vega-192rh燃机余热锅炉和汽轮机轴承温度和温度的变化

vega-192rh燃机余热锅炉和汽轮机轴承温度和温度的变化

深圳明月湾燃料公司从法国alstom引进了vega-1866年的联合循环装置，包括2台msic200601b、2台60吨h的残余锅炉和1台tc363fv140蒸汽机。其中汽轮机是单缸、冲动、凝汽式,级数16级,额定进汽量120.2t/h,压力3.53MPa,温度480℃,额定转速3000r/min。燃气轮机于1991年投入运行,余热锅炉和汽轮机也于1992年9月正式投入运行。汽轮机的润滑油系统、轴系结构和盘车装置与国内常规电站汽轮机相比较有些不同。其主油泵不是装在汽轮机主轴上,而是安装在润滑油箱上,由交流电机驱动。主油泵出口压力为0.40MPa,润滑油母管压力为0.35MPa,采用SHELLTurboT32润滑油。汽轮机(图1)为轴向排汽。凝汽器布置在零米层。发电机与汽轮机进汽端通过短轴齿套联接。前后轴承均为固定式椭圆滑动轴承,前轴承箱落在前台板上,后轴承箱和盘车装置支撑在排汽缸上。前汽缸为上缸猫爪支撑。排汽缸为落地支撑,支撑点在汽缸水平中分面以下。盘车装置采用立式轴端套装蜗杆变速传动方式,盘车时,汽轮机转速为32r/min。没有配备顶轴油系统。1停机试验结果机组于1992年9月正式投运后,一直承担调峰任务,几乎每天起停1次,早晨7点左右起动,夜间12点停机。经过几年的运行一直很稳定,汽轮机前、后轴承温度约63℃,发电机轴承温度约60℃。在每次起停过程中以及盘车状态下,轴承温度也很稳定。但到1998年11月,由于在润滑油中添加了不合格的润滑油,造成汽轮机后轴承严重磨瓦事故。(1)11月17日凌晨停机过程中,汽轮机在进入盘车状态4min后,后轴承温度突升,最高升至79℃,于5min内降至50℃左右,随后轴承温度平稳下降。(2)11月18日汽轮机冲转前,在盘车转速时,后轴承瓦温从36℃升到66℃,后降到54℃。冲转开始,后轴承瓦温爬升到77℃,并网后稳定在82℃。(3)11月19日停机时,在1249r/min时降到71℃,之后又上升,1183r/min时达87℃,又逐渐回落,在492r/min时降至63℃,之后又迅速上升至113℃,汽轮机转速从124r/min迅速降至31r/min,惰走时间缩短10min。(4)11月22日至27日停机检查汽轮机前、后轴承,发现后轴承下瓦严重磨损,于是更换了轴承上、下瓦。11月27日下午开机时瓦温正常,运行中瓦温也正常(57℃)。(5)在11月28日停机时,汽轮机转速从93r/min快速降至74r/min、32r/min,惰走时间缩短5min,此时瓦温迅速从50℃升至60℃,在10min时间逐渐回落,平稳下降。(6)随后检查发现,该机润滑油箱于7月10日～11月27日先后加了5桶假润滑油。通过化验,假润滑油均为用过的46号液压油,粘度和污染度将不合格,且假润滑油中添加剂含有对轴瓦起腐蚀作用的元素,混合后润滑油的抗挤压能力降低6%。(7)12月2日再次停机检查汽轮机后轴承,发现轴承下瓦有轻微磨损痕迹,做适当修刮后装回。并将润滑油全部更换,清洗润滑油管道。于12月8日机组试起动,过程正常。停机时又出现与11月28日停机时相似的现象,惰走时间缩短2min,此时瓦温迅速从51℃升至61℃。但在未作任何处理的情况下,再次开机后,在停机过程中,后轴承温度没有出现突然升高现象,汽轮机转速无快速下降,惰走时间也基本正常。在随后的几年,按照厂家要求,该汽轮机每年都进行轴承检修。开机后,均出现与(5)点相似的现象。但在往后的停机过程中一切正常。另外在1999年4月16日凌晨做主汽门、调节汽门试验时,汽轮机惰走到59r/min后,很快降到32r/min,后轴承瓦温从50℃很快升到63℃。2盘车润滑故障从以上现象可以看出,这些轴承故障全都是在汽轮机转速较低时发生的,其转速都不超过100r/min,现象比较明显。汽轮机滑动轴承的润滑状况主要与润滑油的粘度、汽轮机转速和轴承的负载等因素有关,即C=ηn/P(1)C=ηn/Ρ(1)式中C——轴承特性因数,也称润滑因子;η——润滑油粘度,mPa·s;n——汽轮机转速,r/min;P——轴承单位投影面上的负载,kg/cm2。根据润滑因子C的大小和stribeck曲线(图2),可以大致判定轴承润滑状况的好坏。