660MW汽轮机组轴瓦温度异常的分析与处理

马琪翔

摘要：针对某660MW机组投产后启动出现的1号轴瓦温度异常的问题，机组在运时进行了初步分析，停运后结合揭瓦检查的情况，确认了轴承座内存在异物从而导致轴瓦自动调整定位性能差是引起轴瓦温度高的主要原因，对轴承座内铁锈与润滑油高温碳化物的溯源发现，2号机组门杆漏汽在轴封系统中接入點位置不合理，据此提出了清除异物、刮瓦和改接门杆漏汽等消缺措施。措施实施后，机组的轴瓦温度保持在正常水平。

关键词：660MW；汽轮机组；轴瓦温度；异常分析；处理

前言

某电厂一期工程安装了2台660MW燃煤发电机组，汽机型号为N660-25/600/600，是上海汽轮机厂生产的超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机。发电机型号为QFSN-660-2，是上海汽轮发电机厂制造的水—氢—氢冷却三相同步汽轮发电机。汽轮机4个转子分别由5只径向轴承来支承。除高压转子由2个径向轴承支承外，其余3个转子，即中压转子和2个低压转子均只有1只径向轴承支承。5个轴承均采用椭圆瓦，分别坐落在5个轴承座内。2号轴承座位于高压缸和中压缸之间，在2号轴承座内装有径向推力联合轴承，整个轴系是以此为死点向两头膨胀。

1、瓦温异常情况

机组轴系支承简图如图 1 所示。该型机组1号径向轴承由上半和下半壳体、支撑垫块和定位键等组成。轴承壳体内侧设有巴氏合金，通过圆锥销和螺栓联结在一起。轴承金属测温元件采用热电偶。轴承安装在球形座上，这种球面结合，使得轴瓦能按转子的挠度和倾斜程度自动调整定位，使轴颈与轴瓦处在较好润滑状态下工作。

2号机组自2012年2月9日并网运行以来，在供油母管润滑油温度维持在42～46℃的情况下，1号轴承下瓦3个金属温度测点随着机组运行时间的推移逐步升高，瓦温最高值由最初的72℃上升至104℃，并且下瓦金属温度随着机组负荷的变化出现波动，升负荷时下瓦金属温度降低，降负荷时下瓦金属温度升高。

到3月下旬，机组负荷660MW时下瓦温度高点为77℃，机组负荷330MW时下瓦温度高点为104℃，温度变化幅度已达27℃，且每次机组负荷降至330MW运行时，1号轴承下瓦大多会出现了一次瓦温飙升后的回落。

2、初步分析

根据轴承理论，引起椭圆瓦金属温度高的原因可能有轴瓦质量不良、润滑油影响、轴承载荷过大、轴瓦球面自动调整能力差等，下面逐一加以分析。

（1）轴承钨金浇铸质量不良。若轴承乌金浇铸质量不良，结合不佳，存在脱胎现象。当承受动载荷或温度变化时，结合不牢，脱胎现象将进一步加剧。仅由轴瓦质量不良所引起的轴承金属温度高，其轴瓦温度趋势通常是逐渐上升，而不会出现较大幅度的波动。据此推断轴承乌金浇注质量不良不是造成2号机组1号轴承下瓦金属温度异常的主要原因。

（2）润滑油的影响。润滑油温度过高或过低、润滑油黏度不合格、油流量过大或过小、回油不畅、润滑油断油、油质不良或油质恶化、润滑油压力过低或过高、油流中或轴承内存在气体或杂物、顶轴油管逆止阀不严油膜压力下降等，都可使轴承温度升高。轴瓦进油温度高使得高温的润滑油不能将轴承运行过程中产生的热量及时带走，引起轴瓦温度升高。但该机组正常运行时供油温度基本稳定在42～46℃，可以排除润滑油温的影响。瓦块刮伤会造成轴瓦金属温度高，这在新建成投产的机组中较为常见，但2号机组1号轴承瓦温频繁出现飙升，这种不断出现杂质的可能性不大。润滑油流量的影响，主要是机组运行过程中，由于润滑油供油系统故障，如主油泵故障、油系统泄漏、逆止阀不严密，引起润滑油供油压力降低，各轴承进油流量大幅减少。出现这一情况往往是机组所有轴瓦温度均会有一定幅度升高。而不仅仅是某一轴瓦温度升高。因润滑油异常引起的轴承温度高也可以排除。

