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汽輪機軸承典型故障的分析與對策
2012-12-07
作者：陳巖崗
（內蒙古能源錫林熱電廠）
關鍵詞：汽輪機；軸承；故障；分析
1 結構簡介
汽輪機軸承包括徑向支持軸承和推力軸承。一般軸承均與一個支持軸承制成一體組成聯合軸承。推力軸承由若干推力瓦塊組成，分為工作面和非工作面。轉子的推力盤車工作瓦塊和非工作瓦塊之間有0.40~0.60mmr的軸向間隙。工作瓦塊的烏金屬厚度為1.5mm，因此轉子軸向定位移值超過1.0mm時保護裝置報警，超過+1.4mm時保護動作自動停機。
支撐軸承的軸瓦形式有圓筒形瓦，橢圓形瓦和可傾瓦軸承。
2 軸承故障的原因
軸瓦燒損事故，主要針對汽輪機發電機組的推力軸承和支撐軸承而言：
2.1 推力軸承燒損
如果是推力軸承燒損，常常和軸向位移事故聯系在一起。當正身或負向推力超過推力瓦承載能力或推力瓦油膜破壞時，都將發生推力瓦燒損事故。
推力瓦燒損的事故征象主要表現為軸向位移增大，推力瓦烏全溫度及回油溫度升高，機器外部象征是推力瓦冒煙。為正確竄軸表的準確性，還應和漲差表對照，如果正向竄軸增大時，高壓脹差有指示減少，中低壓脹差表指示增大，反之，高壓脹差表指示增加，中低壓脹差指示減少。
造成推力瓦燒損的原因，一般有以下幾個方面：
①汽輪機發生水擊或蒸汽溫度下降處理不當。這方面情況發生的比較多，除在滑參數停機過程造成推力瓦燒損事故外，還可舉出例子，有一臺高壓凝汽式汽輪機組帶70%負荷運行，由于鍋爐水滿，使主汽溫度由520℃降到490℃以后又降到300℃，使大量帶水的蒸汽進入汽輪機，造成主擊。而運行人員未按緊急停機處理，延誤時間，推力軸承工作瓦塊全部燒損。②由于蒸汽品質不良，葉片結垢。例如，某臺高壓雙抽氣汽輪機，葉片結垢達1.5mm，經常帶80%負荷純凝運行，高壓加熱器在停止中，竄軸保護因故至于信號位置。在增加負荷過程中，軸承位移突然增大，推力瓦回油溫度急劇升高，盡管立即打閘停機，但推力瓦塊與金全部融化。③機組突然甩負荷或中壓鋼汽門瞬間誤關。例如，某臺蘇制200MW機組，在做自動主汽門關閉超前于高壓自動主汽門時，瞬間推力增大，推力瓦冒煙，使非工作瓦塊燒損。④油系統進入雜質，使推力瓦塊油膜破壞。如某臺機冷油器更換銅管厚，因大量沙子和少量銅沫掉進冷油器內未加清理。投入運行后被油帶進瓦軸內，使推力瓦油膜破壞而燒損。
2.2 支持軸承燒損
軸瓦燒損的現象是：軸瓦烏金溫度及回油溫度急劇升高，油膜破壞，機組震動增大，軸瓦冒煙。
支持軸承燒損的原因主要是潤滑油壓降低、軸承斷油及軸瓦烏金層缺陷在運行中脫落的結果。產生的原因有：①啟、停和運行中切換冷油器對閥門操作順序有誤或切換時冷油器末放凈空氣、而對潤滑油壓又未加監視，使軸承斷油，造成軸瓦燒損事故。②軸瓦發生轉動，使軸承進油口與進油管偏離，造成軸承斷油。③機組啟動定速后，停止高壓輔助油泵時，忽視對油壓的監視。注油器工作失常，主油泵失壓而潤滑泵又滑動有聯動，引起軸瓦燒損。注油器工作失常的原因是油系統內積有空氣未排除，停止高壓輔助油泵后，主油泵大量供油時，空氣進入一級注油器，使油泵入口斷油，使油壓下降，導致潤滑油系統斷油。④油系統啟動時，空氣式排凈而引起油系統管道振動，嚴重時可將油管法蘭盤振裂而大量漏油；油壓下降，軸承斷油，使軸瓦燒損。⑤油管道，油閥門及冷油器漏油，均能引起油管位下降，如不及時補油，其油位低于注油器喉部時，使主油泵斷油、潤滑油中斷。⑥軸電流擊穿油膜而產生軸瓦燒損后果。
3 預防措施
3.1 運行方面
3.1.1 油箱和油系統：①油箱內的油位必須經常保持在規定的范圍內。司機應熟知運行中發生油系統漏油現象時的緊急處理方法(見部頒汽輪機組運行規程第253條)。②定期試驗油箱低油位的音響和燈光信號、并檢查油箱的油位計是否能正確動作或指示。③油箱內的濾油網應定期加以清洗。平時應從濾網兩側的油位差來監視濾網的污穢情況。④在運行中調整油壓閥或者清洗油濾網時，應由合格的人員擔任工作，并由制定的人員監護。⑤運行中如果發現軸承油流不正常，或者軸承油壓逐漸下降，或油箱油位上升的情況時，必須查明原因，進行處理。⑥油系統內的閥門都應有標號。對于平時不應操作的閥門，應當加鎖或采取其他防止誤操作的措施。⑦應按法規要求對透平油對其進行油質化驗，油質劣化時應及時處理。
