汽輪機軸承溫度高的原因及處理方法教學提綱

600MW汽輪機軸承溫度偏高分析處理

汽輪機結(jié)構(gòu)概述

汽輪發(fā)電機組由東方電站成套設(shè)備公司和日本株式會社日立制作所合作設(shè)計及合作生產(chǎn)的600MW汽輪機組，本汽輪機為亞臨界參數(shù)，單軸三缸四排汽，具有一次中間再熱的凝汽式機組。機組膨脹位移共設(shè)三個死點，分別位于中間軸承箱下及低壓缸（A），低壓缸（B）的中心線附近，死點處的橫鍵限制汽缸的軸向位移，同時，在前軸箱及兩個低壓缸的縱向中心線前后設(shè)有縱向鍵，它引導汽缸沿軸向自由膨脹而限制橫向跑偏。機組型號：N600-16.67/538/538機組型式：亞臨界中間再熱沖動式單軸三缸四排汽凝汽式汽輪機。功率：額定功率（TRL）：600MW最大連續(xù)功率(TMCR)：641MW閥門全開功率(VWO)：668MW轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向：額定轉(zhuǎn)速：3000r/min旋轉(zhuǎn)方向：逆時針（從汽輪機端向發(fā)電端看）可傾瓦軸承結(jié)構(gòu)及特點汽輪機的高中壓轉(zhuǎn)子是由#1、#2支持軸承支承，其結(jié)構(gòu)采用六瓦塊可傾瓦結(jié)構(gòu)形式（如圖1所示），上、下半各三塊，每塊瓦背弧加工成大半徑球面，以便可傾瓦自動找中，無論是徑向還是軸向，都可以獲得最佳位置。即可傾瓦支承在軸承座上，每塊瓦在運行時隨轉(zhuǎn)子方向自由擺動，以獲取適應(yīng)每塊的最佳油楔。裝在軸瓦套上的螺紋掛銷用間隙配合的形式固定著可傾瓦塊，防止其旋轉(zhuǎn)。在軸承下部的瓦塊上設(shè)有測量瓦塊金屬溫度的雙支點熱電偶裝置?？蓛A瓦軸承被廣泛應(yīng)用于大型汽輪機的高中壓轉(zhuǎn)子支承上，這種軸承具有以下特點：與固定式支持軸承相比，穩(wěn)定性高?？蓛A瓦塊軸承具有良好的阻尼特性，具有減低轉(zhuǎn)子不平衡響應(yīng)和抑制不穩(wěn)定振動的能力（即抗御振動的能力）。與橢圓軸承相比，可傾瓦軸承對軸頸的歪斜和軸承載荷(支反力)變化的敏感性較小；但承載能力較橢圓軸承稍低，功率消耗較大。軸承鎢金采用了日立牌號(WJ2B)，最高工作溫度達120℃。正常運行溫度值∠107～110℃，報警溫度值為110～115℃，跳機溫度值121℃。結(jié)合性能優(yōu)于傳統(tǒng)滑動軸承材料ZSnSb11Cu6?，F(xiàn)場檢查處理情況針對600MW汽輪機在帶負荷過程中#1可傾瓦金屬屬溫度偏高問題，進行了以下分析和現(xiàn)場試驗。復測了測溫元件（WZPM2-001Pt100端面鉑熱電阻）的精度以及檢查DCS系統(tǒng)分度的設(shè)置情況均正常；并檢查了測溫元件的安裝深度（即端面鉑熱電阻頭的中心距鎢金表面的距離為14mm）情況均符合要求。檢查下瓦塊與軸頸接觸情況；每塊可傾瓦的徑向擺動量1.8±0.45mm、軸向擺動量1.1±0.28mm和瓦塊與前、后油擋的軸向間隙0.75±0.38（單側(cè)），均無異?，F(xiàn)象，可以排除因可傾瓦接觸不良、卡澀而造成瓦塊局部受力過大溫升過高的因素。將#1可傾瓦軸承的進油節(jié)流孔板由設(shè)計值Ф18.5mm改為Ф22mm，開機試驗情況收益甚微。#1可傾瓦軸承工作金屬溫度幾乎無降低，回油溫度（49.8～51.7℃）也無明顯變化。證明此軸承的用油量由自身結(jié)構(gòu)限定了（即軸承體的排油孔Ф16.5和瓦體前、后油擋間隙泄油決定的）?？紤]改變軸承工作時的動態(tài)載荷降低軸承金屬溫度。