汽轮机通流改造后推力轴承烧损的原因分析及改进措施

汽轮机通流改造后推力轴承烧损的原因分析及改进措施

陕西华兴浦城发电有限公司（以下简称浦电）1、2号机组是20世纪60年代由罗马国家发展电气公司制造的f.i.c-330mw亚临界、中间热超载和四台四排式汽轮汽机。由于电机施工技术相对滞后，考虑到供电后的安全和经济性较低，浦电改变了供电流量范围。2009年2月，2号（第一台重建）于2009年2月开始安装，7月份速度为3000r。最小。当安装完成时，由于中带大负荷，由于高速轴承温度的大大提高，经过两次处理后，这个问题完全解决。1推力轴承结构设计4缸4排汽凝汽式汽轮机№2机组通流部分改造是在现有的汽轮机岛基础、平台不动,高、中、低压外缸不动,现有滑销系统不动、轴承箱不动,现有主汽阀、再热主汽阀、调阀不动及配汽机构不动等情况下改造高、中、低压内缸,高、中、低压隔板及静叶、隔板套,高、中、低压转子及动叶片,轴承和推力轴承(推力外瓦壳不动).该机组高中压缸反向布置,2个低压缸分别采用双流布置.为了平衡转子运行时的轴向推力,在第二轴承箱内装有推力轴承.该推力轴承采用独立结构,由内、外壳组成,通过水平结合面螺栓将内壳连接在一起,内壳全部压在外下壳上,外下壳通过水平结合面螺栓吊在外上壳上,外上壳通过猫爪利用4块滑块支承在轴承座上.该推力轴承外壳左、右用2根推拉杆与高压外缸猫爪相接,其目的是在汽缸热膨胀时汽缸轴向移动带动推力轴承一起移动.润滑油从推力轴承外部压力油管分别经左、右2个支管由位于靠近水平结合面以上的进油口进入,排油口位于其上半部最高点.该推力轴承为均载块式可倾瓦结构,具体结构:在推力轴承内壳中装有2个支撑环,工作时其中一个承受轴向推力,另一个在转子产生反向轴向推力时承受反向推力.在每个支撑环上装有12个活动瓦块,其中6个支撑推力瓦块.工作瓦块和定位推力瓦各6块,每个推力瓦块表面浇有一定厚度的巴氏合金,分别位于与高压转子锻成一体推力盘前后两侧,承受轴向推力,成为轴系的相对死点承载能力较强.这种结构型式可以将推力自动调整并均匀分配到各推力瓦块上.例如某一瓦块受力过大而倾斜度加大时,就可以通过活动瓦块使其他推力瓦块形成同样一定角度,使各瓦块上油膜形成情况一样,即各瓦块受力均匀达到平衡,推力轴承主要参数见表1.制造厂对推力轴承推力瓦温度要求:报警值为100℃,停机值为110℃.推力轴承内部结构见图1.2轴承损坏修复，谢布轴修复2.1谢瓦处理(1)推力瓦温快减负荷及稳定改造完毕后,№2机组开始进行168h试运.负荷由230MW加至280MW,推力瓦温由89℃升至95℃;在缓慢加负荷至300MW时,推力瓦温快速升至107℃,快减负荷至210MW时,推力瓦温降至88℃稳定;机组又一次升负荷,从215MW加至225MW,推力瓦温度由91℃迅速上升至101℃,减负荷至210MW后温度稳定在95℃.随后组织人员从润滑油压和油温、抽汽的停用以及进汽方式(由多阀改为单阀进汽)等运行方式的改变判断影响推力瓦温的影响因素,对推力瓦温影响不大.随后停机处理推力轴承高温度缺陷.(2)瓦块的磨磨位置瓦块安装位置正确,工作侧瓦块有轻微的碾磨情况,且6块工作侧瓦块碾磨位置相同且均匀,瓦块自位灵活,瓦块进油边符合设计图纸要求;推力盘光滑;推力瓦油管线确认畅通、无杂物,且对中压平衡装置的回汽管线进行检查,畅通、无杂物.(3)设计推力发生大变化此次改造,推力瓦壳不进行更换,原瓦壳进回油口尺寸未进行改动,改造后,在设计推力发生较大变化后,造成排油不畅;同时由于工作瓦块进油边深度不够,携带油流能力较差,在受较大推力情况下,油膜形成较差.(4)推力瓦块修刮工艺方案推力瓦油路的处理方案:对工作侧油路的节流孔径进行变更,进油孔2-ϕ28mm增大至2-ϕ38mm,非工作侧基环的进油孔不作改动;工作侧基环进油孔由6-ϕ13mm增大至12-ϕ15.5mm,其相应的油路进行汇通,深度不变;非工作侧不作改动;去掉回油管与瓦壳间的节流板(节流孔尺寸为2-ϕ27mm),回油孔尺寸由ϕ35mm扩至ϕ60mm;增加回油管尺寸,由目前的ϕ50mm增加到ϕ76mm.推力瓦块修刮方案:对工作瓦块进行研刮,并对修刮后的瓦块进行着色检查,接触均匀,接触点在80%以上;对工作侧瓦块进油楔进行修刮,两侧5mm不进行修刮,修刮宽度约40mm,深度约1.5mm,呈抛物线形式,均匀平滑过渡;将中压缸前轴封漏汽(即中压平衡装置后汽源)至3号低压加热器(该加热器汽源由中压缸排汽抽出)接至2号低压加热器(该加热器汽源由低压第2压力级缸抽出),以降低轴向推力,其原理见图2.(5)封漏汽加推力瓦温机组负荷带至300MW,推力瓦温93.1℃;后夜班机组负荷170MW,将中压缸前轴封漏汽由3段改至2段,推力瓦温由72.1℃降至71.5℃.当机组负荷加至350MW时,推力瓦温为94.9/97.5℃;后又将机组负荷加至360MW,推力瓦温为97.5/99.4℃,进入168h试运;在168h试运期间,推力瓦温稳定在99～102℃之间.2.2中压胀差突变(1)№2机组运行一段时间后,有次调度令负荷由256MW加至360MW.当负荷为335MW时,主机轴移保护动作跳闸.跳闸后轴移由0.23/0.24mm.突升至1.97/1.98mm(满量程),工作侧推力瓦温由98/97℃突升至150/149℃(满量程),非工作侧温度52/55℃;高压胀差由3.19mm突变至-0.02mm,中压胀差由3.12mm突变至6.00mm,低压胀差由9.83mm突变至12.95mm.(2)分析原因认为:机组运行中,推力轴承温度高证明了机组实际轴向推力偏大.而东汽厂设计在VWO工况下轴向推力为12.7t,由于为改造机组以及理论计算和实际有一定的出入,使得实际轴向推力偏离设计工况;由于轴向推力过大,在高负荷时推力轴承工作状况处于临界状态,在某一不确定因素的干扰下,造成了推力轴承烧损.(3)对推力轴承进行解体检查,推力轴承的工作瓦块全部烧损,推力盘工作面局部磨损.(4)处理方案为:揭缸对高压转子进汽端轴封处的大轴进行车削,将其直径由350mm车至300mm,理论计算减少轴向推力约11t;同时,在高压转子返东汽厂的修复中,对推力盘进行修复,在推力轴承下瓦壳加工2xϕ10的回油孔,以增加泄油量,车削部位如图3所示.(5)按以上方案揭缸处理完后,该机组再次启动,次日当机组负荷加至300MW时.推力瓦工作面温度81/78.6℃;后来当机组负荷加至344MW时,推力轴承温度81.6/84.6℃.3解决轴向推力偏大问题(1)№2机组推力轴承经过