張 慶

(上海電氣電站工程公司, 上海 201199)

0 引 言

伊拉克某電廠(chǎng)安裝兩臺(tái)610 MW機(jī)組(標(biāo)號(hào)為#5、#6機(jī)組)，配套上海汽輪機(jī)有限公司制造生產(chǎn)的亞臨界、中間一次再熱、單軸、三缸四排汽、凝汽式汽輪機(jī)，型號(hào)為N610-16.7/538/538。汽輪機(jī)軸系共設(shè)有1只推力軸承和9只徑向軸承,#1、#2軸承為高壓缸前、后軸承，#3、#4軸承為#1低壓缸前、后軸承，#5、#6軸承為#2低壓缸前、后軸承，#7、#8軸承為發(fā)電機(jī)前、后軸承，#9軸承為集電環(huán)軸承。 其中#3—#8軸承處設(shè)有頂軸裝置，#1、#2未設(shè)置頂軸裝置。

1 事故過(guò)程及檢查情況

事故當(dāng)日上午05∶20，由于伊拉克外網(wǎng)頻率高，致使#5機(jī)組汽包水位波動(dòng)跳機(jī)，重新沖轉(zhuǎn)時(shí)，瓦溫驟升，轉(zhuǎn)速在720 r/min，瓦溫最高至174.42 ℃，懷疑#2軸瓦磨損，值班人員打開(kāi)主油箱回油濾網(wǎng)檢查發(fā)現(xiàn)存在大量鎢金殘屑。根據(jù)#2軸瓦溫度驟升的曲線(xiàn)趨勢(shì)和油箱回油濾網(wǎng)的鎢金碎屑判斷，#2軸瓦已經(jīng)嚴(yán)重磨損，需要更換瓦塊。

拆除#2軸承調(diào)端和勵(lì)端油擋及浮動(dòng)油環(huán)檢查，未見(jiàn)磨損痕跡；吊出#2軸承上半軸瓦，發(fā)現(xiàn)一定量鎢金堆積在軸瓦中分面和軸頸之間，并已硬化成塊狀，如圖1所示，上半軸瓦上有幾處鎢金熔于瓦塊，轉(zhuǎn)子表面未見(jiàn)深度刮痕和凹槽，軸頸比較均勻細(xì)膩；通過(guò)對(duì)上半軸瓦著色檢查，修刮局部多余鎢金，判斷上半軸瓦未有鎢金磨損，未見(jiàn)軸瓦損傷，可不更換上半軸瓦可傾瓦塊，做著色檢查；翻出#2軸承下半軸瓦，發(fā)現(xiàn)下半軸瓦鎢金明顯磨損，仍有殘余粘附，但磨損比較均勻，無(wú)大塊鎢金和明顯刮痕，如圖2所示，判斷下半軸瓦磨損嚴(yán)重，需更換新可傾瓦塊。綜上所述，可判斷#2軸承磨損原因并非油中含雜質(zhì)所致。

圖1 #2軸瓦軸頸處少量鎢金碎屑

圖2 #2軸承下半軸瓦磨損圖

2 原因分析

根據(jù)設(shè)備運(yùn)行記錄顯示，該電廠(chǎng)#5、#6機(jī)組汽輪機(jī)在運(yùn)行的5年期間已多次出現(xiàn)#1軸瓦、#2軸瓦碾瓦事故，發(fā)生碾瓦時(shí)均是在惰走及啟機(jī)過(guò)程的低速運(yùn)行情況下發(fā)生。僅僅采取更換損壞軸瓦的方式無(wú)法徹底解決問(wèn)題，相關(guān)資料顯示：某同類(lèi)型機(jī)組曾4次發(fā)生1號(hào)瓦油膜失穩(wěn)低速碾瓦的事故，故障的現(xiàn)象均出現(xiàn)在停機(jī)后的低轉(zhuǎn)速憜走時(shí)，油系統(tǒng)工作正常，#1軸瓦的金屬溫度即刻上升為150 ℃左右，后續(xù)揭瓦檢查發(fā)現(xiàn)上、下半烏金都出現(xiàn)碾瓦的現(xiàn)象(下半嚴(yán)重)，隨后分析故障原因?yàn)檩S承在低轉(zhuǎn)速情況下的油膜失穩(wěn)導(dǎo)致低速碾瓦[1-2]。由此判斷該廠(chǎng)#2軸瓦故障與之類(lèi)似。由于軸系安裝情況(揚(yáng)度、敏感度)不完全一樣，機(jī)組動(dòng)靜間隙不一樣，機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后基礎(chǔ)沉降不一致等原因，也會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象[3]，但并不是所有同類(lèi)項(xiàng)目、每臺(tái)機(jī)組都會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象，它即有隨機(jī)性又有重復(fù)性且造成的危害也比較大，因此對(duì)這種低轉(zhuǎn)速情況下油膜失穩(wěn)導(dǎo)致低速碾瓦的現(xiàn)象必須采取有效措施解決。

