成功破解汽輪機推力軸承磨損難題
2012-04-11馬鞍山當涂發電有限公司2號汽輪機組為哈爾濱汽輪機廠有限責任公司采用日本三菱重工業公司技術制造的CLN660-24.2/566/566型單軸、三缸、四排汽、反動凝汽式、一次中間再熱式超臨界汽輪機。推力軸承位于前軸承座內，為單獨結構的滑動式自位節能型推力軸承，推力瓦塊總面積（單側）1364cm2，工作面、非工作面各有八塊構成，每塊推力瓦塊面積170.5cm2，推力軸承Z大荷載約40000Kg，機組設計推力為7000Kg。該機組自2008年12月投產以來，汽輪機推力軸承多次磨損。本文對推力軸承磨損進行分析的基礎上，介紹了檢查與處理方法。
一、磨損情況與前期檢查處理
2號汽輪機推力軸承磨損均為工作面瓦塊，每次磨損都發生在出油側，Z大磨損量達3mm，同時磨損面存在局部疑是電腐蝕現象。機組正常運行時，高中壓缸左右膨脹偏差超過1mm（1.2mm），瓦溫較高，達到65℃左右，軸向位移逐漸增大，隨著運行時間的增加，瓦溫、軸向位移均超標準要求，機組被迫停機。停機檢查發現：推力軸承工作面瓦塊均有不同程度的偏斜磨損現象，磨損量Z大4mm左右。檢查油系統及軸承相關數據，發現油系統母管油壓偏低，潤滑油壓為0.088MPa，低于正常運行要求的0.10~0.15MPa要求；瓦塊活動靈活，不存在卡澀現象。檢修過程中，采取以下措施：1）通過擴大推力軸承工作面進油節流孔板直徑，加大工作面進油量；2）對瓦塊進油進行油囊修刮，改善進油狀況；3）增加瓦塊內弧進油口；4）調整瓦塊之間間隙，盡量減少進油槽泄油量；5）更換大功率潤滑油泵；6）更換射油器，增大潤滑油壓及油量；7）主機油系統漏點消除等措施對油系統進行改進，潤滑油壓提高到0.13MPa。
通過上述采取的措施，雖然取得一定效果，但仍沒有從根本上解決瓦塊磨損情況。從運行參數看，機組運行參數正常，機效良好。通過對實際運行的推力計算，實際軸向推力遠未達到設計極限，初步排除了因軸向推力過大而造成的瓦塊偏磨原因。為了徹底查清磨損原因，專業人員加強對運行數據的收集和分析，通過平時缸脹數據觀察，當高中壓缸左右膨脹偏差超過1mm時，同時發生磨瓦現象，為查清缸脹趨勢，在2011年11月及12月兩次停機后，分別對前軸承箱收縮進行了監測。兩次監測數據顯示：1）、前箱在收縮過程中，機頭端向右側偏斜約0.20mm，結合推力瓦磨損過程中，缸脹Z大偏差右側大于左側1.2mm。從DCS歷史站調取機組啟動過程中前箱膨脹數據看，發現啟動過程中左右膨脹過程局部出現偏差2.2mm的偏差。判斷前箱在膨脹過程中有向左側偏斜現象。造成此現象的原因初步分析為：通過定中心梁傳遞到前箱的推力不均，造成汽缸左右膨脹不均。2）、監測數據顯示前箱左側在收縮過程中有間斷向前突然脹出現象，收集停機過程中前箱收縮趨勢，證實此數據真實有效，說明前箱收縮過程中受到向機頭方向的推力。導致前箱前后移動的力，主要來自于汽缸熱脹冷縮過程中通過定中心梁傳遞的推力或拉力。停機過程中，正常情況下，前箱受到定中心梁傳遞的來自于汽缸收縮而產生的拉力而回縮，此推力的存在說明高中壓缸在停機收縮過程中受到了向機頭方向的推力，分析認為，此力Z大的可能是來自于與汽缸連接的管道應力。結合以往檢修過程中，曾經在拆卸中壓導汽管連接法蘭螺栓過程中，存在法蘭錯口，螺栓被法蘭憋死的現象，再結合2號機2號高調門振動，導致油動機連接螺栓頻繁斷裂的現象，說明過大的管道應力是存在的。
二、檢查與處理
2011年2月，2號機按計劃進行中修，為徹底查清造成#2機推力軸承頻繁磨損的原因，重點對推拉裝置，汽缸、軸承箱及軸頸揚度，汽缸及軸承座洼窩，管道應力，軸系中心等進行了檢查，發現并處理了以下問題。
