5號(hào)汽輪機(jī)低壓通流部分改造后的溫度變化

5號(hào)汽輪機(jī)低壓通流部分改造后的溫度變化

遼寧省清河發(fā)電有限公司采用西屋技術(shù)對(duì)5號(hào)機(jī)車(chē)（k-200-130-3）的低壓通流進(jìn)行了改造。改造內(nèi)容是:更換低壓缸的轉(zhuǎn)子、隔板、軸承及缸內(nèi)的支撐部件等。改造投運(yùn)后,低壓缸效率提高了5%,機(jī)組運(yùn)行的總體效果良好。但4號(hào)軸承(低壓缸前軸承)、5號(hào)軸承(低壓缸后軸承)的工作溫度較高,治理前軸承具體參數(shù)見(jiàn)表1。從表1不難看出軸承溫度隨冷油器供油溫度升高而升高。西屋公司的技術(shù)要求中指出,瓦溫≥95℃報(bào)警,當(dāng)瓦溫≥102℃時(shí)機(jī)組跳閘。為了不使機(jī)組跳閘,采取了限制冷油器出口溫度的辦法以維持機(jī)組運(yùn)行。然而規(guī)程規(guī)定冷油器出口溫度應(yīng)控制在38~45℃,若出口溫度過(guò)低,易引起軸系的油膜振蕩。該措施不能確保機(jī)組的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行,原因還在于夏季環(huán)境溫度高,一旦冷油器換熱效果變差,就很可能造成燒瓦事故。低壓通流部分改造后的多次軸承解體均發(fā)現(xiàn)4,5號(hào)軸承下軸瓦及其軸頸表面均磨損較重,尤其是5號(hào)軸承下軸瓦的接觸角部位烏金呈深黑色且被碾壓成烏金皮,最厚處約80μm,且有明顯的“過(guò)熱”現(xiàn)象。同時(shí)軸頸已形成無(wú)數(shù)周向溝痕,溝痕深淺在2~50μm。1由于軸承溫度高1.1軸頸比壓的影響原轉(zhuǎn)子靜負(fù)荷情況下,兩軸承的比壓是1.43MPa。由于新轉(zhuǎn)子比原轉(zhuǎn)子重7.6t,但其與原轉(zhuǎn)子的軸頸及軸瓦寬度尺寸一致,這樣新轉(zhuǎn)子使軸承單位面積上的計(jì)算靜負(fù)荷增加了0.3MPa。軸承的比壓增加了,導(dǎo)致液體摩擦熱增加。這是軸承溫度升高的原因之一。1.2頂軸油泵起停原因分析(1)頂軸油泵油壓低的影響西屋標(biāo)準(zhǔn)要求頂軸油泵出口壓力為15MPa,泵銘牌上的出口壓力也為15MPa,而實(shí)際運(yùn)行頂軸油泵的出口壓力最大只8MPa,原因是美國(guó)產(chǎn)的頂軸油泵電機(jī)頻率為60Hz,用我國(guó)頻率為50Hz的電力,自然其出口壓力就達(dá)不到銘牌出力,在此情況下做頂軸試驗(yàn),僅僅能將5號(hào)軸承軸頸頂起3μm。然而當(dāng)盤(pán)車(chē)投入后,泵出口壓力降為7.2MPa,可以推測(cè)盤(pán)車(chē)狀態(tài)下,5號(hào)軸承軸頸頂起值<3μm,這時(shí)投入盤(pán)車(chē),軸承則處于接近于干磨的混合磨擦狀態(tài),使軸瓦烏金在摩擦作用下因溫度升高而軟化,在壓應(yīng)力下產(chǎn)生擠壓變形。擠壓變形的烏金首先將頂軸油孔堵塞,然后將烏金擠壓成薄片,由旋轉(zhuǎn)的軸頸帶至和聚集在出油邊油間隙處,逐漸在下軸瓦接觸角及其出油邊油間隙上形成一層烏金皮。金屬試驗(yàn)證明該種軸承易起皮的原因是烏金塑性大、硬度低。軸瓦的接觸角及其出油邊油間隙上形成烏金皮后,使瓦體接觸角區(qū)域?yàn)踅鸨砻娲植诙仍黾?因此局部油膜極易被破壞,這就形成了局部的混合摩擦狀態(tài)。一方面使軸瓦烏金逐漸磨損,一方面由于過(guò)熱而硬化的烏金粗糙表面使主軸頸逐漸被劃磨出溝痕。主軸頸被磨出溝痕后,其承載能力顯著下降,使混合摩擦加劇,形成惡性循環(huán)。這是導(dǎo)致軸承溫度升高的主要原因之一。(2)頂軸油泵起停方式的影響根據(jù)法爾茨的混合摩擦向液體摩擦過(guò)渡的經(jīng)驗(yàn)公式可知:油膜的厚度與軸的相對(duì)角速度成正比,與軸承的平均壓強(qiáng)成反比。