3 解決方案

3.1 改造措施

針對(duì)伊拉克電網(wǎng)不穩(wěn)定，易出現(xiàn)由外網(wǎng)原因造成的高頻跳機(jī)情況，為了避免汽輪機(jī)啟機(jī)和停機(jī)時(shí)彎曲機(jī)率發(fā)生，經(jīng)研究分析，決定對(duì)現(xiàn)有#1、#2軸軸瓦進(jìn)行改造，增加頂軸油系統(tǒng)，具體改造方案如下。

更換#1、#2軸承，軸承下半瓦塊增設(shè)頂軸結(jié)構(gòu)，在下半兩個(gè)瓦塊上設(shè)計(jì)合適的頂軸油囊，并在瓦塊上設(shè)計(jì)加工頂軸油流道并增加頂軸油接管，改造后的軸承如圖3、圖4所示?？蓛A瓦軸承增加頂軸，需要在位于下方的兩塊瓦上各增加頂軸油孔及相應(yīng)的靜壓油囊，油囊用于汽輪機(jī)在盤(pán)車(chē)裝置投運(yùn)過(guò)程中或者是機(jī)組停機(jī)時(shí)轉(zhuǎn)子惰走過(guò)程中的油膜形成，從而降低軸瓦和軸頸產(chǎn)生摩擦從而造成損壞的可能，頂軸油孔的結(jié)構(gòu)如圖5所示。此外增加相應(yīng)的頂軸油管路、逆止閥、截止閥和壓力表等，并校核頂軸油泵的流量。

圖3 #1軸承改造后示意圖

圖4 #2軸承改造后示意圖

圖5 頂軸油孔的結(jié)構(gòu)

高中壓軸承增加頂軸油后，低轉(zhuǎn)速時(shí)可以減小轉(zhuǎn)子與軸承之間的摩擦，對(duì)軸承和轉(zhuǎn)子起保護(hù)作用,降低機(jī)組盤(pán)車(chē)時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使盤(pán)車(chē)更加容易；此外，可通過(guò)新增的壓力表觀(guān)察運(yùn)行時(shí)軸承的油膜壓力，方便在線(xiàn)監(jiān)測(cè)軸承工作狀態(tài)[4-5]。#1、#2軸承在增加頂軸油系統(tǒng)以后，可以利用頂軸油泵將壓力油注入支撐面，在低速過(guò)程中強(qiáng)迫摩擦界面形成油膜，阻隔轉(zhuǎn)子與軸承，進(jìn)而降低吸附膜的荷載，確保軸承安全運(yùn)行，從而達(dá)到防止低速碾瓦問(wèn)題的發(fā)生。

3.2 注意事項(xiàng)

(1)可傾瓦軸承的低速碾瓦問(wèn)題多是由于在軸承負(fù)荷分配過(guò)程中出現(xiàn)。通過(guò)對(duì)機(jī)組頂軸油系統(tǒng)進(jìn)行改造，#1、#2軸承抬軸量增加的同時(shí)，#3-#8軸承的負(fù)荷也會(huì)相應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，所以需要關(guān)注各軸承的運(yùn)行效果。

(2)運(yùn)行中及停機(jī)前應(yīng)關(guān)注各軸承壓力的數(shù)值，在可能出現(xiàn)油膜破壞的表象時(shí)，應(yīng)提前制定并采取調(diào)整軸承頂軸油壓力、荷載分配等可行措施，一定程度上降低磨瓦的可能性。

(3)#2軸瓦瓦殼與瓦塊之間的頂軸油連接管原設(shè)計(jì)為普通不銹鋼管鋼性連接，建議將該頂軸油連接管改為金屬軟管， 以提高其抗震性能。但

金屬軟管也存一定的弊端，使用壽命短，一般為五年左右，需定期更換。

(4)汽輪機(jī)停機(jī)惰走過(guò)程中需要加強(qiáng)對(duì)各軸瓦，尤其是#1、#2瓦的金屬溫度下降趨勢(shì)跟蹤。如發(fā)現(xiàn)相關(guān)軸瓦溫度異常升高或下降趨勢(shì)出現(xiàn)異常，應(yīng)及時(shí)調(diào)整凝汽器真空，盡量縮短惰走時(shí)間。

4 結(jié)束語(yǔ)

該電廠(chǎng)原#1、#2軸承未設(shè)計(jì)頂軸油裝置，在運(yùn)5年時(shí)間內(nèi)#1、#2軸承多次出現(xiàn)碾瓦事故，經(jīng)分析研究，采取在高中壓軸承增加頂軸油的措施。通過(guò)頂軸油系統(tǒng)改造，可以有效地抬高高中壓缸軸瓦在低速運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子高度，優(yōu)化軸系數(shù)據(jù)，降低低速碾瓦的風(fēng)險(xiǎn)，提高機(jī)組運(yùn)行安全性；在一定程度下降低了頂軸油系統(tǒng)振動(dòng)大的問(wèn)題，提高了頂軸油系統(tǒng)設(shè)備、零部件的使用壽命，減小了日常維護(hù)工作量。