2.1、前軸承箱及滑銷系統檢查與處理解體前測量前軸承箱有關數據，發現高中壓缸調端A排側貓爪聯系螺栓壓板無間隙，角銷與前箱左右均0.02塞尺不進，前軸承箱與臺板間隙超標，前部Z大間隙0.55mm，前箱左側前揚1.88mm/m，右側前揚1.62mm/m，整體揚度超標。吊出高中壓外下缸，重新研磨前軸承箱與臺板接觸面積，按#1軸頸揚度調整前箱縱向水平至合格范圍，重新調整滑銷系統間隙至合格范圍。
2.2、吊高中壓外下缸過程中重點監視了高中壓缸底部管道割口前后及管道焊接前后的高中壓缸外缸水平。管道割口前后外缸水平變化較大，割口前汽缸整體向A排揚，割口后汽缸橫向水平符合規范要求，管道焊接后，復測高中壓外缸水平符合要求。
2.3、汽缸及軸承座洼窩檢查與處理解體時高中壓轉子相對于#2中壓持環中心偏A排0.45mm,
相對于高壓持環中心偏A排0.275mm。說明高中壓缸整體偏向B排。軸系找中結束后汽缸及其內部部套按轉子重新找中，消除汽缸洼窩偏移。
2.4、高中壓平衡管檢查高中壓過橋至高壓排汽的平衡管與汽缸連接環焊縫脫焊，管道在汽流頂托下向缸外側移動達90mm，導致過橋處蒸汽大量進入高排。平衡管重新焊接復位。
2.5、管道應力檢查與處理
2.5.1、中壓導汽管法蘭錯口拆卸中壓導汽管過程中，B側中壓導汽管法蘭錯口，連接螺栓無法拆除，割開該段中導法蘭，回裝中重新焊接，消除導汽管對汽缸的應力。
2.5.2、高中壓下缸連接管道檢查與處理高中壓外缸水平在割管前后的變化，說明下缸管道對汽缸存在很大的應力。割管后，檢查管口錯位情況，下述管道存在偏斜現象，四抽管道偏B排10mm，偏電機端3mm，三抽管道偏B排10mm，偏電機端5mm，回裝時，通過支吊架調整消除。A排高壓導汽管偏A排6mm，B排高壓導汽管偏B排6mm，設計冷拉值為16mm，雖冷拉值偏小，但考慮到管道已經熱態運行過且兩側對稱，重新焊管時對冷拉值不再調整。A排高壓排汽管偏調速端5mm，偏B排25mm，B排高壓排汽管偏調速端5mm，偏B排22mm，焊管時通過調整高排母管上的限位支架及其它彈簧支架消除高排管道偏斜，限位支架調整量約為50mm。
2.6、為保證推力軸承瓦塊的充分潤滑，對推力軸承進行換型。在破解推力軸承磨損難題的過程中，當涂發電公司黨政工團齊上陣，組成專題攻堅小組，參與過程問題發現和數據記錄，為解決問題提供了重要的數據參考，在攻堅小組中80%是中共黨員，他們嚴格嚴以律己，精心監控分析，潛心查找問題原因，經過艱苦的連續作戰，終于化解了這一影響企業經濟效益的難題。造成2號機推力軸承頻繁磨損的原因是復雜的，是多種因素綜合作用造成的，但從多次研究分析及處理結果，得出的結論：推力軸承偏磨現象，應該定性為“偏載性磨損”。通過中修，消除了上部B側中壓導汽管法蘭錯口，上半高中壓平衡管高壓端焊縫裂開，平衡管上抬等缺陷。利用吊高中壓下缸檢查前軸承箱的機會，重新研磨前箱與臺板接觸面積，調整前箱水平，使前箱與1號軸頸揚度一致，消除汽缸洼窩偏斜，前箱上翹，貓爪及前箱角銷脹死等缺陷，高中壓下缸連接管道重新焊接過程中，檢查、核對管道偏斜及冷拉值，通過調整支吊架，消除高壓排汽管偏斜，減少管道熱膨脹應力對汽缸的影響。針對磨損面存在電蝕現象，為消除轉子軸電流的影響，在發電機前軸頸處增加一路感應碳刷，并增加獨立接地網。
2011年3月25日，經過四十多天的檢修，2號機組B級檢修如期竣工，開機一次成功，汽缸膨脹均勻，推力瓦溫、軸向位移穩定正常，推力軸承磨損現象消除。檢修后的2號機組保持連續在網運行，供電煤耗下降了3克/千瓦時，滿負荷水平大幅提升，日發電量按連創新高。