汽轮机单个支持轴瓦磨损检修研究

汽轮机单个支持轴瓦磨损检修研究

贾喆祯

国家能源集团谏壁发电厂江苏镇江212000

摘要：汽轮机是火力发电厂的主要动力机械，它将蒸汽的热能转换为机械功然后带动发电机发电，汽轮机的性能状态直接影响着火力发电厂的正常发供电。针对汽轮机单个支持轴瓦运行时发生磨损进行判断，围绕“轴颈相对轴承座径向中心磨损前与检修后基本不变”的检修原则，对单个支持轴瓦磨损提出检修方法和控制要点，并通过对330MW机组单个支持轴瓦磨损换瓦处理过程及处理后运行效果的描述，证明其检修方法的可行性，为电厂单个支持轴瓦磨损判断及换瓦处理提出了理论依据和有效方法。

关键词：汽轮机；单轴瓦；磨损；检修

汽轮机的支持轴承是汽轮机重要部件之一，它的作用是固定转子在汽缸中的正确径向位置，承受转子的全部重量以及转子运转时的离心力。目前，我国汽轮机支持轴承主要有4种结构型式：圆筒瓦支持轴承、椭圆瓦轴承、三油楔支持轴承、可倾瓦支持轴承。不论哪种型式的支持轴承，都是由型式不同轴瓦等部件组成。所有型式的轴瓦工作面都浇铸有易磨损的锡基轴承合金，即巴氏合金（也称乌金），其作用是轴瓦在非正常工作状态时，磨损自己来保护汽轮机转子轴颈。

1、单个轴承磨损情况判断

汽轮机单个轴瓦发生磨损导致温度高保护动作跳机后，应分析保护动作前后一段时期各轴瓦温度变化情况。若某轴瓦温度平滑上升，保护动作跳机后高速段惰走过程中轴瓦温度仍处平滑上升趋势，同时此阶段该轴颈振动有上升趋势，基本上能判断该轴瓦已磨损或严重磨损。判定轴瓦已磨损，应立即停机进行检查处理。若是单个轴瓦磨损，我们只需对该轴承单独进行检查处理，使机组尽快恢复正常运行。

2、单个轴承检查处理方法

2.1检查处理原则

通过拆除、复装过程中有关数据的测量调整，在保证轴颈相对轴承座径向中心，磨损前与检修后基本不变的前提下，确保轴承检修后有关数据满足设计要求和接近磨损前测量数据。

2.2检查处理控制要点

1）轴承拆除。拆除时应测量轴承压盖顶部紧力（或间隙）、油档间隙、轴颈杨度等数据，主要用于同检修前和复装时比对参考；测量轴瓦顶部间隙、轴颈顶部桥规测量值、转子相对轴承油档洼窝值，主要用于同检修前安装数据比对，判断转子相对轴承径向中心位置的变化，估算轴瓦磨损量，同时用于复装时比对参考。

2）轴瓦磨损量测量估算。轴瓦磨损一般发生在下半，严重时上半轴瓦也会产生磨损。翻瓦检查轴瓦磨损情况，利用拆除时测量的轴瓦顶部间隙（a2）、轴颈顶部桥规测量值（b2）和磨损前安装测量的轴瓦顶部间隙（a1）、轴颈顶部桥规测量值（b1）等数据，按下列方法估算轴瓦磨损量：

下瓦磨损量：δ1=b2-b1+δt；

上瓦磨损量：δ2=a2-a1-δ1；若上瓦未磨损δ1=a2-a1；

δt为温度修正值，δt=（T2-T1）×r×α（其中：T1为磨损前安装时轴颈温度，T2为检修时轴颈温度，r为轴颈半径，α轴颈金属线膨胀系数）

3）磨损轴瓦的处理。若是下半轴瓦轻微磨损，可进行与轴颈研磨修刮处理继续使用；若轴瓦磨损严重则应进行修补或换瓦处理，由于轴瓦加工精度要求较高，修补处理最好到厂家进行。

4）轴承复装。轴瓦处理好或备用更换瓦到后，进行接触、脱胎等常规性检查，合格后进行复装，复装控制要点是保证轴颈相对轴承座径向中心，磨损前与检修后基本不变，方法为：安装下半轴瓦，不装上半轴瓦，通过调整瓦枕垫块，测量油档洼窝左、右、下部值和轴颈顶部桥规间隙值，使之与磨损前数据基本一致。轴颈相对轴承座左右中心位置以油档洼窝左、右值，磨损前与检修后基本一致来保证，误差控制在0.03mm之内；轴颈相对轴承座上下中心位置以轴颈顶部桥规间隙值，磨损前与检修后基本一致来保证，误差控制在0.03mm之内（要考虑温度修正），同时，以油档洼窝下部值磨损前与检修后基本一致作为辅证。在保证上述要点的基础上，按通常方法调整测量轴瓦两侧间隙、顶部间隙、轴承紧力、油档间隙等有关数据，使之满足厂家设计要求。