（3）轴承载荷的影响。转子中心偏差、轴承座温度和扬度变化、轴振动过大、转子受到向下的力过大、转速超过允许值、轴封漏汽引起轴承座标高发生变化等，都可能产生轴承载荷分配不均，引起轴承载荷过大[4]，轴瓦温度升高。尤其是受汽轮机进汽蒸汽附加力的影响，在机组负荷频繁变动时，这一温度变化往往呈现出一定的规律性。2号机组1号轴承下瓦温度与负荷负相关、上瓦温度与负荷正相关，与该厂同型号的1号机组1号轴瓦温度变化呈现出相同的规律性，尽管该型号汽轮机是两侧对称进汽，但在实际运行中，汽流对转子的附加作用力是随负荷变化的，高负荷时汽流对转子向下附加作用力减小、低负荷时向下附加作用力增大。高负荷时转轴中心上浮，轴承负载减轻，下瓦温度降低、上瓦温度升高、工频振幅变大；低负荷时转轴中心下移，轴承负载变重，下瓦温度升高、上瓦温度降低、工频振幅变小。但同型号的1号机组负荷变化时，1号瓦温变化约有5℃。据此判断轴承载荷变化不是造成2号机组1号轴承下瓦金属温度异常的主要原因。

（4）轴承球面自动调整能力。轴承间隙过小或过大、轴承紧力过大、轴承安装偏斜、轴承底座垫片增加的过多、轴承与轴颈扬度不一致，轴承瓦块与轴承座球面之间有杂质等，都可能使轴承球面自动调整定位能力变差。轴承载荷不能均布在整个瓦面，造成局部载荷过高，油膜过薄，从而引起轴瓦金属温度高，情况严重时甚至会出现瓦块局部磨损。瓦块自位能力变差后，需要更大的作用力瓦块才能自位。瓦温飙升，表明该过程油膜急剧变薄，同时油膜内压力也在急剧升高。情况严重时瓦块和轴颈甚至需要碰摩接触后才能自动调整定位，位置调整后瓦块便工作正常，瓦温下降。随着机组负荷的变化，轴瓦在相同的负荷变化条件下对应的温度变化也随之变大。这与2号机组1号轴承表现出的异常状况基本一致，由此推断轴承球面自动调整能力差是引发1号轴承金属温度异常的主要因素。

3、处理及效果

结合前面的分析和揭瓦检查情况，采取如下措施：1号轴承下轴瓦属于轻微受损，修刮后应该可用，但要保持在轴承设计间隙要求之内；若修刮后不能保持在设计间隙要求之内，则需更换新瓦。同时对轴颈采用油石、金相砂纸表面打磨，提高轴颈表面光洁度。彻底清理瓦枕、瓦块球面上的异物。安装时轴瓦紧力按下限调整，保证瓦枕、瓦块球面结合后能活动自如。参照1号机组门杆漏汽接入位置对2号机组进行改接，消除高压缸轴封蒸汽外漏。在瓦面修刮、清理异物、门杆漏汽改接后，机组重新起动。起动后的各阶段，轴瓦金属温度均在正常范围内。机组满负荷660MW运行，2号机组轴封系统参数数值与1号机组接近，高压缸前轴封已无外漏现象，1号轴瓦的温度稳定。机组负荷在300～660MW调整时润滑油供油温度自动控制在45℃，1号轴承下轴瓦金属温度在78～83℃波动，2号机组运行一年来，未再出现轴瓦温度偏高或温度波动幅度过大的现象。

4、结束语

汽轮机轴承金属温度异常升高，往往是乌金磨损、碾压的前兆，在发现轴瓦温度异常现象后，应在加强运行监视，尽快寻找机会停机检查处理，避免发生汽轮机烧瓦弯轴的恶性事件。引起轴瓦金属温度高的原因很多，实践中需依据轴承原理并结合现场情况具体分析后确认原因，采取相应对策，降低轴承金属温度，确保汽轮机组的长期安全稳定运行。

参考文献

[1]吴仕芳.新一代超超临界660MW汽轮机的设计开发[J].华东电力，2010，38（11）：1775-1780.

[2]戴其兵，傅行军.大型汽轮发电机组标高对轴承载荷的影响[J].江苏电机工程，2008，27（2）：64-66.

（作者单位：菏泽永恒热力有限公司）