汽輪機組推力瓦軸承溫度升高的原因分析

1、汽輪機組推力瓦軸承溫度升高的原因分析我廠所用汽輪機為 N4.2-3.60型4.2MW 凝汽式汽輪機。本 人在學習與實際操作中，認識到保障及影響汽輪機安全經(jīng)濟運行 的因素有：軸位移、軸振動、潤滑油系統(tǒng)、保安油系統(tǒng)、軸承溫 度、冷凝水系統(tǒng)等。本人在論文中著重以汽輪機軸承溫度對汽機 運行地影響展開論述介紹。汽輪機組推力瓦軸承的主要作用是承受汽輪機轉(zhuǎn)子在運行 中的軸向推力，維持汽輪機轉(zhuǎn)子和靜止部件間的正常軸向間隙， 因此，推力軸承的正常工作是汽輪機組安全經(jīng)濟運行的先決條件 之一。在汽輪機組運行中，影響推力瓦溫度的因素有很多，在此 主要闡述其原理與處理措施。i汽輪機知識要點 31、汽輪機結(jié)構(gòu) 32、汽輪

2、機的工作原理3二、推力軸承知識要點 42.1、推力軸承結(jié)構(gòu) 52.2、推力軸承作用 62.3、推力軸承受力分析6三、推力瓦軸承溫度升高的原因分析 73.1、潤滑油系統(tǒng)異?；蜻M入雜質(zhì) 73.2、汽輪機發(fā)生水擊或蒸汽溫度下降 83.3、汽輪機臨界轉(zhuǎn)速喘振情況下 103.4、汽輪機啟停不當123.5、蒸汽品質(zhì)不良，葉片結(jié)垢、蒸汽流量不足 133.6、機組突然甩負荷，或調(diào)速汽門突然失靈關閉 14四、建議 14總結(jié) 16實習體會 161汽輪機知識要點1、汽輪機結(jié)構(gòu)我廠所用汽輪機為 N4.2-3.60型4.2MW 凝汽式汽輪機。本汽輪機為單缸凝汽式汽輪機，本體主要由轉(zhuǎn)子部分和靜子部分組 成。轉(zhuǎn)自部分包括整

3、鍛轉(zhuǎn)子、葉片、危急遮斷器、盤車齒輪、聯(lián) 軸器等；靜子部分包括汽缸、蒸汽室、噴嘴組、調(diào)節(jié)級護套、隔 板、汽封、軸承、軸承座、調(diào)節(jié)汽閥等。2、汽輪機的工作原理汽輪機是利用水蒸汽的熱能作功的旋轉(zhuǎn)式原動機。 汽輪機 在工作時先將水蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)樗羝膭幽埽?再把水蒸汽的 動能轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的機械能。iEE 1掌坂汽掄乩具有一定溫度和壓力（蒸汽溫度420-445 °C ,壓力 3.3-3.8MP ）的過熱蒸汽通過汽輪機級時，首先在噴嘴葉柵中將 蒸汽具有的熱能轉(zhuǎn)變成為動能，因噴嘴截面形狀沿汽流方向變 化，蒸汽的壓力、溫度降低，比容增大，流速增加，即蒸汽在噴 嘴中膨脹加速，將熱能轉(zhuǎn)變成動能，然

4、后在動葉柵中將其動能轉(zhuǎn) 變成為機械能。蒸汽的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，主要是利用蒸汽通過動葉柵時，發(fā)生動量變化對該葉柵產(chǎn)生沖力，使動葉柵轉(zhuǎn)動而獲 得的。二、推力軸承知識要點i2.1、推力軸承結(jié)構(gòu)圖：推力瓦圖：DCS推力軸承溫度推力軸承主要有工作瓦、非工作瓦、調(diào)整墊片及安裝環(huán)等組成°我廠的推力軸承有工作瓦和非工作瓦各四塊，采用可傾瓦結(jié)1構(gòu)，安裝位置如圖，其安裝在汽輪機推力盤的兩側(cè)工作瓦承受轉(zhuǎn) 子的正向推力，非工作瓦承受轉(zhuǎn)子的反向推力。2.2、推力軸承作用汽輪機推力軸承的作用是為了確定轉(zhuǎn)子在汽缸的軸向位 置，使轉(zhuǎn)子和定子保持一定的動態(tài)間隙， 承受作用在轉(zhuǎn)子上的軸 向推力。在正常運行的情況下，汽輪

