汽輪機(jī)軸承故障分析及處理

汽輪機(jī)軸承故障分析及處理

0機(jī)組帶負(fù)荷超過1.2mw時(shí),瓦塊的溫度變偏2012年3月和4月，廣東榮發(fā)能源2號(hào)煤礦發(fā)生了大規(guī)模改造。啟動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)主缸#3、#4和#5的溫度非常高。當(dāng)機(jī)組帶負(fù)荷接近135MW時(shí),溫度最高的#4瓦塊竟達(dá)96℃,已超過了規(guī)程規(guī)定的汽輪機(jī)推力瓦塊溫度不能超過95℃的要求。推力瓦塊溫度高給機(jī)組的安全運(yùn)行帶來極大的影響,為了保證溫度不超標(biāo),運(yùn)行人員只得采取降負(fù)荷的方法,由此而不得不限制了機(jī)組帶負(fù)荷。1機(jī)組主要特點(diǎn)電廠有兩臺(tái)額定容量為135MW機(jī)組,汽輪機(jī)均為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)。型號(hào):改進(jìn)型N135-13.24/535/535型(K151機(jī)型),#1、#2機(jī)組分別于2003年、2004年投入商業(yè)運(yùn)行。汽輪機(jī)為雙缸、雙排汽,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是高中壓汽缸合并,兩者通流反向布置。低壓缸為徑向擴(kuò)壓雙排汽和軸承座落地結(jié)構(gòu)。高中壓轉(zhuǎn)子及低壓轉(zhuǎn)子的軸系為三支點(diǎn)支承,并以剛性聯(lián)軸器聯(lián)接。低壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)以半撓性聯(lián)軸器相聯(lián)。主要調(diào)節(jié)零部件裝設(shè)在前軸承座內(nèi),推力軸承與徑向支承軸承是分開的,布置在中軸承座內(nèi)。機(jī)組總長約為13.5m,布置在廠房9m標(biāo)高的運(yùn)轉(zhuǎn)層平臺(tái)上。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子采用三支點(diǎn)支承方式:高中壓和低壓轉(zhuǎn)子由三個(gè)支持軸承和一個(gè)位于中軸承座內(nèi)的獨(dú)立的推力軸承所支承和軸向定位。推力軸承為單獨(dú)結(jié)構(gòu)的具有自動(dòng)就位球面座的密切爾型,裝設(shè)在高中壓轉(zhuǎn)子的后端,工作面和非工作面均由12塊青銅澆鑄烏金的瓦塊組成,每塊面積110mm2,瓦塊背部的支承銷釘孔設(shè)于偏離中心7.54mm處,推力盤與主軸整體鍛成(圖1)。2分析瓦塊溫度高的原因2.12安裝環(huán)過程中瓦塊接觸點(diǎn)檢查2012年6月22日利用#2機(jī)調(diào)峰停機(jī)的機(jī)會(huì)對(duì)#2機(jī)正向推力瓦進(jìn)行檢修處理,檢查情況如下。(1)用百分表測量正向下方六個(gè)瓦塊厚度均不超過2×10-5m(溫度高的三個(gè)瓦塊位于正向下方),合符檢修規(guī)程要求。(2)瓦塊表面、軸承箱都比較干凈,未發(fā)現(xiàn)有雜物,安裝環(huán)上定位瓦塊的定位銷并未發(fā)現(xiàn)松脫,沒有頂著瓦塊。(3)三個(gè)溫度高的瓦塊接觸點(diǎn)雖然稍微集中,但未發(fā)現(xiàn)有異常跡象。(4)熱工人員檢查過熱工線路確認(rèn)是正常的,同時(shí)在停機(jī)期間CRT上正、負(fù)向推力瓦溫度相差不大,所以排除了熱工線路的原因。因此本次臨修未能找到正向推力瓦溫高的原因。由于工期比較緊,所以只進(jìn)行了部分的處理:對(duì)正向#3、#4、#5三個(gè)瓦塊的表面進(jìn)行修刮,使接觸點(diǎn)分散;每個(gè)瓦塊涂上紅丹粉后再在平臺(tái)上研磨,確認(rèn)接觸面在70%以上;上半下半瓦塊裝上安裝環(huán)時(shí)涂上紅丹粉再在平臺(tái)上研磨,確認(rèn)整體接觸面已在70%以上;另外,還適當(dāng)?shù)丶由顪囟雀叩娜龎K瓦塊進(jìn)油楔,以加大這些瓦塊的進(jìn)油量。但是,開機(jī)后#2機(jī)正向溫度高的三個(gè)瓦塊溫度并無變化。