李云飛

　　摘　要：軸承軸瓦溫度是表征汽輪機運行狀態(tài)的重要參數，本文通過國電開遠發(fā)電有限公司7號汽輪機2號軸承軸瓦溫度高的處理經過介紹，闡述了低壓缸水平偏移對2號軸承軸瓦溫度的重要影響，對處理類似故障具有一定的借鑒意義。

　　關鍵詞：汽輪機；軸瓦溫度；處理及探究

　　1　機組介紹

　　國電開遠發(fā)電有限公司7號機組為上汽廠生產的引進型N300—16.7/538/538型亞臨界、一次中間再熱、高中壓合缸汽輪機。整個軸系包括高中壓轉子、低壓轉子、發(fā)電機轉子，各轉子之間用剛性聯(lián)軸器連接，共有6個軸承，其中1、2號軸承為高中壓轉子前后軸承，3、4號軸承為低壓轉子前后軸承，5、6號軸承為發(fā)電機前后軸承。機組2007年投入運行以來，汽輪機2號軸承軸瓦溫度一直偏高，2009年機組大修中對軸瓦潤滑油路、軸瓦烏金接觸面進行了檢查處理，對瓦枕接觸面進行了研磨，對軸瓦溫度測量通道進行了檢查并更換了溫度探頭，機組軸系中心按照上汽廠說明書要求進行調整，但機組啟動后2號軸承軸瓦溫度仍然偏高；2011年機組B修中又對軸系中心進行復查、調整，數據如下：低壓轉子比高中壓轉子高0.01mm，高中壓轉子向鍋爐側偏移0.04mm，下張口0.13mm，鍋爐側張口0.085mm。機組啟動后的數據為：汽輪機轉速600轉/分鐘時2號軸承溫度為59.7℃/53.8℃（鍋爐側、升壓站側），軸瓦溫度差為5.9℃；轉速升到2040轉/分鐘時軸瓦溫度差上升為85.7℃/53.8℃（鍋爐側、升壓站側），軸瓦溫度差為31.9℃；轉速升到3000轉/分鐘定速后，2號軸承溫度為93℃/60.6℃（鍋爐側、升壓站側），軸瓦溫度差為32.4℃，機組帶負荷運行一段時間后，2號軸承鍋爐側軸瓦溫度逐漸升高到了103℃，升壓站側溫度66℃，溫度差37℃。

　　通過以上數據可看出汽輪機2號軸承軸瓦溫度明顯比3號軸承軸瓦溫度要高，表明2號軸承軸瓦動載荷明顯比3號軸承大，2號軸承鍋爐側和升壓站側軸瓦動載荷分配不均：鍋爐側軸瓦載荷大，升壓站側軸瓦載荷小。

　　2　故障分析及診斷

　　雖然在7號機組大修中進行全面檢查，又在2011年機組B修中進行調整，但處理效果均不理想，迫使我從相關影響汽輪機軸瓦溫度的理論上進行分析，查找問題的根源。歸納而言2瓦軸承座被加熱、凝汽器通循環(huán)水、低壓缸外缸金屬溫度變化三個因素Z有可能導致該機2號軸承軸瓦溫度高。

　　2.1　2號軸承座被加熱的影響：對引進型300MW汽輪機而言，由于采用高中壓合缸技術，2號軸承處于中壓缸排汽口的包圍之中，中壓缸缸體與2號軸承座之間距離狹窄，2號軸承座受中壓軸封漏汽和汽缸輻射熱影響較大。據有關文獻資料表明2號軸承座冷態(tài)與熱態(tài)相比溫度變化量可達41℃，標高變化量可達0.4mm。若冷態(tài)軸承檢修時對此因素考慮不足，機組啟動后2號軸承載荷將會逐漸加重，導致軸承溫度逐步升高。同時會減輕相連的3號和1號軸承動態(tài)載荷，嚴重時還會導致1號、3號軸承油膜失穩(wěn)。對由于軸承座被加熱導致軸瓦載荷增加而使軸瓦溫度升高的故障而言，軸承兩塊下瓦（鍋爐側、升壓站側）的溫度都應高，而不應該出現(xiàn)一塊瓦溫度103℃，另一塊瓦溫度才66℃的情況，因此2號軸承座被加熱并非導致該機2號軸承兩塊下軸瓦溫度偏差大的主要因素。但如果中壓缸軸端汽封漏汽大和中壓缸缸體保溫不好，會導致2號軸承座熱態(tài)標高比冷態(tài)有明顯的上升，從而加大2號軸承兩塊下軸瓦溫度偏差。

　　2.2　低壓缸外缸金屬溫度變化的影響：引進型300MW汽輪機低壓缸外缸缸體與3號、4號軸承座相連為一體，當低壓缸外缸的標高發(fā)生變化時，會對3號、4號軸承座的標高產生影響。由于低壓缸外缸缸體外形尺寸和質量非常大，整體剛度小，當缸體金屬溫度變化時，缸體整體剛度也會有明顯變化，缸體金屬溫度升高，缸體剛度下降，整個低壓缸外缸在重力作用下向下變形，導致低壓缸外缸和低壓缸軸承下沉，低壓缸外缸缸體和低壓缸軸承的標高下降，低壓缸軸承動載荷降低。當低壓缸外缸缸體金屬溫度下降時，缸體剛度增強，低壓缸外缸缸體和低壓缸軸承標高下降量減小，低壓缸軸承的動載荷相應有所增加。當低壓缸外缸缸體金屬溫度一定時，則低壓缸外缸缸體和低壓缸軸承座的標高也相對穩(wěn)定。