5、機的推力瓦中，工作瓦塊受 力，保證汽輪機的轉(zhuǎn)子不至于向鼓氣機側(cè)位移。但減負荷，尤其 是甩負荷的情況下，由于慣性等原因，造成汽輪機有向機頭側(cè)發(fā) 生位移的趨勢。這時候，受力的是推力瓦中的非工作瓦塊，從而 保證汽輪機的轉(zhuǎn)子在汽缸中軸向的相對位置不發(fā)生改變。汽輪機推力瓦分正向推力瓦和反向推力瓦。推力軸承固定轉(zhuǎn)子的軸向位 置，以保證通流部分動靜間的正確軸向間隙，防止動靜摩擦。若 軸向推力大于推力軸承的承載能力，推力軸承將損壞，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生軸向移動，引起動靜部件接觸、磨損甚至破壞。2.3、推力軸承受力分析汽輪機的推力即整個轉(zhuǎn)子上的軸向推力，主要是各級軸向推 力的總和，是由作用在動葉片上的軸向推力、 作用在葉

6、輪面上的 軸向推力以及作用在軸的凸肩處的軸向推力三部分組成的。蒸汽對動葉片所作用的力，實際上可以分解成兩個力，一個 是沿圓周方向的作用力，一個是沿軸向的作用力。圓周力是真正i推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的作用力，而軸向力作用在動葉片上只產(chǎn)生同軸向 推力。由于各級之間存在蒸汽壓力差，因此在每級葉輪面上會產(chǎn)生軸向推力汽輪機每一級動葉片都有大小不等的壓降，在動葉片前后也產(chǎn)生壓差，因此形成汽輪機的軸向推力。 還有隔板汽封間隙中的 漏汽也使葉輪前后產(chǎn)生壓差，形成與蒸汽流向相同的軸向推力。另外蒸汽進入汽輪機膨脹做功，除了產(chǎn)生圓周力推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 外，還將使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生與蒸汽流向相反的軸向推力。通過對推力軸承的受力分析，我們才能

7、更進一步來分析推力 軸承溫度變化的本源，從而可更好地操作汽輪機并確保汽輪機安 全運行。三、推力瓦軸承溫度升高的原因分析本人在實際操作汽輪機的過程中，通過自己查閱資料及運行數(shù)據(jù)分析，影響汽輪機推力軸承溫度升高的主要因素有：潤滑油系統(tǒng)、水擊或蒸汽溫度下降、蒸汽品質(zhì)不良，葉片結(jié)垢、機組突 然甩負荷或調(diào)速氣門突然失靈關閉、臨界轉(zhuǎn)速喘振、汽輪機啟停不當。以下內(nèi)容將分別進行闡述。3.1、潤滑油系統(tǒng)異?；蜻M入雜質(zhì)潤滑油系統(tǒng)異常包括潤滑油壓力降低、潤滑油溫度升高及潤i滑油質(zhì)惡化等內(nèi)容。從推力軸承的工作原理可以看出，潤滑油壓 力降低，進入推力軸承的油量必然要減少，這樣就不可能在推力盤與工作、非工作瓦塊之間建立良

8、好的油膜，使推力軸承工作出現(xiàn)異常，導致推力瓦溫度升高。而潤滑油溫度升高，一方面因為 潤滑油從推力軸承中帶出的熱量減少，使推力軸承工作中產(chǎn)生的大量熱量散不出去，造成推力瓦溫度升高。潤滑油溫度升高，還會使透平油的粘度下降， 對推力軸承油 膜的形成造成很大的影響。但潤滑油溫度也不能過低（溫度 30-35 C）,因為潤滑油溫度下降，粘度會增加，當潤滑油的粘 度增大到一定的程度，也會對油膜的形成產(chǎn)生影響。潤滑油品質(zhì)惡化主要是由于油含水、外界雜質(zhì)、熱解等因素使?jié)櫥偷恼扯认陆低瑫r會導致潤滑油的潤滑散熱效果下降， 還會使軸承腐蝕，金屬性能下降。潤滑油品質(zhì)的惡化會破壞推力軸承瓦塊與推力盤之間的油膜或者油中雜質(zhì)