3.1.2 冷油器。①冷油器的進、出口油門平時應加鉛封或掛上禁止操作的警告牌。②切換冷油器時應使用操作票，在指定人員的監護下進行操作，不許兩個人同時操作，或者由一個人同時操作兩個閥門。監護人不得參加操作。③切換冷油器時必須先放凈空氣。開啟備用冷油器的油門和水門。然后關閉原來在運行的冷油器的油門和水門。④切換冷油器時必須和司機保持密切的聯系，司機應加強對油壓，油溫和油流的監視。⑤投入備用冷油器的操作方法應符合部頒汽輪機組運行規程117條規定。⑥原有2臺或3臺冷油器并列運行，當準備停運一臺時，必須先確定其余的冷油器的油門和水門是否在開啟位置。⑦為了避免冷卻水漏入油中，運行中應經常保持通過冷油器的油壓大于水壓。在銅管漏油的情況下，當冷油器停運時，水仍有可能漏入油側，因此在投入冷油器前必須將油側存水排凈。
3.1.3 輔助油泵。①運行中的汽輪機的輔助油泵及其自調動裝置應每星期試驗一次，保證經常處在良好狀態，每次停機前也要進行試驗。②汽輪機啟動前必須先開輔助油泵。在確定幾個軸承內部有油通過后，才能沖動轉子，當轉子轉速已接近額定轉速，主油泵的油壓已經升高后，才能停用輔助油泵。停用輔助油泵時，應逐漸關小輔助油泵出油門，當確定主油泵已能維持油壓后才能停下輔助油泵，防止由于主油泵失靈(如氣化、漏入空氣)而突然發生失油現象。③汽輪機沖動前必須將直流油泵投入聯動。④停機時應隨轉速的下降及時投入輔助油泵。⑤司機必須熟悉啟動，停機過程中發生輔助油泵工作失靈情況下的緊急處理方法(部頒汽輪機運行規程第256條)。
3.1.4 汽輪機本體，軸承及其他。①經常注意軸承溫度。當軸承出口溫度升高超出正常數值時(超過10~15℃),側應加強監視。當軸承出口溫度急劇上升或發生冒煙時，應立即緊急停機。②推力瓦的烏金溫度一般不得超過(85~90℃)(回油溫度一般不應超過70℃)。③裝有軸身位移保護裝置的應常投入運行。④避免在機組振動不合格的情況下長期運行。⑤當發現汽輪機通流部分有積鹽垢象征時，應立即根據監視段壓力限制負荷和采取改善蒸汽品質及低參數帶負荷清洗葉片等減少積鹽的措施。⑥司機應熟悉發生不沖擊或其他運行條件突然變更時的正確處理方法。⑦當運行中發生了可能引起軸瓦損壞的異常情況(如水沖擊或瞬間斷油)時，應在查明軸瓦沒有損壞以后，才能從新啟動運行。
3.2 檢修和安裝方面
3.2.1 油系統。①檢修和安裝時必須將油箱、油管及軸承座內部徹底清洗干凈，經過必要的驗收手續。②檢修或安裝時應切實防止有雜物遺油在油系統內，油管路清理完畢后，開口處必須嚴密包扎，以防組裝前有雜物掉入。③在油管法蘭結合面間涂漆片類的涂料時，應涂得均勻適量，不要涂得太靠近管孔邊緣，防止涂得過多，擠進油內將油孔堵塞。安裝法蘭電料圈時，電料圈的開孔應略大于管徑，防止忘記，開孔過小，阻滯油流。④檢修或安裝時在管路上加裝的臨時濾網或堵頭、應帶有尾巴、以便識別。堵頭和臨時濾網都必須在啟動前拆除。為防止忘拆，對于加裝的堵頭或濾網須有一定的記錄和管理制度。⑤油系統采用化學方法清洗時，采取措施，防止油系統內的部件生銹。⑥油系統內各逆止門和減壓門都應在大修時詳細檢查，確定是否處在良好狀態。⑦油系統應嚴密、不漏油，也不應有空氣漏入油泵的進油管，以防止運行中發生油泵的吸油作用被破壞，引起斷油。⑧油系統內所有看油裝置均應清潔透明，能明顯地看到油流或油位。⑨油壓表和油溫表及有關的信號裝置必按法規要求裝置齊全，指示正確。⑩潤滑油系統的油門一般應平裝，以防止門干斷落時斷油。油門上應有開關方向的標志；開啟后應設法將手輪固定，以防止受到振動后自行關閉。油門和冷油器的冷卻水門都宜裝用開啟時門干會外伸出的形式的，以便于識別開關的程度。
3.2.2 主軸承和推力軸承。①應仔細檢查軸瓦烏金有無磨損、擦傷、剝落、裂紋、脫胎等情況。如有上訴情況時應分析原因和進行處理。②重澆軸瓦烏金或補焊烏金面時，應使用正確的工藝，保證烏金的質量。特別要注意烏金的熔化溫度、瓦胎的預熱溫度和接觸面的清潔度。③正確的修刮烏金面。軸瓦的間隙、瓦面的接觸情況和各油道都應符合規定；推力瓦各個瓦片應修到能均勻地承載負荷。④正確的組裝和固定軸承。軸承過盈應符合規定；軸瓦的球面與瓦窩的接觸應良好，防止卡住。⑤各軸承內的油路應暢通，油孔都應對準。⑥各軸承上都應有指示油溫的溫度計，并且裝置正確。應加裝測量推力瓦塊溫度的熱電偶溫度計。⑦應該查明各個轉子和定子的相對位置和靠背輪的情況，防止由于熱膨脹或靠背輪卡住等原因，使推力瓦受到過大推力。⑧軸頸及推力盤表面應光滑，偏斜度在規定的范圍以內。
來源：《內蒙古科技與經濟》2009年19期
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