汽轮机推力轴承故障分析与处理

汽轮机推力轴承故障分析与处理

20世纪90年代初，合板厂1号和2号机组进行了五次翻新，其中由于高速炉的温度较高，关闭和维修期间缩短了三次。1993年,先后2次修理推力轴承,2台机推力瓦块的工作侧全部更换。1号机的首次试运时,推力瓦块工作侧5号、8号温度超标,带满50MW负荷时,温度达100℃以上。先后2次停机检修,最终工作侧推力瓦全部更换后合格。2号机由于运行事故,工作侧推力瓦严重烧损,瓦块露出胎面,后换瓦处理。由于推力瓦损坏造成了较大经济损失和人力浪费,因此有必要对推力轴承损坏原因进行探讨,对瓦块的检修工艺进行进一步研究。1屋顶结构和维修要求1.1推力盘与推力瓦块汽轮机推力轴承的作用:一是承受转子的轴向推力;二是确定转子的轴向位置。其两种构造型式:装有活动瓦块的密切尔式;无活动瓦块的固定式。密切尔式又分为单独推力轴承和推力与支持力于一体的综合式推力轴承。河坡发电厂机组采用的就是综合式推力轴承。转子的轴向推力通过推力盘传递到推力轴承上,推力盘则是与转子整锻造在一起的。在推力轴承上,位于推力盘的工作面和非工作面各有10,12块推力瓦块,瓦块的背面有一销钉孔,套在安装球的销钉上,孔与销钉之间有1.5mm~2.0mm间隙。瓦块背面有肋条或棱角形成的摆动线,将瓦块分成工作面积不同的两个部分,瓦块可以沿摆动线微量摆动。起初油压均匀地作用在瓦块上,当推力盘随主轴旋转时,将使推力瓦块偏移某一角度,在推力盘与推力瓦之间形成油楔。当推力盘旋转时,油被带到楔形间隙中,随着间隙的减小,油被挤压,油压逐渐增加,以承受转子的轴向推力。只有当楔形出口处的最小油膜厚度小于金属表面的不平度时,才能形成液体润滑,否则,会造成金属表面的干摩擦,从而引起瓦温升高。1.2力瓦检修的技术要求在安装或检修时,对推力盘与推力瓦的接触面必须仔细研刮。对于推力瓦检修的主要技术要求有:a)各瓦块之间的厚度差小于0.02mm;b)每块瓦本身的不平度小于0.02mm;c)在组合状态下,推力瓦与推力盘的接触面积大于75%,且均布。21推力盘与推力瓦的接触面积不合格原因分析1号机大修停机前各瓦块温度记录见表1,从表1数据可看出4号、6号、7号、9号热电偶损坏,5号温度最高,为84℃。1号机大修,轴承解体,检查工作侧推力瓦发现,瓦上有两圈微小硬颗粒划痕,深宽约0.50mm,4号、5号最为严重(如图1)。瓦的出油侧有磨损痕迹,每块磨损面积约1/5,深度0.50mm,不等。大修时,某检修队伍在每块瓦上的进油侧都刮出油楔,约占每块面积的1/5,在瓦面上刮出燕尾花纹,疏密程度如图2所示。除刮出油楔和燕尾花纹外,对瓦上硬颗粒划痕用刮刀刮去毛刺,其它均未做处理。表2为1号机推力轴承推力瓦大修后,组装前记录(某检修队伍测)。从表2看出,厚度差0.025mm,平行度0.015mm,基本合格,但没有检查推力盘与推力瓦的接触面积为多少。当1号机大修完试运行时,带44MW负荷,最高温度5号瓦为95℃,8号瓦为91℃。从表2数据分析,大修时,瓦上虽有微小颗粒划痕,且瓦的出油侧有磨损,但大修前瓦的运行状态是合格的,在大修时刮出了油楔和燕尾花纹,与修前瓦块的状态有变化,运行时瓦温超标。修前修后,瓦块不一样之处:一是刮出油楔及燕尾花纹;二是推力盘与推力瓦的接触面不详。由此可见,问题就出在这两点上。从理论上讲,刮油楔是为了油更容易进入油楔产生油膜,刮出燕尾花纹也是为了更好地形成油膜,产生液体润滑,其目的是无可厚非的。且轴承的检修经常要刮油楔和燕尾花纹,以促使更好的油膜润滑。但在这里忽略了一点,在面积不大的瓦上刮出油楔及花纹的同时,它也破坏了原有的接触面积,降低了瓦与盘原有的接触面积。从大修前的数据可以看出,5号瓦温度为84℃,差1℃就超标,这说明,它与盘的接触面积不十分好。解体后看确实如此,上面有微小颗粒划痕,磨损量占1/4面积,且深度为0.05mm。大修时,又刮油楔,占面积1/5,还有花纹等,使其接触面恶化,破坏了形成油膜润滑的基本条件,即两金属表面的不平行度已经大于了楔形出口处油膜的最小厚度。至此,造成两金属间局部干摩擦,在转子轴向力的作用下引起瓦温高是必然的。由此分析看出:1号机大修后试运时瓦温高的原因是由于推力盘与推力瓦工作侧的接触面不合格而引起的。因此,在推力瓦的检修时,在保证厚度差、不平度合格的同时,必须保证盘与瓦的接触面积的合格。但是不平行度测量方法很重要,由于测量方法不当,测量出的数值是假的。正确测量推力瓦不平行度时,瓦块合金面朝上,将瓦块放平,使背部小平面与平板全部接触,移动瓦块,千分表的最大跳动量,即为本瓦块的不平行度,如图3所示。3安装换瓦工作2号机更换新瓦,开始时用了10块新瓦,后来在组合细刮时发现,其中两块与其它偏差大,迫于工期紧张,又启用了1号机的两块旧瓦,并且还出现球面自位轴承体偏斜,瓦盖定位销左右调换,瓦块小压板紧力大等问题,走了一些弯路,造成工期偏长,认为引起以上问题的原因主要有:a)对推力瓦的安装工艺不太熟悉,对推力瓦各技术指标之间的关系认识不足;b)对推力轴承的构造及各部件的作用认识不足。通过安装换瓦工作,得到了一些经验,取得了一些启示。认为换新瓦,首先应该清理新瓦,然后测量其厚度差及不平度,记录数据。根据新瓦数据,分析各项技术指标是否合格,工作量的大小,然后再正式开始研刮工作。第一部粗刮。粗刮的顺序为,各瓦先刮不平度,使不平度小于0.02mm。找完不平度后,根据最薄一块瓦的厚度,再在平板上刮研,使各瓦的厚度不能低于最薄的一块瓦的厚度,并且保持在0.05mm范围内。并经常监测不平度的变化。这样就免了先找厚度,后找平行度后,厚度差又不合格,又找厚度差的重复,混乱状态。第二部分,组合细刮,细刮时应注意几点:a)应按着运行状态组合轴承,但推力盘与推力瓦壳体内的透平油必须擦干,轴承上的零部件不需调换位置,瓦盖上的定位销应编号定位,组合时必须打紧;b)应经常检查球面自位轴承体是否偏斜,偏斜时应停止研刮,进行调整,直到调正,方可开始工作;c)瓦块支持环两侧的小压板,不应太紧,以手能拧动为好。但在正式组合时,应用扳子拧紧;d)刮研到推力盘与推力瓦的接触面积大于75%,切均布即可。即使厚度差与不平