汽轮机推力瓦温度防控

2010年2月5日 星期五

汽轮机推力瓦温度的防控热

[ 作者：王海涛，尹承杰 | 转贴自：本站原创 | 点击数：118 | 更新时间：2009-8-11 | 文章录入：imste 2009年 第 2 期 ]

(蒙电华能热电股份有限公司 包头第二热电厂，内蒙古 包头 014030)

摘 要：文章就推力瓦温度升高的原因进行了分析，并提出了二种具体表现，这对保证机组的安全运行具有重要意义。

关键词：汽轮机；推力瓦；温度；温度防控

中图分类号：TM311 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2009)02—0101—01

在机组运行中，影响推力瓦温度的原因很多，笔者针对以下几方面主要原因来阐述其原理及防控对策。

1 润滑油系统异常

润滑油系统异常包括润滑油压力降低、润滑油温度升高及润滑油质恶化等内容。从推力轴承的工作原理可以看出，润滑油压力降低，进入推力轴承的油量必然要减少，这样就不可能在推力盘与工作、非工作瓦块之间建立良好的油膜，使推力轴承工作出现异常，导致推力瓦温度升高。而润滑油温度升高，一方面因为润滑油从推力轴承中带出的热量减少，使推力轴承工作中产生的大量热量散不出去，造成推力瓦温度升高。润滑油温度升高，还会使透平油的粘度下降，对推力轴承油膜的形成造成很大的影响。但润滑油温度也不能过低，因为润滑油温度下降，粘度会增加，当润滑油的粘度增大到一定的程度，也会对油膜的形成产生影响。润滑油质恶化有杂质，会造成油的粘度降低，进入推力轴承油量不足，使推力轴承油膜破坏。

以上润滑油系统异常都会造成推力轴瓦温度升高，所以在正常运行中对润滑油参数的监视是非常重要的。要严格控制润滑油温度、压力在规定范围。一旦超限，要立即进行调整，保证系统正常用油。如润滑油压力下降经采取措施无效达极限值时应立即停止机组运行，防止事故扩大。另外还应定期对润滑油质进行化验，发现油质恶化应及时进行处理。

2 轴向位移增大

引起轴向位移增大的原因主要有以下几方面：

2.1 主汽参数不合格，汽轮机通流部分过负荷

汽轮机过负荷，主、再热蒸汽参数超过了设计值，高、中压缸轴向推力相应增大而造成轴向位移增大。汽轮机加负荷过快，大量的高参数蒸汽进入高压缸，使高压转子前几级在进汽和出汽瞬间形成很大的压差，从而在高压转子上形成巨大的负推力，把高压转子推向前箱侧，这样巨大的推力使推力瓦的非工作瓦迅速磨损。为什么这么大的负推力没有得到平衡呢？在通常情况下，设计上已通过将高、中压缸进汽对称布置和通流部件的设计使汽轮机转子上产生的轴向推力大部分被平衡掉，而不会存在过大的剩余推力，且剩余的轴向推力为正推力。然而由于高、中压缸调整汽门瞬间开大或全开，大量蒸汽急剧地作用在高、中压缸前几级上，在级后尚未建立正常压力的情况下，高压前几级的前后压差大大高于中压缸前几级的前后压差，(高、中压缸进汽压力约为6∶1的关系)产生了相当大的负推力。 机组在正常运行中，要严格控制主汽参数不得超限，且机组不得超负荷负荷运行。一旦发现主汽参数、负荷及监视段压力超限，要立即通知锅炉尽快恢复，如在规定时间内不能恢复，应减负荷运行。

2.2 汽轮机通流部分严重结垢或损坏

汽轮机通流部分严重结垢，造成汽轮机汽耗增加，导致汽轮机轴向推力增大，影响汽轮机正常运行。在机组运行中，一定要保持汽水品质合格。通流部分损坏的主要原因是启停或运行方式不合理、保温质量不良、法兰螺栓加热不当等。动静部分在轴向和径向方向发生磨损的原因很难绝对分开，但仍然有所区别。轴向磨损的主要原因是在启停、工况变化时或法兰加热装置投入不当时，使胀差超过正负极限值，致使轴向间隙消失而磨损；也有可能由于汽轮机进水、蒸汽低参数、叶片结垢、超出力等原因使轴向推力过大，使推力轴承过载毁坏而引起动静体碰磨。径向磨损的主要原因是汽缸和转子热变形的结果，也可能是由于机组振动或径向轴承损坏等。

