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绥中电厂2号汽轮机推力瓦温度高原因分析及处理 |
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| 绥中电厂2号汽轮机推力瓦温度高原因分析及处理 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-26 19:51:16  |
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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。
3.1.5 从高压#3调门开度分析推力轴承自位性
该组带负荷563MW，1号～4号高压调门分别开启57%、58%、8%和0%，轴向位移左侧为-0.93mm,右侧为-0.89mm，推力轴承工作瓦块最高温度为87℃；机组带负荷660MW， 1号～4号高压调门分别开启52%、50%、24%和0%，轴向位移左侧为-0.88mm,右侧为-0.88mm，推力轴承工作瓦块最高温度为77℃。
比较两种工作方式：前者比后者3号高压调门少开启16%；轴向位移向正向移动，左侧减少-0.05mm，右侧减少-0.01mm，左侧比右侧多串动-0.04mm；工作瓦温度最大减少约10℃（见表2）。
原因分析，高压#3调门位于左上方（面向发电机看），当高压#3调门开度很小时，高压转子前端主要接受高压#1、#2调门进汽作用力，使#2瓦处轴径向上抬起，转子平衡盘随之前仰增大，推力轴承工作瓦下瓦块受力增加，影响到瓦温升高。当高压#1、#2调门开度不变，高压#3调门开大，推力轴承工作瓦下瓦块受力减小，瓦温降低。假如推力轴承自位性很好，此类现象不会出现。
3.2 推力轴承供油量不足
由推力轴承工作瓦块磨损情况分析，推力瓦工作瓦共有12个瓦块，每次解体都发现每个瓦块的出油面均有磨痕，只是轻重程度不同。推力瓦工作瓦面共计12个温度测点，最高点温度97℃，最低点温度只有64.5℃，而厂家容许温度≯100℃。为什么瓦温没有超标，而瓦块却被磨损了？分析原因主要是，工作瓦侧供油量不足，油膜形成不好所致。
由推力轴承工作瓦块供油结构可知，在工作瓦调整环上瓦块与瓦块之间有一个φ19.3mm供油短管，供油短管出口与推力盘保持一个最小间隙，对供油量起到限流作用。图纸要求该间隙应保证在3.5 mm～4.0 mm之间，而实际测量仅有3.1mm。经计算实际供油量是图纸要求最小供油量的88%，是最大供油量的77%。因此推力轴承工作面侧瓦块供油量明显不足。
另外，本机的二瓦为支持推力联合轴承，＃2瓦的支持和推力轴承来油是通过二、三瓦上部小油箱供给。经检查小油箱下部供油孔的球面结合面部分约有50%接触不好，即有一部分油从此处漏入油箱，同时也减少了推力瓦的供油量。
3.3 轴向推力变大
此次大修高压汽缸揭开后，发现高压第二级隔板汽封成组磨损、脱落约占2/5之多，高压第一级动叶叶顶径向汽封也有部分脱落。俄罗斯专家认为，高压第一级动叶叶顶径向汽封的脱落属于设计制造方面问题，同型机组也有此类情况出现。因此，根据俄罗斯专家的建议将整圈汽封全部拿掉，以防再次脱落，打坏叶片。高压第一级动叶叶顶径向汽封拿掉后，径向间隙最大增至约有1.5mm～2.0mm。这次大修后起动与大修前比较，轴向位移负向增大约0.3375mm（见表3）。
大修前对应负荷778MW推力瓦工作面温度最高85.9℃(详见表4)，大修中对推力瓦供油量及球面紧力又做了进一步调整，大修后启动对应负荷780MW工作瓦温降至83.7℃。如果不考虑轴向位移负向增大的影响，工作瓦温还应降得更低些。因此，轴向位移负向增大无疑对推力瓦工作面温度降低产生了不利影响。
4 主要处理措施
4.1 调整球面紧力
球面紧力对推力轴承的自位性影响较大，为了增加球面的自位性，将原推力轴承球面紧力0.04 mm调整为间隙0.02 mm。
4.2 增加推力轴承供油量
4.2.1 解体测量工作瓦供油短管出口与推力瓦最小间隙为2.98 mm，最大间隙为3.68 mm，厂家图纸要求3.5～4 .0mm，故将间隙增加至4 .0mm。
4.2.2 为使推力轴承供油量增加6%，经计算在保证二、三瓦小油箱内油压不变情况下，将小油箱供油节流孔直径由原来Ф55mm，改为Ф57.4mm，将二瓦供油节流孔直径由原来Ф48mm，改为Ф51mm。
4.2.3 联合推力轴承进油孔的密封面是一个球面。通过检查发现，球面有50%接触不好，并且存在大约0.05mm的缝隙。为了防止轴承供油从此间隙漏出而影响推力轴承的供油量，轴承回装时在球型密封面涂上密封胶做了简单处理。
4.3 更换推力瓦和调整环
临检中对磨损严重的瓦块及有0.05mm瓢偏的调整环进行了更换，以减少各推力瓦块与平衡盘之间的受力不均。
4.4 处理结果
大修处理后（含临检处理），负荷在755MW至780MW之间，工作瓦最高温度下降了10.6℃；平均温度下降了5.6℃。原来该机组因工作瓦温高，需要限制负荷运行。现在推力瓦温度已经不会影响到机组的安全运行，机组也不会因工作瓦温度高而限制负荷运行。具体数据详见表4。
注：工作瓦温度均取至温度高的几个点。临检前瞬间带800MW负荷，工作瓦温度最高可达到97℃。
5 结论和建议
该机组工作瓦温度高问题，通过临检和大修两次处理后，瓦温降低效果显著。但是，影响推力瓦温度降低的主要因素还有两个未能得到彻底解决：一个是这次大修中将高压第一级动叶叶顶径向汽封拿掉，径向间隙明显增大，使之大修后机组负向串轴比大修前有所增加；另一个是推力轴承球面接触不好。这两个问题如果在以后的检修中得以解决，推力瓦温度还会进一步降低。
总体来讲，经过处理后，机组现在能够带额定负荷长期于运行，比临检前稳定运行的最高负荷提高了50－80MW，这样＃2机组每年可多发约600－1000万KWH电量，其经济效益是相当显著的。
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