首次在蘭溪電廠#1機試運中，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)試單位摸索和試驗，改變#1可傾瓦軸承在帶負荷過程中的動載荷，將高壓調(diào)節(jié)閥的開啟曲線順序進行了優(yōu)化處理，將原來設(shè)計的調(diào)節(jié)閥的開啟曲線順序分別為CVⅠ+CVⅡ→+CVⅢ→+CVⅣ，改為開啟順序分別為CVⅣ+CVⅡ→+CVⅢ→+CVⅠ，即將CVⅠ閥和CVⅣ閥對調(diào)處理，收效很好。整個機組帶負荷過程中，#1可傾瓦軸承的金屬溫度不超過90℃。同時軸承的穩(wěn)定性沒有受到明顯影響。實踐證明可傾瓦對動載荷變化適應(yīng)范圍較寬。從設(shè)計結(jié)構(gòu)和受力情況分析從轉(zhuǎn)子的動載荷表2所示，#1可傾瓦軸承所受總的動載荷為17900Kgf，對于六瓦塊可傾瓦結(jié)構(gòu)來說，軸承的正下部的一瓦塊是主要承受載荷的瓦塊。從表3各軸承參數(shù)看：#1、#2可傾瓦軸承的設(shè)計動比壓也比較大，設(shè)計工作軸承金屬溫度也較高；從表4看：#1可傾瓦軸承的設(shè)計用油量也是最小（除#9軸承外）。#1可傾瓦軸承金屬溫度設(shè)置點也在正下部的一瓦塊上，超臨界600MW汽輪機運行時，出現(xiàn)#1可傾瓦金屬溫度偏高也是可以理解的。要解決#1可傾瓦軸承的金屬溫度偏高問題，不僅可以考慮軸承的動載變化影響，也可從增加軸承用油量和降低軸承動載荷著手處理。增大可傾瓦軸承用油量途徑從汽輪發(fā)電機組油系統(tǒng)總體看，設(shè)計依據(jù)各軸承的情況計算出自身的用油量，并將系統(tǒng)的總油量合理分配給各軸承的用油量，針對此計算值，#1可傾瓦軸承的用油量相應(yīng)最?。ǔl(fā)電機磁端外伸#9軸承外），要增加#1可傾瓦軸承的用油量，不僅要增大潤滑油管的進口節(jié)流孔板的大小，而且還要將軸承體上的排油孔徑增大，才能起到降低軸承金屬溫度的效果，但要考慮整個油系統(tǒng)的用油量平衡情況。從圖1六瓦塊可傾瓦軸承結(jié)構(gòu)圖看：為了降低#1可傾瓦下部瓦塊的金屬溫度，在增大進油節(jié)流孔板（Ф18.5改為Ф22）的前提下，將軸承體前、后擋油環(huán)底部進油槽各開一個Ф5排油孔，這種處理方法可將#1可傾瓦金屬溫度降至在≤95℃水平。此方法加大下部瓦塊的冷卻油流量還有待于實踐檢驗。高壓調(diào)閥開啟順序?qū)?1軸承動荷的影響分析超臨界600MW汽輪發(fā)電機組在汽機啟動沖轉(zhuǎn)定速3000r/min過程中，主要是用中壓缸啟動，即高壓缸不進汽或進少量蒸汽，由中壓調(diào)門調(diào)節(jié)蒸汽量進入中壓噴嘴全周進汽方式?jīng)_轉(zhuǎn)整個機組，并網(wǎng)帶低負何，然后切缸再由高壓調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)進汽量進入噴嘴組按圖4高壓調(diào)節(jié)閥配汽曲線進行復合噴嘴調(diào)節(jié)方式帶負荷。采取高壓缸啟動方式時，直接按圖4高壓調(diào)節(jié)閥配汽曲線進行復合噴嘴調(diào)節(jié)方式啟動、沖轉(zhuǎn)至額定轉(zhuǎn)速、并網(wǎng)帶負荷，中壓調(diào)節(jié)閥處于全開狀態(tài)（此啟動方式不建議推薦在冷態(tài)啟動采用）。由前述公式C可知：汽輪機在啟動升速過程中，隨轉(zhuǎn)速的升高而軸承的金屬溫度也隨之升高；當汽輪機定速后，并網(wǎng)帶負荷過程中，轉(zhuǎn)速恒定不變，潤滑油量也相應(yīng)不會變化，軸承耗功的變化只與軸承的動載荷有關(guān)。高中壓轉(zhuǎn)子的支持軸承受力情況見圖3所示。蒸汽流量通過高壓7個壓力級和中壓6個壓力級時，沿軸向的推力是對稱分布的，即總的合力在縱向軸線上，主要由推力軸承來平衡。而蒸汽流量通過高壓單列調(diào)節(jié)級時，產(chǎn)生四組的軸向合力FZ1、FZ2、FZ3和FZ4。實踐證明東汽600MW汽輪機可以在機組調(diào)試階段和機組停機檢修期間，通過將CVⅠ、C