2.3 汽轮机水击，使轴向位移增大，推力瓦温度升高，差胀减小或出现负差胀

汽轮机发生水冲击时要破坏真空紧急停机，这是因为水的密度比蒸汽大得多，随蒸汽通过喷嘴时[CM(22]被蒸汽带至高速，但速度仍低于正常蒸汽速度，高速的水以极大的冲击力打击叶片背部，使叶片应力超限而损坏，水打击叶片背部本身就造成轴向推力大幅度升高。此外，水有较大的附着力，会使通流部分阻塞，使蒸汽不能连续向后移动，使各级叶片前后压力差增大，并使各级叶片反动度猛增，产生巨大的轴向推力，使推力轴承烧坏，并使汽轮机动静之间摩擦碰撞损坏机组。为防止机组严重损坏，汽轮机发生水冲击时，要果断的破坏真空紧急停机。

3 汽轮机单缸进汽

多缸汽轮机设计高、中压缸进汽对称布置来平衡轴向推力，而多缸汽轮机单缸进汽，就会破坏这一平衡，引起正向或负向轴向推力增大，导致推力轴承烧瓦，产生动静摩损。所以在机组运行中禁止汽轮机单缸进汽，如果运行中发现任一汽缸主汽门、调整汽门关闭，应迅速查找原因并设法开启，恢复机组正常运行。否则因立即打闸停机。

4 推力轴承损坏

汽轮机设计中采取了高、中压缸进汽对称布置，低压缸采用了分流布置等方法来平衡轴向推力，其余的轴向推力由推力轴承来平衡。一旦推力轴承损坏，无法平衡其余的轴向推力，汽轮机的轴向位移就会增大，造成动静部分摩擦。

如果运行中发现推力轴承损坏，应停止机组运行，进行检修。

5 任意调速汽门门头脱落

汽轮机调节汽门门关脱落，会使调节汽门所在汽缸进汽量减少，造成轴向位移相应增大。汽轮机任意调节汽门门头脱落，应立即设法使其恢复，并注意监视窜轴、推力轴承金属温度、回油温度及胀差等参数变化情况。如参数超限，应停止机组运行，待缺陷消除后重新启动。

6 旁路系统误动作

汽轮机在运行中旁路系统误动作，会造成高、中压缸进汽量突变，轴向推力急剧变化，使推力轴承烧毁。旁路系统误动作，应立即减负荷，同时设法关闭旁路系统，恢复机组正常运行。

7 结束语 在现场运行中，影响推力轴瓦温度的原因很多，要控制推力轴瓦温度，不单要掌握理论知识，还要有很丰富的现场经验。

推力轴瓦温度升高，必须以实际现场为准，综合考虑，分析原因，采取对策，将推力轴瓦温度控制在规定范围之内。

绥中电厂2号汽轮机推力瓦温度高原因分析及处理 [ 日期：2005-06-20 ] [ 来自：绥中发电有限责任公司 ]

绥中电厂2号汽轮机为俄罗斯生产的800MW超临界凝汽式机组。该机自2000年投产以来，推力轴承工作瓦块温度一直偏高，推力轴承工作瓦12个瓦块均存在不同程度的磨损。为了控制工作瓦温度不超允许值，经常限制负荷运行。通过多次试验，经过认真分析，推力轴承工作瓦块温度偏高的主要原因是推力轴承球面接触不好、自位性较差、推力瓦供油量不足。2003年3月、9月利用该机临检和大修的机会，针对推力瓦的实际情况，在调整推力轴承球面紧力和增大推力瓦进油截面等方面做了大量工作。处理后，机组带780--800MW负荷，工作瓦温度由94.3℃降至83.7℃，效果明显，恢复了机组带满负荷运行能力。但是，大修中推力轴承球面接触不好未做处理；大修后，因设备问题机组负向推力增大；预计这两个问题处理后，推力瓦温度会进一步降低。