修前、修后推力瓦溫變化見表1,2012年5月11日和2012年6月28日的數(shù)據(jù)。2.2．橫向和負(fù)向力瓦塊溫度的變化(1)#2機(jī)正向推力瓦溫度高的問題其實(shí)一直就存在,只是在2012年大修后問題更加明顯。2012年大修前溫度高的瓦塊為正向#2、#3、#4、#5,最高的#4瓦也只有80多攝氏度。大修后,正向#3、#4、#5三塊瓦溫度仍然較高,#2瓦溫降了下來,但是#4瓦溫度卻升更高了,最高時(shí)達(dá)96℃。(2)#2汽輪機(jī)推力瓦溫的變化無論是正向還是負(fù)向都很有規(guī)律性的。通過圖2很直觀地看到,正向側(cè),#4瓦塊溫度最高,對(duì)角的#10瓦塊卻是溫度最低的,但是負(fù)向側(cè)#4瓦塊溫度最低,對(duì)角的#10瓦塊幾乎也是溫度最高的,瓦溫由最高(最低點(diǎn))分別沿著兩側(cè)逐步遞減(遞增)。正向溫度最高瓦塊與溫度最低瓦塊溫度相差40多攝氏度(#1機(jī)瓦塊溫度最高與高低相差20多攝氏度),很明顯,轉(zhuǎn)子推力盤與正負(fù)向瓦塊平面之間存在著不平行現(xiàn)象。(3)#2機(jī)在不同工況下正負(fù)向推力瓦回油溫度,潤滑油進(jìn)油溫度、油壓變化不大,與推力瓦溫高無關(guān)系。(4)根據(jù)#2機(jī)正向、負(fù)向推力瓦塊溫度有規(guī)律地由高到低,溫度最高點(diǎn)和最低點(diǎn)呈對(duì)角布置的態(tài)勢的規(guī)律,懷疑存在著轉(zhuǎn)子推力盤與推力瓦平面不平行的可能。由于2012年大修期間測量出來轉(zhuǎn)子的瓢偏值是合符要求的,另外2012年6月份臨修時(shí)已確認(rèn)推力瓦上定位于安裝環(huán)上的銷子未出現(xiàn)松動(dòng),未頂著瓦塊,瓦塊厚度差均在2×10-5m內(nèi)。所以判斷極有可能是正向推力瓦安裝環(huán)上的定位銷松脫頂死安裝環(huán),或者是球面座的緊力過大,在球面座組裝時(shí),壓死安裝環(huán),使安裝環(huán)無法自動(dòng)調(diào)整。3處理方法和效果3.1推力瓦安裝環(huán)溫度高2013年2月14日至16日,利用春節(jié)調(diào)峰停機(jī)的機(jī)會(huì),對(duì)#2機(jī)推力軸承正向側(cè)推力瓦進(jìn)行檢修。正向側(cè)推力瓦拆吊出來后,發(fā)現(xiàn)正向下半推力瓦安裝環(huán)上固定瓦塊用的油擋(材質(zhì)為銅)端面處有明顯的壓痕(如圖3、圖4示)。因此,懷疑推力瓦溫度高是由于正向推力瓦定位銷子過短,造成銷子頂死安裝環(huán)(圖1中“D”銷子,原設(shè)計(jì)是托著推力瓦安裝環(huán),從而起到定位安裝環(huán)的作用),當(dāng)推力軸承受熱膨脹后正向上半推力瓦安裝環(huán)能自位,但下半推力瓦安裝環(huán)卻無法自位,所以使推力瓦塊平面和推力盤不平行,從而導(dǎo)致正向下半部分瓦塊溫度高。由于當(dāng)時(shí)無備品更換,所以只得把安裝環(huán)上固定瓦塊用的油擋與銷子接觸的部位磨成圓弧狀過渡,這樣可以保證銷子不會(huì)頂死油擋,從而保證安裝環(huán)能自位(處理方法如圖5、圖6示)。由于工期比較緊,所以未對(duì)球面座的緊力進(jìn)行檢查處理。3.2程規(guī)定的范圍開機(jī)后#2機(jī)推力軸承瓦溫變化明顯。最高溫度下降了近8℃,其他瓦塊溫度均能在規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)。正向瓦塊溫度有不同程度的上升,瓦塊平均溫度上升近2℃,負(fù)向瓦塊溫度有所下降,平均瓦溫下降近1℃,同時(shí)正向瓦塊對(duì)角溫度差有所縮小,由42.28℃降為31℃,說明正向推力瓦受力較以前均勻(見表1,圖7)。4推力瓦溫度偏高對(duì)機(jī)組帶負(fù)荷的影響總體來說,本次對(duì)#2機(jī)正向推力瓦的檢修處理效果是明著的,已經(jīng)不用擔(dān)心因推力瓦溫度過高而限制機(jī)組帶負(fù)荷。但是,當(dāng)機(jī)組帶滿負(fù)荷時(shí)正向#4推力瓦仍有86℃,相比#1來說仍然是偏高的。因此,待下次有機(jī)會(huì)時(shí)要更換過短的“D”定位銷,保證推力軸承油擋要被支托在定位銷之上。5橫向及橫向?qū)Ρ确治鐾屏ν邷囟仁菣C(jī)組