一般,C大于500,轴承润滑处于流体润滑状态;C在400～500之间,轴承润滑处于弹性流体润滑状态;C在300～400之间,轴承润滑处于混合润滑状态;C在300以下,轴承润滑处于边界润滑状态。对于VEGA-206联合循环的TC363汽轮机而言,其前、后轴承均为d280mm×200mm,分别承受7553kg和9147kg静载荷,因此前、后轴承单位投影面上的负载分别为P1=13.49kg/cm2,P2=16.33kg/cm2,润滑油粘度η=27.8mPa·s,对此可以算出不同转速下,前、后轴承的润滑因子C1、C2,并由此知道其润滑状态(表1)。由表1看出,此类汽轮机在盘车时,轴承润滑处于边界润滑状态,在机组设计时,盘车转速即选择为32r/min,此时摩擦系数虽然很大,但仍比干摩擦的摩擦系数小得多,承载能力仍较高,能起到润滑作用,因此设计时没有配备顶轴油系统。从1992年9月～1998年11月,机组几乎每天起停,每年处在盘车运行状态约3800h,状况良好,证明这种设计是可行的,一般不会出现低转速下因润滑不良造成的轴瓦磨损。造成低转速下润滑不良的原因是:在边界润滑状态中,汽轮机主轴与轴承之间只存在一层极薄的起润滑作用的膜(边界膜),此时边界膜的厚度与轴瓦和轴颈金属表面加工刀痕的不平度相当,正常情况下边界膜可以减少磨损,但在油中带有杂质、温度升高、负载增加、阻尼下降等情况下,会出现明显的粘附现象,磨损率增大,表面温度升高,此时边界膜将会出现失向、散乱直至脱吸,降低以致丧失润滑性能。月亮湾电厂最初出现的2次轴承故障主要是由于润滑油中混入了杂质和一些对轴瓦起腐蚀作用的元素,致使在低转速下边界膜的承载能力下降,边界膜被破坏,从而引起严重磨瓦现象。在更换新润滑油中加入3%～5%的加拿大生产的“倍力”PS-690AE抗磨节能剂,使轴瓦表面形成吸附膜,减少其磨损,但仍然有轻微磨损现象发生,分析认为主要有2个原因。(1)磨瓦与轴承负载增加有关。VEGA-206联合循环机组汽轮机的后轴承支撑在排汽缸中间(图3),而排汽缸为落地支撑,支撑点在汽缸水平中分面以下。当机组在热态时,排汽缸温度升高,致使后轴承标高升高,因而轴承负载增加。若此时停机,机组逐步进入边界润滑状态,由于轴承负载增加,油膜变薄,就会造成轴瓦磨损。1999年4月16日凌晨做主汽门、调节汽门试验时,出现磨瓦现象,也是因为这个原因。当时,由于其它原因,汽轮机在惰走时,凝汽器真空较差,背压达2kPa,排汽缸温度上升到60℃,比正常运行时高15℃以上,致使后轴承标高进一步升高,轴承负载继续增加,油膜厚度继续减薄而造成磨瓦。(2)轴承边界润滑状况要求轴承与转子轴颈间的油楔非常好,而且要求油膜具有良好的缓冲和阻尼作用。按照国内传统的轴瓦修刮工艺,对下瓦进行刮油囊,试图改善轴颈与乌金的接触,但修刮后轴瓦和轴颈金属表面加工刀痕的不平度就会大于油膜厚度,加之刮油囊也会造成油膜阻尼不足。因此轴承在检修后就容易出现磨瓦现象。一旦出现磨瓦现象后,轴瓦和轴颈金属表面加工刀痕的不平度又小于油膜厚度,轴颈与乌金间就能建立较好的油楔,也就不再容易出现磨瓦现象。月亮湾电厂后来出现的轴承轻微磨损就是这个原因,在机组每次检修处理轴瓦后的第1次停机过程中都出现轻微磨瓦现象,未作任何处理,机组在以后停机过程中也未再发生磨瓦现象。但在每次的机组检修中检查发现轴瓦都有轻微磨损痕迹,并按常规进行修刮。检修后再开机时,在第1次停机时又出现磨瓦现象。据了解,珠海洪湾燃机电厂的同类型机组也有类似情况,也是在每次机组轴承检修开机后第1次停机时出现磨瓦现象,瓦温升高至110℃。对此,其处理方法是立即停机检修,按照轴瓦磨损痕迹对轴瓦进行修刮,这样再次开机后就不会出现磨瓦现象。至于1998年以前没有出现磨瓦现象的原因分析认为,最初机组安装时是由制造厂家派专人现场监督,并未修刮油囊,只在上下瓦口处稍作修正,以保证轴瓦间隙,轴承油楔较好,油膜具有缓冲和阻尼作用,因而不容易出现低转速磨瓦现象。后来因润滑油中混入杂质而造成轴瓦严重磨损,轴颈也受到一定程度损伤。更换新轴瓦时,按照国内传统的轴瓦修刮工艺对下瓦进行刮油囊,修刮结果造成油楔不太好,油膜的阻尼作用减小,轴瓦就容易出现边界润滑状态下的磨瓦。为此,于2002年2月机组小修时,作了一次试验,只检查轴瓦间隙,并未作任何修刮,在后来的停机过程中就没有发生磨瓦。而在2003年1月机组大