良好狀態(tài)，機(jī)組啟動(dòng)前，低油壓聯(lián)鎖必須投入。
3.11 冷油器倒換時(shí)，必須有班長(zhǎng)在場(chǎng)監(jiān)護(hù)，倒換過(guò)程中，操作要緩慢，嚴(yán)密監(jiān)視潤(rùn)滑油 壓的變化，嚴(yán)防在切換過(guò)程斷油。
3.12 運(yùn)行過(guò)程中，嚴(yán)密監(jiān)視系統(tǒng)的信號(hào)裝置;在啟動(dòng)前檢查各裝置齊全后，才可啟動(dòng)。
3.13 加強(qiáng)軸瓦振動(dòng)的監(jiān)視，機(jī)組突然發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)或清楚地聽(tīng)到汽缸內(nèi)有金屬摩擦聲， 應(yīng)破壞真空，緊急停機(jī)。
3.14 定期試驗(yàn)低油壓聯(lián)鎖。潤(rùn)滑油壓降至0054MPa，交流潤(rùn)滑油泵自投，降至0039MP a時(shí)，直流油泵自投。交流潤(rùn)滑油泵在檢修狀態(tài)時(shí)，潤(rùn)滑油壓降至0054MPa，直流油泵自投 ，潤(rùn)滑油壓降至0029MPa時(shí)，發(fā)緊急停機(jī)信號(hào)。潤(rùn)滑油壓至0015MPa時(shí)連續(xù)盤車自動(dòng)停止 。
4 為防止軸瓦燒損，檢修時(shí)應(yīng)采取的技術(shù)措施
4.1 軸承進(jìn)行解體檢查、清理時(shí)，除檢查軸承墊鐵、瓦塊、烏金等部件是否存在質(zhì)量問(wèn)題 缺陷外，還要對(duì)軸承上的鐵屑、毛刺等進(jìn)行清理打磨，各油孔、螺栓孔等空洞內(nèi)要用清洗劑 清洗并用壓縮空氣吹干，軸承油孔在施工過(guò)程中要進(jìn)行封堵，防止異物進(jìn)入;同時(shí)，安裝或 檢修時(shí)，解體軸瓦后均安排對(duì)各瓦烏金進(jìn)行PT檢測(cè)，防脫胎。
4.2 軸承復(fù)裝時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行汽輪機(jī)驗(yàn)收規(guī)范中關(guān)于軸承安裝的技術(shù)要求，并嚴(yán)格執(zhí)行汽輪機(jī)廠的安 裝說(shuō)明書及圖紙中有關(guān)軸承安裝的具體技術(shù)細(xì)節(jié)，對(duì)間隙。過(guò)盈等數(shù)據(jù)的測(cè)量調(diào)整要嚴(yán)格按 照技術(shù)要求進(jìn)行，對(duì)超出技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)數(shù)據(jù)要認(rèn)真分析原因，并聯(lián)系汽輪機(jī)廠技術(shù)人員制 定措施進(jìn)行處理。
4.3 復(fù)裝前對(duì)軸承座及內(nèi)部油管、接口等進(jìn)行解體、清理檢查。確認(rèn) 無(wú)異物后用膠布對(duì)油管口進(jìn)行封堵。
4.4 汽輪機(jī)找中心，其目的：使汽輪發(fā)電機(jī)組各轉(zhuǎn) 子的中心線連成一條連續(xù)光滑的曲線;各軸承負(fù)荷分配符合設(shè)計(jì)要求;使汽輪機(jī)的靜止部件 與轉(zhuǎn)子部件基本保持同心;將軸系的揚(yáng)度調(diào)整到設(shè)計(jì)要求。汽輪機(jī)找中心的最終目的是機(jī)組 振動(dòng)指標(biāo)合格。
4.5 汽輪機(jī)軸系找中心過(guò)程中，各軸承的標(biāo)高按照汽輪機(jī)廠技術(shù)要求進(jìn) 行調(diào)整后，要進(jìn)行軸承墊鐵的研磨，保證接觸面積達(dá)到75%以上，確保軸承的穩(wěn)定。
4.6 汽輪機(jī)在扣缸前，要對(duì)各軸承進(jìn)行徹底的清理、檢查，清除內(nèi)部雜質(zhì)，并清除各油口 的封堵物，防止進(jìn)回油管路的堵塞。
4.7 加強(qiáng)安裝過(guò)程記錄監(jiān)控：汽缸,軸承座與臺(tái)板間接觸記錄;汽缸,軸承座清理,檢查(含滲油 試驗(yàn))記錄;汽缸,軸承座水平度,揚(yáng)度，及軸頸揚(yáng)度記錄;軸瓦安裝記錄;推力瓦安裝記錄 。
4.8 檢修后汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)行油循環(huán)時(shí)，各軸承進(jìn)油口要與軸承座油口錯(cuò)開(kāi)，防止不合 格潤(rùn)滑油進(jìn)入軸瓦。
4.9 檢修時(shí)要徹底清理油系統(tǒng)雜物，調(diào)整好汽封間隙，防止油中進(jìn)水，保證油質(zhì)良好，規(guī) 范安裝和檢修等管理，避免遺留雜物堵塞管道。
4.10 大、小修時(shí)有揭瓦檢查時(shí)，若軸徑有輕微磨損，均對(duì)軸徑采用油石、金相砂紙表面 打磨，形成圓滑過(guò)渡，確保問(wèn)題不擴(kuò)大。
4.11 消除油膜振蕩，其處理方法有：①增大比壓;減小軸頸與軸瓦之間的接觸度;②降 低潤(rùn)滑油的黏度;③在下瓦適當(dāng)位置上開(kāi)泄油槽，降低油楔壓力;④調(diào)整軸承間隙，對(duì)于圓 筒瓦及橢圓瓦，一般減少軸瓦頂部間隙，增大上瓦的烏金寬度，可以增加油膜阻尼;⑤消除 轉(zhuǎn)子不平衡。
4.12 重點(diǎn)檢查頂軸油管焊縫(PT檢查)裂紋及頂軸油管接頭，確保頂軸油管不松脫。
4.13 將高壓軸封間隙調(diào)整合適，保證軸封漏汽管通暢;若軸封片磨損，間隙增大時(shí)應(yīng)及 時(shí)修復(fù)。
4.14 定期化驗(yàn)油質(zhì)，發(fā)現(xiàn)油中有水時(shí)應(yīng)及時(shí)過(guò)濾，并查明原因及時(shí)處理。
4.15 定期補(bǔ)油，向油箱補(bǔ)充油時(shí)應(yīng)慢慢注入，防止雜質(zhì)進(jìn)入油箱。
5 總結(jié)
針對(duì)以上導(dǎo)致汽輪機(jī)軸瓦、軸頸磨損的種種原因進(jìn)行分析及預(yù)防 既是維修汽輪機(jī)軸瓦、軸頸磨損的關(guān)鍵，也是機(jī)組能夠正常運(yùn)行的關(guān)鍵。
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