3、单个轴瓦磨损换瓦处理实例

中国能源集团谏壁发电厂是华东电网的主力电厂之一，该厂#11、#12为“大代小”工程机组，出力330MW，于03年开工建设，04年9月投产。其中11号机组在全国火电机组(300MW级)竞赛第36届年会上，获得国产机组唯一的特等奖。现以#11机组为例，该机组在安装型号为N330-16.67/538/538的汽轮机时，由于安装的1号轴瓦顶部间隙过小，从而导致首次整套启动试运过程中，该轴承发生下半轴瓦严重磨损事故，上半轴瓦无磨损。该汽轮机#1轴承是由四块等厚度的瓦块组成的自位式可倾瓦，分上半2块、下半2块安装在上下轴瓦套内。厂家要求瓦顶间隙为0.55-0.65mm，轴承压盖紧力为0.02-0.05mm，瓦块与轴颈接触面厂家要求不需要现场研磨修刮。

3.1轴瓦磨损后有关数据测量分析

查看磨损的下半瓦块（以下称坏瓦）磨损情况，乌金结块变硬，表面发光，对此进行以下测量分析：

1）安装下半轴瓦套带下半坏瓦块，用桥规测量1号轴颈与桥规的间隙约为0.65mm（方法见图1，此时轴颈的温度约为60℃），磨损前桥规测量记录为0.62mm（此时轴颈的温度约为25℃）。估算下瓦磨损量为：δ1=b2-b1+δt=0.65-0.62+（60-25）×0.18×0.0136≈0.11mm（轴颈直径为360mm）。

2）测量油档洼窝值，左右值与磨损前测量值相近，下部值比磨损前约小0.8mm，此值与估算下瓦磨损量0.11mm接近。

3）安装上半坏瓦块，测量轴瓦顶间隙约为0.46mm，估算磨损前的轴瓦顶间隙约为0.46-0.11=0.35mm。

3.2轴承复装

根据上述情况，经研究决定更换轴瓦（以下称新瓦），更换后要求保证3点：一是保证轴颈相对轴承座径向中心磨损前与检修后基本不变；二是保证轴瓦顶部间隙在0.55～0.65mm；三是保证轴承压盖紧力在0.02～0.05mm，具体实施如下：

1）安装下半轴瓦套带新下半瓦块，用桥规测量与轴颈的间隙约为0.81mm（此时轴颈的温度约为55℃），说明新瓦安装后，轴颈相对轴承座上下中心位置比磨损前低。δ=0.81-0.62+δt=0.81-0.62+（55-25）×0.18×0.0136≈0.26mm。

2）安装新瓦块，测量瓦顶间隙约为0.75mm。

3）考虑到安装新瓦块后，瓦顶间隙偏大（0.75mm），按厂家图纸（M107-241000D）技术要求，在每块瓦块摆动调整垫片下加0.10mm的不锈钢垫片后，测量瓦顶间隙约为0.55mm（当转子恢复到常温后，数值会大些，应在0.55～0.65mm）；桥规测量轴颈间隙约为0.70mm（此时轴颈的温度约为55℃）。

4）计算新瓦调整安装后轴颈比磨损前中心值降低量A：

A=0.70-0.62+δt

=0.70-0.62+（55-25）×0.18×0.0136

A≈0.15mm

5）测量油档洼窝左右值与磨损前测量值相近，下部值比磨损前约小0.13mm。

6）根据上述第4、5条的测算，为保证轴颈相对轴承的中心高度安装新瓦块后与磨损前相近，拟在下半轴瓦套3块瓦枕垫块下加垫片来达到，底部瓦枕垫块下加A=0.15mm的不锈钢垫片，两侧垫块下各加C=A×sin30°≈0.8mm的不锈钢垫片，见图2。

7）研磨瓦枕与轴承座接触后，测量轴颈桥规间隙约为0.58mm（此时轴颈的温度约为50℃）。

8）计算瓦枕垫块调整后轴颈比磨损前中心值上下变化量A′：

A′=0.58-0.62+δt

=0.57-0.62+（50-25）×0.18×0.0136

A′≈0.02mm

9）测量油档洼窝左右值与磨损前测量值相近，下部值比磨损前约小0.3mm。

10）根据上述第8、9条的测算，说明新瓦块安装调整后，轴颈相对轴承的径向中心基本与磨损前相近。

11）通过压铅丝，调整上半轴瓦套顶部瓦枕垫块下的垫片来保证轴承压盖紧力在0.02-0.05mm，同时，按常规要求对轴承有关数据进行测量调整。

3.3处理方法评价

从轴瓦更换后运行情况看，该轴承瓦温运行正常，轴颈振动也在优良范围之内，说明上述方法可取。

4、结束语

对汽轮机单个支持轴瓦磨损检修，关键是要把握“轴颈相对轴承座径向中心磨损前与检修后基本不变”这条原则，在此基础上，严格测量控制有关间隙，并考虑温度对有关数据的影响，定能达到良好的效果。

参考文献

[1]贾继德，刘志刚，孔凡让等.基于双谱分析的内燃机曲轴轴承磨损故障的诊断研究[J].中国科学技术大学学报，2016（6）

[2]郭玉杰，王晓东，李红平等.齿形联轴器严重磨损引起小汽轮机振动的诊断[J].热力发电，2012（6）

[3]高培庆，高兴，张奕黄等."先锋"号动车组异步牵引电动机用轴承磨损的分析[J].机车电传动，2014（2）