600mw汽轮机组瓦温异常分析

600mw汽轮机组瓦温异常分析

神华广东华亭发电有限公司拥有5台600吨亚临界、一次中间加热、四个发动机和四个驱动器、四个驱动器和四个辅助电机。汽轮机的型号是N600-16.7/537/537。该型号汽轮机组包括发电机和集电环共有11个轴承,位于低压缸端部的6号、7号、8号轴承为同型号轴承,均为圆柱形轴承。自机组投产以来,几台机组的6号轴承曾经出现瓦温过高的问题,严重影响机组安全运行,技术人员对6瓦瓦温过高的原因进行了深入分析,并在检修工艺上进行针对性改进,最终解决了6瓦运行瓦温偏高的问题,为同类型机组的轴瓦检修提供了可供借鉴的经验。1轴瓦与圆管之间的配合面该型号汽轮机低压部分的轴承座与低压缸连成一体,由于低压外缸本身刚度较差,决定了低压轴承座内的轴承标高,将随着真空变化引起的低压缸变形而有所变化。6号轴承是圆柱轴承,下部由3块垫铁支撑于轴承座内,左右两块垫铁与中心线呈45度角,在垫块与轴承体间装有调整垫片,可以移动轴承位置,使转子在汽缸内精确定位。当转子中心变化引起轴颈倾斜时,轴瓦随之转动,自动调位,保持沿轴颈方向与轴瓦的间隙不变,这就要求轴瓦球面和球面座之间的球形配合面接触非常好。由于圆柱形轴承是单油楔轴承,因此油膜稳定性较差,并且由于轴瓦结构原因,一旦有异物进入轴瓦楔形间隙将会卡在轴颈与轴瓦之间,造成轴颈的损伤。2瓦温最高的因素亚临界600MW汽轮机6瓦在机组的各轴瓦中往往瓦温最高,甚至经常高于生产厂家给出的正常工作温度范围(90度以内),这是由多种因素造成的,下面分别予以分析。2.1低压号转子的zea按照该型号汽轮机厂家的设计理念,汽轮机的转子轴系在找中心工作完成后呈向下弓形(如图2所示),低压Ⅰ号转子处于整个轴系标高的最低点,在整个轴系各转子通过联轴器连接起来后,低压Ⅰ号转子两侧的几根转子均会对低压Ⅰ号转子产生与转子扬度方向相反的作用力,该作用力的垂直方向分力会加重支撑低压Ⅰ号转子的5瓦、6瓦的载荷,使5瓦、6瓦在支撑低压Ⅰ号转子的同时,承受更多的载荷。由于该型号汽轮机的5瓦型式是上半圆柱形,下半为两块可倾瓦,在下半两轴瓦背部与支块之间设有28条润滑油冷却油槽,因此润滑油可以更好地对轴瓦进行冷却,5瓦运行瓦温可以保持在50度左右。6瓦作为圆筒瓦,润滑油冷却效果要比可倾瓦和5瓦这种结构型式差,在负载偏重的情况下,瓦温容易偏高。2.2轴瓦自位调整6瓦作为圆筒瓦,靠轴瓦垫铁与轴承支座之间的相对滑动实现轴瓦自位,如果轴瓦自位不良,就有可能造成轴瓦单侧负载过重,从而造成瓦温升高。而轴瓦的自位能力与多种因素有关,主要包括以下几点:(1)轴瓦垫铁球面与球面座的结合面粗糙度:通常厂家图纸要求这两个球面的粗糙度Ra达到1.6μm,但是实际往往难以达到,由于粗糙度增大将使两球面之间的摩擦系数增大,在轴承载荷不变的情况下,两球面之间的摩擦力增大,从而造成轴瓦的自位能力下降。另外,在运行过程中,由于润滑油油质中的微小颗粒进入垫铁与球面座的结合面,造成两个球面在相对移动过程中发生卡涩或者产生毛刺,将影响轴瓦转动自位。(2)亚临界600MW汽轮机低压轴承座呈向缸体内部伸展的悬臂结构,受低压缸变形影响大,排汽温度、低压轴封蒸汽温度、凝汽器真空、循环水出水温度等因素的变化均会造成低压缸不同程度的变形,从而造成轴承座的变形,影响轴瓦垫铁与轴承座之间的接触。台山电厂某台汽轮机C级检修后启动,冲转至2370转中速暖机时,6瓦温度上升至72.1℃/92.5℃(前后两个测点),如图4所示,图中细实线、粗实线分别为轴瓦前后两测点温度,虚线为汽机转速。考虑到轴瓦轴向前后两个测点的温差较大,为了使轴瓦自位调整,运行人员将机组打闸。在机组打闸后重新挂闸瓦温仍然居高不下,所以决定停机检修。处理方法:6瓦上半揭开后,轴颈未发现异常,测量轴颈扬度为向发电机端扬0.075mm/m,轴瓦中分面扬度为向发电机端扬0.40mm/m,轴瓦扬度与修前数据(0.12mm/m)相比变化较大。