电厂运行中轴承轴瓦温度异常的处理措施探究

电厂运行中轴承轴瓦温度异常的处理措施探究

龚剑

华电国际电力股份有限公司奉节发电厂  重庆  404600

摘要：本文以某电厂 2×640 MW #1机汽轮发电机组为例，分析了其汽轮机的运行现状，探究其轴瓦温度过高的原因，并提出解决措施，供相关人员参考。

关键词：汽轮机；轴承；轴瓦乌金；标高

1引言

汽轮机组在运行中，轴瓦温度过高，威胁轴承的安全，轻者可能造成轴瓦乌金损坏，重者可能会引起动静部份碰摩造成汽轮机事故，保持轴瓦温度在正常范围内，是汽轮机安全正常运行的一个至关重要的方面。当轴瓦温度不正常升高时，会导致汽轮机正常运行出现问题。有的电厂采取停机后整体更换新轴瓦，或者改变轴瓦形式使轴瓦运行中温度降到正常范围内[1-2]；有的电厂通过采取修刮乌金、调整轴瓦安装间隙[3]、改善供油条件、优化运行方式等手段处理了轴承温度高的问题。因此通过对汽轮机轴系轴瓦温度高分析，并及时采取有效措施才能及时地排除故障。

2某电厂机组概况

某电厂 2×640 MW 汽轮机组由北京北重汽轮发电机有限责任公司及法国阿尔斯通合作生产，机组型号为DKY4-4N41B 型超临界一次中间再热、单轴、四缸四排汽、反动式、纯凝汽式汽轮机 ，高中压缸采取合缸布置（DK：凝汽式汽轮机；Y：一次再热；第 1 个 4：四缸；第 2 个 4：四排汽；N41B：低缸编号）。机组采用模块化设计，汽轮机包括 1 个反向单流的高压模块，1 个分流的中压模块，2 个分流的低压模块。整个汽轮发电机组的 5 根转子配有 7 个支撑轴承 （其中 #2 轴承为推力-支撑联合轴承）。

#1-6 支持轴承为椭圆瓦轴承，椭圆瓦轴承单侧进油，润滑油经过轴承节流孔进入轴瓦冷却和润滑轴承后从轴瓦两侧泄出，为了加大对轴瓦的冷却上瓦中间位置开周向槽。#2 轴承是支持推力联合轴承，组合式推力及支持轴承向轴承座壳体方向传送轴向推力及承受转子的重力，靠推力轴承来承受蒸汽作用在转子叶片上的剩余轴向推力，并确定转子的轴向位置。轴承的工作情况主要依据轴承的金属温度、轴承进、回油温度、轴承振动、轴系的稳定性等指标来衡量。

3轴承运行现状

2021 年 2 月 8 日，因 #1 机运行过程中#2 轴承 #1点温度最高到 99.8 ℃，停机后对 #1 机组 #2 轴承解体检查，只是发现#2瓦机头侧接触较重而电机侧接触较轻，因时间紧迫只是对轴瓦乌金做了简单修刮。2 月 11日开机升速过程中 #2 瓦温度正常，21:32，负荷最高至 598.57 MW，#2 瓦 1 点温度 93.27 ℃、2 点温度 78.93 ℃。23:06，负荷降至 445 MW 左右，#2 瓦1 点温度逐渐爬升，#2 点温度基本稳定在 80 ℃左右。但自 12 日 15:00 左右，#2 瓦 1 点温度逐渐对负荷升降非常敏感，轴瓦温度随负荷变化趋势见表 1。

表1 机组负荷与 #2 轴承点温度变化趋势

因轴承设计金属温度正常运行过程中不超过 90 ℃，但轴承巴氏合金材料允许在 112 ℃以下长期运行，径向轴承温度报警值整定为稳定值 +10 ℃（即100 ℃）。#2 轴承 1 点最高温度达115.55 ℃，远大于报警值，如轴承金属温度超过 120℃，则将会引起机组跳闸。很多事件表明，导致机组保护动作停机的原因中，推力轴承温度升高的因素占据了很大的一部分。对推力轴承温度升高问题的解决不恰当将会导致无法预料的其他连锁反应，从而对安全生产和经济效益起着严重的负面作用。

4轴瓦温度异常分析

该电厂2#轴承属于椭圆瓦轴承，在轴瓦表面覆盖着一层巴氏合金，如果运行中温度过高或轴瓦所受应力异常超过一定极限时，巴氏合金会出现变形或脱胎。轴承在正常工作时，轴瓦与高速运转的转子之间会建立一层油膜，油膜起着承载、润滑与冷却轴颈的作用。在运行中，油膜的成功建立是轴承正常工作的重要保证。影响油膜建立的因素有很多，包括润滑油的油质与油温、润滑油的进油量大小，轴瓦与转子之间的间隙（顶隙、侧隙、接触角等）、轴承内润滑油的保压能力等。除此在外，2#轴承与高中压缸的轴封相邻，不排除轴封漏气较大时对轴承轴瓦温度的影响。

