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630MW汽輪機(jī)可傾瓦軸承溫度高原因分析及處理

2018-04-02 07:29
科技視界 2018年3期
關(guān)鍵詞:瓦塊油封墊塊

鄭 智

(湛江中粵能源有限公司,廣東 湛江 524000)

1 設(shè)備概況

某電廠(chǎng)2號(hào)汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠(chǎng)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的亞臨界、一次中間再熱、四缸四排汽、單軸、凝汽式汽輪機(jī),于2017年進(jìn)行通流改造,改造后汽輪機(jī)型號(hào)為N630-16.7/538/538。汽輪機(jī)高壓缸為單流布置,中壓缸、低壓缸均為雙流反向布置。軸系由高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、1號(hào)低壓轉(zhuǎn)子、中間軸、2號(hào)低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁小軸及11個(gè)軸承組成。其中,#1—8軸承(高、中、低壓轉(zhuǎn)子前后軸承)為四瓦塊可傾瓦型徑向軸承,#9—10軸承(發(fā)電機(jī)前后軸承)上半為圓柱形,下半為兩塊可傾瓦;#11軸承為徑向圓柱形軸承。

2 軸瓦溫度高情況介紹

某電廠(chǎng)2號(hào)汽輪機(jī)組通流改造完成后,于2017年11月27日進(jìn)行沖轉(zhuǎn)。如圖1所示,#2汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過(guò)程中,#3軸承金屬溫度隨汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速升高而升高,當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá) 3000r/min時(shí),其測(cè)點(diǎn) 2溫度達(dá)到 96.9℃,在機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行階段測(cè)點(diǎn)1溫度穩(wěn)定在98-99℃范圍內(nèi),明顯高于正常運(yùn)行時(shí)70-75℃的溫度范圍,且比較接近停機(jī)值 113℃。而測(cè)點(diǎn) 1溫度為 75.8℃,兩側(cè)溫差達(dá)到 21.1℃。另外,#3瓦振為 13.3um,#3瓦軸振 29.3um,回油溫度47.7℃,均處于正常范圍。

經(jīng)過(guò)熱工人員的檢查,確認(rèn)測(cè)點(diǎn)2反映的是#3軸承右側(cè)下瓦塊的溫度,且經(jīng)過(guò)拆線(xiàn)檢查熱電阻的阻值和絕緣,確認(rèn)該測(cè)點(diǎn)溫度為實(shí)際瓦溫。因此,雖#3軸承軸振、瓦振、均在正常范圍內(nèi),但#3軸承右側(cè)下瓦塊溫度(即#3軸承測(cè)點(diǎn)2溫度)為真實(shí)數(shù)據(jù),接近軸承金屬溫度停機(jī)值113℃,嚴(yán)重威脅機(jī)組安全運(yùn)行。

2017年12月13日,#2機(jī)組停機(jī)。如圖 2所示,#3瓦溫?zé)o波動(dòng)。22:59時(shí),汽機(jī)轉(zhuǎn)速下降到 1722rpm,3X軸振、3Y軸振及#3瓦振均出現(xiàn)了小范圍波動(dòng),其中,3X軸振最大值為86.8um,3Y軸振最大值為79.9um。

圖1 汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)參數(shù)畫(huà)面

圖2 停機(jī)參數(shù)畫(huà)面

3 #3軸承溫度高原因分析

3.1 軸承結(jié)構(gòu)

某電廠(chǎng)2號(hào)汽輪機(jī)#3軸承結(jié)構(gòu)如圖3所示,軸承由軸承外殼、瓦枕及四塊具有自位能力的可傾瓦組成。軸承兩塊下瓦各裝有一支溫度元件,該元件為三線(xiàn)制PT熱電阻,用于監(jiān)測(cè)兩塊下瓦的金屬溫度。瓦塊通過(guò)支持銷(xiāo)定位,且位于瓦塊中心的調(diào)整墊塊與支持銷(xiāo)的球面接觸,作為可傾瓦的擺動(dòng)支點(diǎn)。