对6瓦下半的位置进行调整后,6瓦扬度为0.08mm/m。机组重新启动,2370r/min时瓦温84.1℃/76.2℃,在定速3000r/min后稳定在82.6/84.2℃。2.3轴瓦乌金与转子半干由于润滑油套装油管路内部焊渣问题,加之圆筒瓦自身排污能力较差,6号轴颈在投产以后曾经几次出现轴颈表面划伤的事件。在机组运行过程中,轴颈损伤会造成油膜泄油量增大,轴瓦乌金与转子发生半干摩擦,使得轴瓦乌金温度升高。台山电厂某台机组大修后启动6瓦瓦温偏高,最高到91度,一个月后瓦温升高至97度,并且还有升高趋势,不得不开启顶轴油泵运行。两个月后利用机组停机对6瓦解体检修,发现6号轴颈有多条沟槽。由于这些沟槽造成油膜承载能力下降,轴瓦乌金与转子半干摩擦,造成轴瓦温度升高。处理方法:以未损伤区域为基准对轴颈补焊,并对轴瓦乌金进行修刮,保证轴颈与轴瓦乌金的接触面积。轴瓦检修工作完成后,做抬轴试验检查抬轴量能否达到0.06至0.08mm,确保转子在启动过程中可以形成稳定油膜。36降低6瓦运行温度的措施在分析了6瓦运行温度高的原因后,为降低6瓦的运行温度所应采取的措施应从以下几方面考虑:调整大修中轴系各转子的扬度、改善轴瓦的自位能力、防止轴颈磨损。3.1各轴瓦负荷分配与安装时的影响在汽轮机经过一个大修周期的运行过程中,由于受到与低压缸一体的轴承座变形、基础沉降等因素的影响,各轴瓦的负荷分配与安装时相比会产生较大变化,包括6瓦在内的各轴瓦的瓦温也会发生变化,大修过程中调整汽轮机轴系中心时,除了将各转子联轴器中心值调整至制造厂要求的范围内,还应将各转子的扬度恢复到设计扬度,以保证整个轴系各轴瓦的负荷分配达到设计的合理值。3.2垫铁与轴承座的接触面必须是表面粗糙度轴瓦垫铁与轴承座的接触表面应非常光滑,实际由于加工质量及运行后的润滑油质原因往往很难达到理想的光洁度,但是接触表面越光滑则轴瓦的自位能力越好,所以检修过程中应尽量降低接触面的表面粗糙度。同时应检查垫铁和轴承座接触面上的每平方厘米上有接触点的面积是否占整个球面的75%以上。检修时应去除垫铁和轴承座接触表面的毛刺,沟痕做打磨过渡。如果接触面积及光洁度不满足要求,特别是在轴瓦的位置进行调整之后,需要以轴承座支撑面为基准对垫铁表面进行修刮、研磨、抛光。3.3润滑冲洗系统为防范不合格的润滑油进入轴瓦磨损轴颈,技术人员进行了长期的摸索,不仅在机组启动前保证油质合格,而且在润滑油进入轴瓦前就已经对整个系统进行了彻底冲洗,防止系统中残留杂质随润滑油进入转子和轴瓦的间隙。采用在汽轮机检修后进行分阶段润滑油冲洗的方案:对轴承箱、主油箱进行彻底清扫后,首先是使用大功率滤油机与主油箱连接进行主油箱内部油循环;油质合格后将各轴承座进油管与回油管短接进行冲洗;油质再次化验合格后恢复油管道,润滑油进入轴瓦冲洗,直到油质化验合格。由于6瓦、7瓦、8瓦结构的特殊性,在检修过程中应保证检修区域的清洁,对于进入轴承箱检修区域作业的人员、工器具、备件材料应进行控制,防止异物被带入轴瓦或者轴承油管道内,否则将会造成轴颈的损伤,这也有利于缩短润滑油质达到合格标准的时间。3.46轴瓦回装后的扬度测量低压缸轴承翻瓦检查是机组小修中的常见项目,由于6瓦在轴系中负载最重,并且自位能力往往不尽如人意,因此在6瓦检修前后必须测量一些重要的数据,以保证轴瓦载荷分布均匀。这些数据包括轴瓦与轴承盖间隙、转子扬度、轴瓦扬度、油档洼窝、轴瓦侧隙、轴瓦垫铁与轴承座间隙等。转子和轴瓦扬度的测量位置应用记号笔标示,轴瓦回装后对比检修前后的扬度数据,防止轴瓦出现单侧负载过重。测量油档洼窝时最好能够在测量位置留下永久标记,这样也可以做长期的检修数据对比。通过对上述数据的控制,可以保证即使在轴瓦的自位能力并不十分理想的情况下也可以恢复到检修前的轴瓦位置,防止启动后瓦温的异