9、使推力瓦塊烏金表面硬摩擦，容易引起軸承燒瓦，可能發(fā)生嚴重事故。3.2、汽輪機發(fā)生水擊或蒸汽溫度下降汽輪機一月六號運行數(shù)據(jù)如下表:時間汽輪機止推軸溫（主）蒸汽進氣溫度TE120TE120TE120TE120TE1301i7A7B7C7D11: 0066.5 C73.0 C65.5 C70.0 C430.0 C13 : 0067.5 C73.5 C66.0 C70.5 C428.5 C17 : 0068.5 C74.5 C67.0 C72.0 C427.5 C19 : 0067.0 C73.0 C66.0 C71.0 C435.0 C汽輪機十一月一號運行數(shù)據(jù)如下表:時間汽輪機止推軸溫（主）蒸汽進氣

10、溫度TE1207ATE1207BTE1207CTE1207DTE130111 : 0069.5 C74.0 C67.0 C71.0 C428.0 C13 : 0069.5 C73.0 C67.0 C70.5 C429.5 C17 : 0068.5 C72.5 C66.0 C69.0 C434.0 C19 : 0066.5 C73.5 C67.0 C73.5 C438.0 C通過上表可以看出過熱蒸汽溫度降低含水的增加，汽輪機推力軸承溫度是逐漸增加這是因為蒸汽對動葉片所作用的力，可以分解成兩個力，一個是沿圓周方向的作用力， 一個是沿軸向的作用力。是真正推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的作用力， 而軸向力作用在動葉片上

11、1只產(chǎn)生同軸向推力。這兩個力的大小比例取決于蒸汽進入動葉片 的進汽角3 1, 31越小，則分解到圓周方向的力就越大，分解到 軸向上的作用力就越?。? 1越大，則分解到圓周方向上的力就 越小，分布到軸上的作用力就越大。 而濕蒸汽進入動葉片的角度 比過熱蒸汽進入動葉片的角度大得多。 所以說蒸汽帶水會使轉(zhuǎn)子 的軸向推力增大。軸向推力的增大，軸承溫度也上升。3.3、汽輪機臨界轉(zhuǎn)速喘振情況下我廠鼓汽機組于2010年4月28日17:50接中控指令開始 向反應進行切風操作，汽輪機進汽溫度444.5 C,進汽壓力3.67Mpa,后因焚燒爐突然熄火，至18:07:24,進汽溫度為 329.86 C，進汽壓力 3

12、.07Mpa ,機組按照正常停機步驟于18:15:37轉(zhuǎn)速降至4600 r/min,按下505控制柜的STOP ”鍵，在 轉(zhuǎn)速為2500 r/min可聽到機組有輕微的金屬摩擦。在轉(zhuǎn)速為 2246有較大的金屬摩擦聲。各項參數(shù)變化如表所示：時間汽輪機止推軸溫(C )主排汽側(cè)軸振1203A( v m)轉(zhuǎn)速r/minTE1207ATE1207BTE1207CTE1207D17:55:4468736364.59.025732.61818:07:247074.5646510.325849.4618:08:1970746465.310.955742.5018:15:297176.266.267.311.19

13、3116.7918:26:3472.877.46969.113.982509.2918:34:2178.382.575.576.336.292246.2518:45:447276.37071.18.481179.11由表中參數(shù)可知：由于我廠汽輪機轉(zhuǎn)子（一階）臨界轉(zhuǎn)速為 2224r/min。在汽 輪機轉(zhuǎn)速逐漸接近臨界轉(zhuǎn)速時， 軸振增大，止推軸承溫度也顯著 升高。汽輪機在啟動停機過程中，由于轉(zhuǎn)子的材料是剛性體，它有 自己固有的振動頻率。當轉(zhuǎn)速達到轉(zhuǎn)子自由振動頻率時，就會發(fā)生共振現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子的振動加劇必然會導致推力軸承的推力增大， 推力軸承溫度顯著升高。因此共振的發(fā)生對機組的安全運行危害i極大，如不能

14、及時處理解決則會發(fā)生不可預料的結(jié)果。3.4、汽輪機啟停不當二零一零年四月二十八日 20:03:57 ,汽輪機機組崗位操作 人員將所有的閥現(xiàn)場復位，抽真空，進行機組的熱態(tài)啟動。20:30:36，汽機進汽溫度 415.68 C時，汽機排汽側(cè)軸振 1203A 119.02網(wǎng)，同時進汽側(cè)軸振1204B達87.52回，操作人員進行緊 急停機。各項參數(shù)變化如表所7K：時間汽機進汽側(cè)軸振汽機排汽側(cè)軸振1203A(jm)汽輪機止推軸溫(°C)主1204A（四）1204B（mTE1207ATE1207BTE1207CTE1207D20:20:154.324.793.4867.47162.26320:2