潤(rùn)滑油通過(guò)軸承外殼兩側(cè)水平油孔,進(jìn)入瓦枕水平兩側(cè)、底部節(jié)流孔板進(jìn)入軸承各瓦塊楔形間隙,形成油膜,并從軸承兩側(cè)端部油封環(huán)處排出,返回軸承座。

油封環(huán)和油封擋環(huán)可防止軸承兩端大量漏油,保證潤(rùn)滑油對(duì)軸瓦的冷卻能力。油封擋環(huán)分為兩半,通過(guò)油封環(huán)上的限位銷(xiāo)防止油封擋環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖3 #3軸承結(jié)構(gòu)

3.2 可能導(dǎo)致#3軸承溫度高的原因

(1)實(shí)際進(jìn)入軸瓦的潤(rùn)滑油量偏少,軸承箱內(nèi)潤(rùn)滑油管路泄露,導(dǎo)致實(shí)際進(jìn)入軸瓦潤(rùn)滑油量偏少,從而出現(xiàn)回油溫度正常,軸瓦溫度高的現(xiàn)象。

(2)軸承右側(cè)下瓦塊烏金面脫胎、損傷,破壞油膜穩(wěn)定性,導(dǎo)致軸瓦溫度升高。[1]

(3)軸承頂部間隙小,汽輪機(jī)高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,軸瓦油膜遭到破壞,導(dǎo)致軸頸與軸瓦烏金面產(chǎn)生干摩擦,導(dǎo)致軸瓦溫度高。[1]

(4)軸承兩端油封環(huán)間隙大,潤(rùn)滑油泄漏量大,導(dǎo)致油膜壓力下降,軸頸與軸瓦產(chǎn)生摩擦,造成軸瓦溫度高。

(5)油封擋環(huán)結(jié)合面螺栓松脫,潤(rùn)滑油泄漏量過(guò)大,導(dǎo)致軸頸與軸瓦摩擦,造成瓦溫高。

3.3 解體檢修發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及分析

12月30日,#2汽輪機(jī)具備停運(yùn)盤(pán)車(chē)條件,隨即停運(yùn)盤(pán)車(chē)及潤(rùn)滑油系統(tǒng),對(duì)#3軸承進(jìn)行解體揭瓦檢查。經(jīng)過(guò)檢查,軸頸與軸瓦接觸部分無(wú)損傷,軸瓦烏金面無(wú)脫胎現(xiàn)象,軸承箱內(nèi)潤(rùn)滑油管路無(wú)泄漏,#3軸承兩端油封環(huán)完好且間隙符合安裝標(biāo)準(zhǔn)。但在檢查、數(shù)據(jù)測(cè)量過(guò)程中發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題:

(1)如圖4所示,#3軸承左側(cè)上瓦塊有輕微磨損痕跡。

(2)如圖5所示,下側(cè)左、右瓦塊均有磨損痕跡,其中,下側(cè)右瓦塊磨損痕跡較重。

(3)與#3軸承接觸的軸頸部分情況良好,并無(wú)磨損現(xiàn)象。

(4)檢修人員對(duì)瓦塊的厚度、軸瓦調(diào)整墊塊的厚度、支持銷(xiāo)的厚度及瓦塊背后定位孔的深度進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)量,具體測(cè)量數(shù)據(jù)如下表:

圖4 #3軸承左側(cè)上瓦塊磨損

圖5 #3軸承下瓦塊磨損情況

表1 #3軸承下瓦塊測(cè)量數(shù)據(jù)單位:mm

根據(jù)上述數(shù)據(jù)可得:

左側(cè)下瓦塊總厚度S1=(78.01+78.04)/2+25.57+17.86-30.80=90.655mm

右側(cè)下瓦塊總厚度S2=(78.07+78.09)/2+25.56+18.27-30.96=90.95mm

S2比S1大0.295mm,由此可判斷出,在汽輪機(jī)正常運(yùn)行中,#3軸承右側(cè)下瓦塊的載荷明顯比左側(cè)下瓦塊的載荷大。

(5)對(duì) #3軸承的頂部間隙進(jìn)行測(cè)量,其中,左側(cè)上瓦塊頂部間隙為0.56mm,右側(cè)上瓦塊頂部間隙為0.57mm,均在制造廠(chǎng)設(shè)計(jì)值 0.56-0.66 mm范圍內(nèi),但均處于下限值。