关键词：汽轮机 推力轴承 推力瓦温度

1 简述

绥中发电厂2号汽轮机为俄罗斯列宁格勒金属工厂生产的800MW单轴、五缸、中间再热、凝汽式超临界机组。该机组的轴向推力主要产生于高压缸，高压缸采用双层回流结构，主蒸汽由高压缸中间部分进入前6级（前箱侧），然后蒸汽以180℃转弯流过内外缸夹层进入高压缸后6级（发电机侧）。中压缸和三个低压缸均为对称布置。推力轴承设计为＂H＂型，即机组有两个推力盘，当推力为正向时，非工作瓦受力；反之工作瓦受力。正常运行时，该机显示负串轴，所以工作瓦温度高于非工作瓦温度。

该机自2000年投产以来，推力轴承工作瓦块温度一直偏高，最高时达到97℃。为了控制工作瓦温度不超标，该机组经常保持负荷在700MW左右运行。

2003年3月机组第三次临检，推力轴承解体检查，工作瓦12个瓦块全部存在不同程度的磨损，其中工作瓦下半6个瓦块磨损较重，而上半6个磨损较轻。该机每次临检后都将磨损严重的瓦块更换为新瓦，但是经过一个临检周期后工作瓦块的磨损情况又重新出现。

2003年3月、9月利用该机临检和大修的机会，针对推力瓦的情况进行了调整和处理，使其工作瓦最高温度由94.3℃降至83.7℃，机组可以带满负荷运行。

2 数据收集

为了充分了解该机组推力瓦温度高产生的原因及检修后的效果，对该机03年3月临检前、后和大修后运行的有关数据做了全面收集和整理。临检前数据是对该机组DAS系统的历史记录拷贝整理后得到；临检后和大修后数据是不同工况的试验记录。

3 原因分析

3.1 推力轴承自位性差 3.1.1 从推力轴承球面接触情况看推力轴承自位性

推力轴承解体后，经过着色检查发现，下瓦球面两条环形球面，前箱侧接触面积约为80%左右，而发电机侧仅为50%左右（正常要求＞80%）。从推力轴承球面接触情况看，没有达到设计要求。从比压角度讲，发电机侧环形球面减少30%，该侧比压就要比设计值增加37.5%。由于二瓦扬度较大(详见表1)，发电机侧环形球面受力情况大于前箱侧环形球面，故发电机侧环形球面比压比以上计算值还要大。因此，非常容易产生推力轴承自位不灵活。

3.1.2 从两侧轴向位移曲线变化偏差分析推力轴承自位性

两侧轴向位移曲线变化偏差（见图1 ）。2003年1月16日机组启动前左侧-0.22mm，右侧-0.36mm，右侧大于左侧0.14mm；负荷350MW时，两侧相交；负荷535MW时，左侧-0.853mm，右侧-0.805mm，左侧大于右侧0.048mm；从轴向位移左右两侧变化情况看，成交替变化曲线。即当负荷变化时，左右高压调节汽门开度不同、进汽量不同，致使高压转子左右受力不均而产生偏转，推力盘也随之发生偏转。如果推力轴承自位性好，推力瓦与推力盘间仍可保持平行接触，对推力瓦温度升高不会产生负面影响。反之，完全可以引发部分推力瓦块的受力不均，使其温度升高。

3.1.3 从推力轴承工作瓦面温度变化的不可重复性分析推力轴承自位性

图2轴向位移与推力瓦工作瓦面温度变化的关系。轴向位移-0.83mm时，#3工作瓦温度86℃，#8工作瓦温度92℃；当轴向位移增至-0.86mm后又退回到-0.83mm时，#3工作瓦温度升至95℃，#8工作瓦温度降至88℃；如果推力轴承自位性好，轴向位移与推力瓦工作瓦面温度变化应该是一一对应的，不应该出现偏差大的现象。

3.1.4 从汽轮机转子扬度不同分析推力轴承自位性

1号机与2号机安装时转子扬度值调整结果比较（见表1）。

表1 单位：mm/m

查看两台机组#2瓦位置转子扬度1号机0.22 mm，2号机1.23 mm，后者比前者前扬高出1.01mm。由于该机组#2瓦处转子前扬较大，推力轴承工作瓦下半瓦块的磨损量又大于上半瓦块，推力轴承工作瓦下半瓦块受力程度大于上半瓦块。因此，这个现象也说明了推力轴承自位性差。