15、1:068.129.815.6368736364.120:30:2234.9268.28111.9878.682.777.178.220:30:3644.8287.52119.0281.384.180.282.4120:31:3371.6684.4748.547980.27879.720:33:323.695.332.567779.175.376.5由表中數(shù)據(jù)可知汽輪機啟停本身又是運行操作中最復雜、風險最大的操作。嚴重超速、大軸彎曲、推力軸承燒損等許多重大事故都發(fā)生在啟 停操作中。首先應了解汽輪機組在啟停過程運行特點：溫度壓力轉(zhuǎn)速由低到高或由高到低、結(jié)構(gòu)精密復雜，動靜部分軸向徑向間隙小，冷熱

16、態(tài)時軸承座的標高變化大，以及汽缸膨脹受阻、偏移、熱應力引 起的變形和推力的變化等原因， 從而使軸位移軸振動增大， 動靜 部件間摩擦而引起推力軸承軸溫升高。3.5、蒸汽品質(zhì)不良，葉片結(jié)垢、蒸汽流雖不足汽輪機運行中影響軸向推力的因素有很多，其中蒸汽品質(zhì)不良而造成汽輪機葉片及蒸汽流道結(jié)垢也是使軸溫升高的原因 之一。因為結(jié)垢會使汽輪機各級之間蒸汽壓力差增大，所以在每級葉輪面上產(chǎn)生軸向推力增大，軸溫升高。此外，由于軸向推力 的大小與蒸汽流量的大小成正比。 汽輪機流道結(jié)垢后，為了使汽i輪機負荷保持不變必然會提高蒸汽流量，而提高蒸汽流量的同時軸向推力也隨之增大，軸溫也會升高。蒸汽流量不足會使汽輪機的反動度增

17、大，汽輪機反向作用力 增大，副推力軸承受力增大，副推力軸溫升高。3.6、機組突然甩負荷，或調(diào)速汽門突然失靈關閉推力軸承只能承受軸向載荷，當機組突然甩負荷或調(diào)速汽門失靈關閉，汽輪機的進汽量變?yōu)榱?，機組由于慣性作用會向鼓 氣機方向發(fā)生位移，此時推力軸承的非工作瓦受力增大，軸承溫度顯著升高。四、建議本人通過在汽輪機崗位一年的學習和實際操作，并積極與師傅探討操作知識。本人提出一些汽輪機安全運行建議。由于時間、經(jīng)驗、 理論知識上的欠缺，因此這些建議措施很不成熟，有很多不足之處， 望各位領導、師傅、同事批評指正。4.1、加強潤滑油高速油的品質(zhì)的檢測力度。我廠汽輪機油溫油壓運行記錄詳細，但缺少對潤滑油品質(zhì)的

18、檢測 記錄。汽輪機是一個高速運行動設備，潤滑油就像它的血液，血液有 問題汽輪機安全運行就不可能得到保障。 高品質(zhì)潤滑油可以提高機組 安全運行時間，經(jīng)濟效益，延長機組使用保養(yǎng)周期。本人建議增加潤 滑油品質(zhì)檢測記錄，14.2、建立一套汽輪機夏冬啟停規(guī)程汽輪機啟停是事故頻發(fā)的階段，而汽輪機夏冬啟停受環(huán)境影響又 不同地，啟停的最佳過程參數(shù)也不相同。因針對不同的環(huán)境條件，建 議建立汽輪機夏冬啟停規(guī)程，使汽輪機獲得最佳運行效果。1總結(jié)影響汽輪機推力軸承溫度升高的原因很多，這里我只是將 我在崗一年所學進行了系統(tǒng)的歸納總結(jié)，由于所學及經(jīng)驗有限， 認識問題解決問題的能力有限，文中不妥之處在所難免，敬請各 位領導、師傅、同事批評指正。汽輪機崗位操作人員只有熟悉掌 握有關影響機組軸溫升高的基本知識及原因，了解引起機組軸溫升高的各方面因素，并提前預防、處理好易引起機組軸溫升高的 不合理因素，及時發(fā)現(xiàn)問題及時做出準確判斷及時采