結(jié)合汽輪機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)解體檢查及測(cè)量的數(shù)據(jù),#3軸承右側(cè)下瓦塊溫度高主要原因如下:

(1)#3軸承左右兩側(cè)上瓦塊頂部間隙偏小,雖兩瓦塊頂部間隙符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),但均處于下限值。

(2)右側(cè)下瓦塊調(diào)整墊塊較厚,載荷左右不均勻,右側(cè)下瓦塊載荷較重。再考慮到左側(cè)上瓦塊頂部間隙處于設(shè)計(jì)值下限,進(jìn)一步加重右側(cè)下瓦塊的載荷,從而導(dǎo)致該軸瓦與軸頸產(chǎn)生摩擦,造成該瓦塊金屬溫度高。

4 處理措施及效果

4.1 主要處理措施

(1)由于#3軸承單側(cè)下瓦塊載荷重,且避免過(guò)多影響軸系的載荷分布,故不對(duì)#3軸承作整體調(diào)整,只對(duì)右側(cè)下瓦塊的調(diào)整墊塊進(jìn)行打磨,考慮到之前運(yùn)行瓦塊已經(jīng)有一定的磨損量,因此通過(guò)打磨將#3軸承右側(cè)下瓦塊調(diào)整墊塊厚度減少0.07mm,并檢查調(diào)整墊塊與軸瓦接觸情況合格。

(2)通過(guò)打磨上瓦塊背面的調(diào)整墊塊,將 #3軸承左側(cè)上瓦塊頂部間隙調(diào)整至0.65mm,右上瓦頂部間隙調(diào)整至0.62mm,以接近設(shè)計(jì)范圍0.56-0.66mm的上限值。

(3)檢查#3軸承下瓦塊表面接觸度,對(duì)右側(cè)下瓦塊表面進(jìn)行輕微修刮。

4.2 處理效果

2018年1月7日,2號(hào)汽輪機(jī)啟動(dòng)沖轉(zhuǎn),如圖 6所示,#3軸承金屬溫度正常,測(cè)點(diǎn) 1溫度為 68.5℃,測(cè)點(diǎn)2溫度為64.5℃。在隨后機(jī)組帶負(fù)荷階段,溫度穩(wěn)定在此范圍內(nèi),#3瓦振 12.2um,3X軸振為 38.5um,3Y軸振為 51.3um,回油溫度 46.7℃,均在正常范圍內(nèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合2號(hào)汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過(guò)程及正常運(yùn)行中的#3軸承左右側(cè)瓦溫、回油溫度等參數(shù)及解體檢查的結(jié)果,確認(rèn)#3軸承右側(cè)下瓦塊溫高的原因是左側(cè)上瓦塊頂部間隙偏小及右側(cè)下瓦塊調(diào)整墊塊厚度過(guò)大,通過(guò)相應(yīng)的調(diào)整,成功解決了#3軸承右側(cè)下瓦塊金屬溫度偏高的問(wèn)題。2號(hào)機(jī)組于2018年1月7日正常啟動(dòng),#3軸承金屬溫度、回油溫度、軸振、瓦振等參數(shù)均在正常范圍內(nèi),保障了機(jī)組安全運(yùn)行。同時(shí),此案例為同類(lèi)型機(jī)組軸承檢修提供了一定的參考價(jià)值。

圖6 #3軸承處理后汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過(guò)程參數(shù)曲線(xiàn)

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉晶晶,焦軍政,楊竹青.汽輪機(jī)軸瓦溫度高的原因分析及 處 理 [J].華 電 技 術(shù) ,2013,35(7):42-43.

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