4.1  分析润滑油油质与油温对轴瓦温度的影响

润滑油的油质影响油膜的建立，在运行中经常会出现例如润滑油颗粒度不合格等情况。经过调查发现，该厂会定期对润滑油进行取样分析，同时该机组长期使用外接滤油机对润滑油进行过滤，并未发现润滑油油质出现问题。

4.2  分析润滑油油温对轴瓦温度的影响

在机组运行中，运行人员时刻对润滑油温进行监视，保证润滑油温在正常许可范围内。同时，通过查看上表内2017年12月25日与2017年12月26日两日的运行数据可以看出，润滑油进油温度一直处于41℃左右，属于正常运行温度范围。

4.3  分析高中压缸处轴封漏气对轴承温度的影响

当2#轴瓦出现温度高情况时，该厂检修人员多次对2#轴承周边环境进行检查，并使用点温枪测量中压缸侧轴封处温度，未发现明显异常现象。

4.4  分析润滑油进油量对轴承温度的影响

润滑油进油量影响油膜建立的质量，在机组建造时，润滑油进油量由电力设计院规定，一般不进行改动。通过查看该机组检修历史记录发现，该机组曾出现1#轴承轴瓦温度高现象，在经过与厂家沟通后，分别对2#、1#轴承进油孔内径进行的调整，增大1#轴承进油量，降低2#轴承进油量，试图降低1#轴承轴瓦温度，但是调整后未达到预期效果。后续调查发现是该厂2#、1#轴承轴瓦温度测点接反所致，所以实际的瓦温高应是#2瓦，经厂家同意后扩大了#2轴承进油节流孔但仍未达到预期效果，说明#2轴瓦瓦温高不是轴承进油量偏小的原因。

4.5  分析轴瓦标高对轴瓦温度高的影响

众所周知轴承标高会影响汽轮机轴系的负荷分配，该机组1#轴承上次检修中曾有过中心调整，将1#轴承整体抬高0.17 mm，以减小#2瓦的载荷，但机组运行后发现#2轴承轴瓦温度变化不如预期明显，怀疑转子载荷分布不均导致轴承轴瓦变形，导致轴承内油膜质量差，无法有效地对2#轴承轴瓦进行冷却，从而造成2#轴承轴瓦温度偏高现象。

5轴承检修策略

因 #2 轴瓦翻瓦检查及 #2 油档积炭清理检修工作需要，将高压下缸与 #2 轴承座间的保温全部拆除，开机前保温恢复不彻底，同时鉴于中压缸后轴封漏汽严重，轴承箱底板与台板基础有 140 mm 高度缝隙，泄漏的蒸汽沿此缝隙漏入并加热轴承座下部，#2 轴承座前端相对温度偏高[4]，造成 #2 轴承座前侧抬升，转子在#2轴瓦内受力不均前端负荷重而后端负荷轻，虽然说该轴承属于球面瓦有一定的自我调心能力，但轴瓦自位能力达到极限，从而使 #2 瓦前侧负荷偏重。同时，汽轮机加负荷时正向推力增大，加剧 #2 瓦前侧温度上升。

鉴于高压缸轴封泄漏蒸汽窜入 #2 轴承座底部并造成 #2 轴承座台板底部温度升高，受热膨胀导致球面轴承运行过程中失去自位能力。重新检查原有保温层，对存在破损的保温层进行规范整治，在汽缸保温与轴承座之间插入复合隔热板固定进行硬性隔离，建立有效的隔热保温措施。此次处理后，基本将泄漏蒸汽与 #2 轴承座下部完全隔离。通过 24 日上午对 #1 机高压缸部保温与轴承座底部漏汽的处理， 运行过程中#2 瓦 #1 点温度显著改善。至 26日下午 14:30#1 机组 #2 轴瓦温度趋于正常，#2 瓦 1点温度基本稳定在 85 ℃以下。特别是 #2 瓦前、后测点 1 点与 2 点温差，已从前期的 5 ℃缩小到 2 ℃左右。而且在汽轮机加减负荷过程中#2轴瓦金属温度基本不受影响，该问题已得到彻底根治。

6结语

在汽轮发电机组运行中，需要对各种各样的数据进行实时监测，轴承轴瓦温度只是其中一项数据。不论遇到哪一项数据发生异常，运行都不能对其忽视，重大的安全问题往往是由一个个微不足道的隐患产生的，力图确保各项监测数据正常，深挖问题出现的本质原因从源头上解决问题才是汽轮发电机组设备平稳、安全运行的重要保障。

参考文献

[1]陈喆,张凯,汤忠滨.润滑油管路设计对轴瓦温度的影响及预防措施[J].中国设备工程,2020(05):110-112.

[2]邱化海,李峰,景豹.某335MW机组启动过程中烧瓦事故原因分析及处理[J].华电技术,2018,40(03):21-23+77.

[3]杨烨.1000 MW超超临界机组低压缸瓦温度异常分析[J].设备管理与维修,2017(01):37-38.

[4]陈华桂,秦惠敏,戴兴干.660MW汽轮机组轴瓦温度异常的分析与处理[J].江苏电机工程,2014,33(02):75-78.