因此在其它條件不變的情況下,汽輪機(jī)主軸轉(zhuǎn)速越低,油膜厚度越薄。油膜越薄就越容易被破壞,而導(dǎo)致軸承處在混合摩擦狀態(tài)。根據(jù)這一結(jié)論,改造后把在啟機(jī)過(guò)程中停止頂軸油泵運(yùn)行和在停機(jī)過(guò)程中啟動(dòng)頂軸油泵運(yùn)行的時(shí)機(jī)定在主軸轉(zhuǎn)速500r/min時(shí)是不合適的。這是由于500r/min油膜厚度較薄,若油溫升高、油質(zhì)劣化或軸承載荷增加等因素都很易造成油膜的局部破壞,導(dǎo)致軸承處于混合摩擦狀態(tài),從而使軸承溫度升高。這是導(dǎo)致軸承溫度升高的另一主要原因。2處理對(duì)策2.1頂軸油池烏金的加工(1)降低烏金的真實(shí)比壓為降低真實(shí)比壓,可采取將軸頸與軸瓦接觸角由60增加到75的方法,這使軸瓦真實(shí)比壓約下降0.61MPa,以減小單位面積的摩擦熱,降低軸瓦溫度。(2)使軸瓦間隙符合標(biāo)準(zhǔn)要求其目的是保持供油壓力和潤(rùn)滑油量,以確保軸瓦的充分潤(rùn)滑并及時(shí)帶走摩擦熱。(3)處理頂軸油池直角邊緣將加工頂軸油池時(shí)與烏金表面形成的直角邊緣倒鈍,以防止一旦油膜被破壞后直角邊緣磨軸和易從此處開(kāi)始將烏金碾起。(4)適當(dāng)開(kāi)大來(lái)油節(jié)流孔來(lái)油節(jié)流孔由?30mm增大到?32mm,以增加軸承供油量并及時(shí)將摩擦熱帶走。2.2頂軸油泵正常運(yùn)行(1)可臨時(shí)采取2臺(tái)頂軸油泵并列運(yùn)行的方式,這使泵的出口壓力稍有增加,試驗(yàn)證明出口最大壓力可達(dá)8.8MPa,投入盤(pán)車(chē)后其出口壓力不小于8.0MPa,確保5號(hào)軸承軸頸被頂起不小于3μm。(2)把主軸轉(zhuǎn)速1000r/min定為啟機(jī)過(guò)程停止頂軸油泵運(yùn)行和停機(jī)過(guò)程啟動(dòng)頂軸油泵運(yùn)行的時(shí)機(jī)。這一轉(zhuǎn)速下形成的油膜要比500r/min下的厚得多,因此其抗破壞能力較強(qiáng),這一轉(zhuǎn)速理論上應(yīng)該是液體摩擦狀態(tài),此時(shí)啟停頂軸油泵就應(yīng)該不會(huì)發(fā)生混合摩擦現(xiàn)象。3多安全溫度控制在冷油器供油溫度38℃時(shí),5號(hào)軸承瓦溫是82℃,這一溫度比報(bào)警溫度低13℃,比打閘停機(jī)溫度低20℃,這樣的溫度可確保機(jī)組長(zhǎng)期安全運(yùn)行。治理后軸承溫度參數(shù)見(jiàn)表2。從表2可以看出,治理后的效果良好。4處理投訴和其他管理計(jì)劃4.1混合軸頸狀態(tài)(1)頂軸油泵電機(jī)運(yùn)行頻率比銘牌要求低10Hz,使頂軸油泵達(dá)不到銘牌出力,因而不能將4,5號(hào)軸承軸頸充分頂起,使轉(zhuǎn)子低轉(zhuǎn)速時(shí)軸承處于混合摩擦狀態(tài)。(2)4,5號(hào)軸承軸頸溝痕以上治理對(duì)策并沒(méi)有完全根除該機(jī)4,5號(hào)軸承溫度高的問(wèn)題,主要原因是主軸頸被磨損后,其表面的溝痕還沒(méi)有被完全處理掉,因此,軸頸表面粗糙度高仍是破壞油膜的潛在原因,所以說(shuō)該機(jī)4,5號(hào)軸承運(yùn)行中仍處在接近液體摩擦的輕微混合摩擦狀態(tài)。4.2軸頸處理得到強(qiáng)化(1)頂軸油泵電機(jī)加裝變頻裝置將頂軸油泵電機(jī)加裝變頻裝置,使頂軸油泵電機(jī)運(yùn)行頻率變?yōu)?0Hz,從而使頂軸油泵達(dá)到銘牌出力,以保證5號(hào)軸承軸頸將被頂起不小