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摘要：建立600 MW亚临界汽轮机的推力轴承系统摩擦生热能量转换系数和油膜厚度的物理模型，分析机组负荷、升负荷率和进油温度等因素对推力轴承金属温度和润滑油排油温度的影响规律，找出超温的原因，提出优化改进措施。结果表明高负荷、高进油温度、快速加负荷和瓦块表面结构缺陷的情况下，推力轴承表面金属温度容易超温。升负荷速率和增大润滑油进口温度均会提高摩擦生热能量转换系数，减小润滑油平均油膜厚度和轴承承载能力，影响系统运行安全性。运行调整与优化的措施包括提高推力轴承瓦块表面的结构均匀性，增大润滑油流量和压力，降低润滑油进油温度。
关键词：燃煤火力发电机组；推力轴承；润滑油系统；有效油膜厚度；摩擦生热能量转换系数
1 引言
燃煤火力发电站的推力轴承用于承受汽轮机转子的轴向推力，维持汽轮机转子和静止部件间的正常轴向间隙[1-3]。叶轮前后的蒸汽压差轴向作用在叶片上，产生轴向推力，由于汽轮机通流部分流量大小和隔板汽封间隙等因素，导致推力轴承上的推力产生较大变化[2-5]。推力轴承瓦块表面温度升高，瓦块表面的乌金镀层磨损烧坏，转子将会产生不被允许的轴向位移，导致汽轮机通流部分发生碰撞、磨损事故[3-6]。推力轴承的金属温度长期超温，会导致推力轴承瓦块的磨损和烧毁，严重影响着机组的安全运行。因此有必要研究推力轴承金属和回油温度的控制因素，定量分析找出超温原因，优化机组运行状态。
本研究拟建立600 MW亚临界汽轮机的推力轴承润滑油系统能量转换系数和油膜厚度的物理模型，分析机组负荷、快速加负荷和润滑油进油温度等因素对推力轴承金属温度和润滑油排油温度的影响规律，找出超温的原因，提出优化改进措施。本文的分析有助于了解东芝推力轴承和其润滑油系统的温度变化方式和超温原因，通过改进薄弱点，减少推力轴承金属和润滑油超温，提高机组运行安全性和运行效率。
2 系统结构分析
以北仑电厂600 MW亚临界燃煤火力发电机组3号机为例。推力轴承润滑油系统如图1所示，润滑方式为浸油润滑，润滑油系统提供一定的压力，将润滑油经过供油管道，泵入轴承壳。充满整个轴承壳后的润滑油，沿着特定的通道进入瓦块的供油槽，润滑瓦块的工作面，瓦块的排出油经过轴承下方的泄油孔排到轴承外。推力轴承润滑油排油温度一般不超过65℃。
推力轴承的材料采用45号钢，表面镀3~5 mm斯太利合金。斯太利合金的熔点约125℃，报警温度为93℃。温度超过107℃，推力轴承表面斯太利合金层开始熔解脱落。推力轴承瓦块表面温度升高，油膜厚度下降，推力轴承的承载能力下降。
图6 推力轴承润滑油油膜平均厚度随负荷和润滑油进口温度的变化关系
6 结论
本文建立了600 MW亚临界燃煤火力发电机组汽轮机的推力轴承系统摩擦生热能量转换系数和油膜厚度的物理模型，分析机组负荷、升负荷速率和进口油温等因素对推力轴承金属温度和润滑油回油温度的影响规律，找出超温的原因，提出优化改进措施。结果表明：
（1）高负荷、高进油温度、快速加负荷和瓦块表面结构缺陷的情况下，推力轴承表面金属温度容易超温。推力轴承系统摩擦生热能量转换系数随负荷增加而增大，升负荷速率越高，摩擦生热转换系数越大。润滑油平均油膜厚度随负荷增加而单调减小，升负荷速率越高，平均油膜厚度下降得越快。
（2）高负荷下，润滑油平均油膜厚度减小，推力轴承瓦块与转子推力盘的距离更近，摩擦会更加剧烈。同样负荷下，随主机润滑油进口温度上升，推力轴承系统摩擦生热量增大，润滑油平均油膜厚度逐渐减小，影响推力轴承润滑油系统的运行安全性。
（3）造成推力轴承瓦块表面温度高的原因包括高负荷、机组突然升负荷、润滑油进油温度高，润滑油油质差，含有杂质，导致瓦块表面磨损和结构不均匀。运行调整与优化措施包括提高推力轴承瓦块表面的结构均匀性，增大润滑油流量和压力，降低润滑油进油温度。
参考文献
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论文作者:蒋和定1,毛杰誉1,2,刘静然1,杨晓伟1,赵俊杰1
论文发表刊物:《电力设备》2016年第23期
论文发表时间:2017/1/18
标签：推力论文; 轴承论文; 润滑油论文; 瓦块论文; 温度论文; 油膜论文; 汽轮机论文; 《电力设备》2016年第23期论文;