　　由于低壓缸外缸金屬溫度與汽輪機排汽溫度相對應，當凝汽器真空變化不大時汽輪機排汽溫度變化也較小，則低壓缸外缸金屬溫度變化也不大，不會導致低壓缸外缸及3、4號軸承標高冷、熱態(tài)發(fā)生大幅變化從而影響到2號軸承軸瓦溫度。

　　2.3　凝汽器通循環(huán)水的影響：該機低壓缸外缸與凝汽器外殼通過金屬膨脹節(jié)進行聯(lián)接，當凝汽器在通入循環(huán)水后發(fā)生垂直方向的標高變化和水平方向的位移時會使低壓缸外缸發(fā)生相應的變化。同時由于2、3、4號軸承座與低壓缸外缸連接為一個整體，當低壓缸外缸在大氣壓力、循環(huán)水管作用力的作用下發(fā)生變形和位移時會對2、3、4號軸承標高和轉子軸頸與軸瓦左右相對位置產生影響，進而影響軸承動載荷。根據文獻資料介紹，國產300MW汽輪機冷態(tài)時，當凝汽器通循環(huán)水后3、4號軸承標高下降量可達0.05mm；從凝汽器通循環(huán)水、抽真空、沖轉、暖機、升速至帶負荷過程中，低壓缸調閥端向升壓站側Z大水平偏移量可達0.1mm，勵磁端向鍋爐側Z大水平偏移可達0.25mm。

　　由于2號軸承軸承箱與低壓缸連接成一個整體，因此低壓缸調閥端的水平偏移會使2號軸承隨之偏移，導致2號軸承下部2塊可傾瓦塊動載荷出現(xiàn)偏差，機組運行中會出現(xiàn)兩塊瓦溫度偏差大。這與7號汽輪機2號軸承兩塊下瓦的軸瓦溫度情況吻合。為驗證該機低壓缸在凝汽器通入循環(huán)水后是否會發(fā)生水平偏移，我對7號汽輪機低壓缸通循環(huán)水后的偏移量進行實測，數據如下：

　　試驗證明7號汽輪機凝汽器通循環(huán)水后2號軸承座往升壓站側發(fā)生了0.14mm的偏移，這與2號軸承鍋爐側軸瓦溫度比升壓站側軸瓦溫度高的現(xiàn)象是一致的。

　　通過以上分析可知導致該機2號軸承軸瓦溫度高的主要原因是：低壓缸調閥端在凝汽器通入循環(huán)水后發(fā)生了0.14mm的水平偏移，導致2號軸承座也發(fā)生水平偏移，致使鍋爐側的載荷大于升壓站側的載荷。

　　至于為什么處于同一軸承室內的3號軸承的顯示的軸瓦溫度偏差不大，是由于2、3號軸承結構形式不同（3號軸承軸瓦為橢圓瓦，2號軸承軸瓦為可傾瓦；3號軸承潤滑油量比2號軸承潤滑油量要大的多）。雖然溫度顯示偏差不大，但在機組檢修中已發(fā)現(xiàn)3號軸承下瓦鍋爐側的摩擦痕跡要比升壓站側明顯，因此可推斷3號軸承實際上也發(fā)生了水平偏移。

　　3　處理措施及實施效果

　　要減小低壓缸在凝汽器通循環(huán)水后的水平偏移量，必須減小低壓缸前后端的定位銷間隙。由于測量和調整該定位銷間隙只有在解體汽輪機后才具備條件，因此在2012年機組C修中僅僅對2號軸承靜載荷進行了初步調整（將鍋爐側下軸瓦墊子厚道減薄0.2mm，從而將2號軸承鍋爐側下軸瓦向鍋爐側偏移0.14mm，同時向下降低0.14mm，以減輕鍋爐側下軸瓦的動載荷）。

　　機組投入運行后2號軸承Z高點溫度下降了10℃，兩塊下軸瓦溫度差比調整前減小了5℃；機組帶一段時間負荷后2號軸承標高熱態(tài)上升較為明顯：鍋爐側下軸瓦溫度的溫度值比剛開機時的溫度值升高了11℃，說明中壓缸軸端汽封漏汽和汽缸熱輻射對2號軸承座有較為明顯的加熱作用。

　　4　結論

　　7號汽輪機2號軸承下軸瓦溫度高的原因是低壓缸調閥端在凝汽器通入循環(huán)水后發(fā)生了0.14mm的水平偏移，導致2號軸承座也發(fā)生水平偏移，致使鍋爐側下軸瓦的載荷大于升壓站側下軸瓦的載荷。

　　要進徹底降低7號汽輪機2號軸承鍋爐側下軸瓦溫度、消除鍋爐側與升壓站側下軸瓦溫度差，必須在機組大修時對低壓缸調閥端定位銷間隙進行調整，盡量減小定位銷間隙。同時還要合理調整中壓缸軸端汽封間隙，且要加強中壓缸排汽口保溫質量，以減少中壓缸軸端汽封漏汽、中壓缸輻射熱對2號軸承座的加熱作用。

　　文獻

　　[1]軸承動態(tài)標高變化引起的轉子油膜失穩(wěn)的試驗研究汽輪機技術2003年2月

　　[2]300MW汽輪機低壓缸和低壓缸軸承標高變化規(guī)律的試驗研究熱力發(fā)電2003年12期

　　[3]N300MW汽輪機組低壓缸偏移規(guī)律與機理試驗研究汽輪機技術2001年8月