汽轮机轴承温度高的原因及处理方法教学提纲

600MW汽轮机轴承温度偏高分析处理

汽轮机结构概述

汽轮发电机组由东方电站成套设备公司和日本株式会社日立制作所合作设计及合作生产的600MW汽轮机组，本汽轮机为亚临界参数，单轴三缸四排汽，具有一次中间再热的凝汽式机组。机组膨胀位移共设三个死点，分别位于中间轴承箱下及低压缸（A），低压缸（B）的中心线附近，死点处的横键限制汽缸的轴向位移，同时，在前轴箱及两个低压缸的纵向中心线前后设有纵向键，它引导汽缸沿轴向自由膨胀而限制横向跑偏。机组型号：N600-16.67/538/538机组型式：亚临界中间再热冲动式单轴三缸四排汽凝汽式汽轮机。功率：额定功率（TRL）：600MW最大连续功率(TMCR)：641MW阀门全开功率(VWO)：668MW转速及转向：额定转速：3000r/min旋转方向：逆时针（从汽轮机端向发电端看）可倾瓦轴承结构及特点汽轮机的高中压转子是由#1、#2支持轴承支承，其结构采用六瓦块可倾瓦结构形式（如图1所示），上、下半各三块，每块瓦背弧加工成大半径球面，以便可倾瓦自动找中，无论是径向还是轴向，都可以获得最佳位置。即可倾瓦支承在轴承座上，每块瓦在运行时随转子方向自由摆动，以获取适应每块的最佳油楔。装在轴瓦套上的螺纹挂销用间隙配合的形式固定着可倾瓦块，防止其旋转。在轴承下部的瓦块上设有测量瓦块金属温度的双支点热电偶装置。可倾瓦轴承被广泛应用于大型汽轮机的高中压转子支承上，这种轴承具有以下特点：与固定式支持轴承相比，稳定性高。可倾瓦块轴承具有良好的阻尼特性，具有减低转子不平衡响应和抑制不稳定振动的能力（即抗御振动的能力）。与椭圆轴承相比，可倾瓦轴承对轴颈的歪斜和轴承载荷(支反力)变化的敏感性较小；但承载能力较椭圆轴承稍低，功率消耗较大。轴承钨金采用了日立牌号(WJ2B)，最高工作温度达120℃。正常运行温度值∠107～110℃，报警温度值为110～115℃，跳机温度值121℃。结合性能优于传统滑动轴承材料ZSnSb11Cu6。现场检查处理情况针对600MW汽轮机在带负荷过程中#1可倾瓦金属属温度偏高问题，进行了以下分析和现场试验。复测了测温元件（WZPM2-001Pt100端面铂热电阻）的精度以及检查DCS系统分度的设置情况均正常；并检查了测温元件的安装深度（即端面铂热电阻头的中心距钨金表面的距离为14mm）情况均符合要求。检查下瓦块与轴颈接触情况；每块可倾瓦的径向摆动量1.8±0.45mm、轴向摆动量1.1±0.28mm和瓦块与前、后油挡的轴向间隙0.75±0.38（单侧），均无异常现象，可以排除因可倾瓦接触不良、卡涩而造成瓦块局部受力过大温升过高的因素。将#1可倾瓦轴承的进油节流孔板由设计值Ф18.5mm改为Ф22mm，开机试验情况收益甚微。#1可倾瓦轴承工作金属温度几乎无降低，回油温度（49.8～51.7℃）也无明显变化。证明此轴承的用油量由自身结构限定了（即轴承体的排油孔Ф16.5和瓦体前、后油挡间隙泄油决定的）。考虑改变轴承工作时的动态载荷降低轴承金属温度。首次在兰溪电厂#1机试运中，经现场调试单位摸索和试验，改变#1可倾瓦轴承在带负荷过程中的动载荷，将高压调节阀的开启曲线顺序进行了优化处理，将原来设计的调节阀的开启曲线顺序分别为CVⅠ+CVⅡ→+CVⅢ→+CVⅣ，改为开启顺序分别为CVⅣ+CVⅡ→+CVⅢ→+CVⅠ，即将CVⅠ阀和CVⅣ阀对调处理，收效很好。整个机组带负荷过程中，#1可倾瓦轴承的金属温度不超过90℃。同时轴承的稳定性没有受到明显影响。实践证明可倾瓦对动载荷变化适应范围较宽。从设计结构和受力情况分析从转子的动载荷表2所示，#1可倾瓦轴承所受总的动载荷为17900Kgf，对于六瓦块可倾瓦结构来说，轴承的正下部的一瓦块是主要承受载荷的瓦块。从表3各轴承参数看：#1、#2可倾瓦轴承的设计动比压也比较大，设计工作轴承金属温度也较高；从表4看：#1可倾瓦轴承的设计用油量也是最小（除#9轴承外）。#1可倾瓦轴承金属温度设置点也在正下部的一瓦块上，超临界600MW汽轮机运行时，出现#1可倾瓦金属温度偏高也是可以理解的。要解决#1可倾瓦轴承的金属温度偏高问题，不仅可以考虑轴承的动载变化影响，也可从增加轴承用油量和降低轴承动载荷着手处理。增大可倾瓦轴承用油量途径从汽轮发电机组油系统总体看，设计依据各轴承的情况计算出自身的用油量，并将系统的总油量合理分配给各轴承的用油量，针对此计算值，#1可倾瓦轴承的用油量相应最小（除发电机磁端外伸#9轴承外），要增加#1可倾瓦轴承的用油量，不仅要增大润滑油管的进口节流孔板的大小，而且还要将轴承体上的排油孔径增大，才能起到降低轴承金属温度的效果，但要考虑整个油系统的用油量平衡情况。从图1六瓦块可倾瓦轴承结构图看：为了降低#1可倾瓦下部瓦块的金属温度，在增大进油节流孔板（Ф18.5改为Ф22）的前提下，将轴承体前、后挡油环底部进油槽各开一个Ф5排油孔，这种处理方法可将#1可倾瓦金属温度降至在≤95℃水平。此方法加大下部瓦块的冷却油流量还有待于实践检验。高压调阀开启顺序对#1轴承动荷的影响分析超临界600MW汽轮发电机组在汽机启动冲转定速3000r/min过程中，主要是用中压缸启动，即高压缸不进汽或进少量蒸汽，由中压调门调节蒸汽量进入中压喷嘴全周进汽方式冲转整个机组，并网带低负何，然后切缸再由高压调节阀调节进汽量进入喷嘴组按图4高压调节阀配汽曲线进行复合喷嘴调节方式带负荷。采取高压缸启动方式时，直接按图4高压调节阀配汽曲线进行复合喷嘴调节方式启动、冲转至额定转速、并网带负荷，中压调节阀处于全开状态（此启动方式不建议推荐在冷态启动采用）。由前述公式C可知：汽轮机在启动升速过程中，随转速的升高而轴承的金属温度也随之升高；当汽轮机定速后，并网带负荷过程中，转速恒定不变，润滑油量也相应不会变化，轴承耗功的变化只与轴承的动载荷有关。高中压转子的支持轴承受力情况见图3所示。蒸汽流量通过高压7个压力级和中压6个压力级时，沿轴向的推力是对称分布的，即总的合力在纵向轴线上，主要由推力轴承来平衡。而蒸汽流量通过高压单列调节级时，产生四组的轴向合力FZ1、FZ2、FZ3和FZ4。实践证明东汽600MW汽轮机可以在机组调试阶段和机组停机检修期间，通过将CVⅠ、C