摘要：汽轮机机组调试期间属于高风险作业，对于反映汽轮机轴承工作状态的轴承温度、轴承回油温度、轴承振动等参数的监视非常重要，如果发现异常情况，必须认真分析并及时处理，避免造成严重事故。本文从汽轮机轴承工作原理和影响轴承金属温度因素，分析了1000MW汽轮机轴承金属温度异常升高的4次典型案例，提出了运行、检修、设计、研究等针对性措施，为汽轮机安全可靠运行提供参考，以避免汽轮机轴承金属温度高的故障重复发生。
关键词：1000MW汽轮机；轴承；金属温度偏高；原因分析；对策
1、前言
轴承是汽轮机本体的重要组成部分，种类和型式很多，主要用来确定转子在汽缸中的正确位置并承受转子的全部静载荷和动载荷。轴承工作运行参数用轴承振动、轴瓦振动、轴承金属温度和回油温度等参数衡量，这些轴承的参数关系到机组的安全可靠性。通过介绍1000MW等级汽轮机组轴承金属温度偏高的事例，从影响轴承金属温度的因素和其原理进行分析，提出了针对性的技术措施，供设计、安装、调试、运行、检修参考。
2、汽轮机轴承金属温度偏高的理论分析
根据轴承原理，轴承金属温升与润滑油温升变化成正比。润滑油温升:
ΔT=f(W，f，u，/Cp，ρ，Q)
式中，W为轴承载荷;f为摩擦系数;u为轴径圆周速度;Cp为润滑油工作温度下的比热;ρ为润滑油工作温度下的密度;Q为润滑油量(与节流孔板孔径有关)。可见，影响轴承金属温度温升的因素有轴承载荷、摩擦系数、轴径圆周速度、润滑油油质、润滑油流量等。具体分析如下:
(1)轴承载荷:根据润滑理论，滑动轴承，如果轴承负荷过重，油膜容易破裂而产生轴承和轴颈局部干摩擦而使轴承金属温度升高;如果轴承负载过轻，轴承油膜过厚，油膜容易失稳而发生油膜振荡。影响轴承负载分配不均因素有，轴承座温度和扬度变化、轴振动过大、转子受到向下的力过大、轴封漏汽引起轴承座标高发生变化等，都可能产生轴承载荷分配不均。
(2)摩擦系数:轴承钨金浇铸质量不佳，钨金与基体结合不牢，可能发生脱胎现象，当动载荷或温度变化时，加剧脱胎现象发生，增加摩擦系数。轴承安装偏斜、轴承间隙过小或过大、可倾瓦垫块方向装反限制活动的范围、轴承紧力过大、轴承与轴径扬度不一致(不同心)等，都可能使轴承球面自动调整能力变差，摩擦系数增大。
(3)轴径圆周速度:主要与汽轮机转速有关，转速升高，轴径圆周速度增大，关键是汽轮机升速中关注轴承金属温度变化，但有时汽轮机降速中因润滑不良有可能造成轴承金属温度升高。
(4)轴承润滑油:润滑油油温度过高或过低影响油黏度、油流量过大或过小、油流中或轴承内存在气体或杂物、顶轴油管逆止阀不严或油管泄漏油膜压力下降等，润滑油流量变化和油质不良影响摩擦产生热量，都可使轴承金属温度升高。
(5)温度测量:轴承温度测量热电阻异常、温度测量极性装反、温度测量后补偿方法或标准不对、温度补偿系统外界干扰(例如漏泄蒸汽、接地等)等，都使测量产生误差。
3、汽轮机轴承金属温度偏高故障案例分析
该机组为超超临界、一次中间再热、四缸四排汽、凝汽式1000MW汽轮机。汽轮机设有高压缸、中压缸和双流反向布置的低压缸。汽轮机高压转子由两个径向轴承支承，中压转子和两个低压转子均由单只径向轴承支承。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆汽轮机轴承采用椭圆轴承，7号轴承(椭圆轴承)，轴颈直径500mm，轴承球面直径780mm，轴承有效宽度400mm，轴承顶隙最大0.735mm和最小0.60mm，轴承侧隙最大1.04mm，最小1.0mm，沿7号瓦下半瓦的轴向中心线前后设有两个顶轴油囊。
2014年12月10日6号汽轮机运行中7号轴承金属温度89℃，机组因发电机励磁系统故障跳闸，转速下降，顶轴油泵联动起动，这时出现分析判断顶轴油管有轻微泄漏现象。汽轮机再次起动带负荷后7号轴承金属温度达到了99℃，比原来高出10℃，维持轴承金属温度99℃。运行中因顶轴油管泄漏突然增加，导致轴承油膜润滑不良，轴承金属温度突增，于2014年12月18日10时43分，6号机组跳闸，SOE首出“汽轮机轴承温高跳闸”。检查为#7轴承金属温度达到跳闸值107℃(最高达到107.5℃)，发电机逆功率动作，发电机跳闸。2014年12月23日揭开7号轴承座侧面端盖，检查发现7号轴承的两根顶轴油软管有裂缝并喷油，汽端油管外护套大的裂纹一条约10mm，小的点状漏点十余处，励端油管仅有点状漏点4处。检查7号轴承下瓦，翻出，发现7号轴承下瓦部分钨金被碾压，碾压部分靠近汽端，更换7号轴承下瓦和顶轴油管。
分析认为6号汽轮机正常运行时，因7号轴承顶轴油管发生泄漏，造成7号轴承润滑油建立的压力油楔受顶轴油管泄漏影响，刚度和稳定性降低，但未完全被破坏，7号轴承金属温度偏高。12月18日，7号轴承顶轴油软管破裂进一步扩展，油楔刚度及稳定性急剧恶化，油楔完全被破坏，7号轴承金属温度短时快速升高，保护动作，机组跳闸。说明将运行中轴承油膜压力等参数列入监视和分析，将顶轴油管检查列入机组A级检修标准检查项目是非常必要的。
4、汽轮机轴承金属温度偏高的对策
4.1运行方面
加强机组启停、正常运行期间主机振动、轴承金属温度、供回油温度、油膜压力等参数的监视和记录，尤其要做好油膜压力的巡视、检查和参数分析工作。设置典型机组工况参数，定期对比分析;尤其重视汽轮机调速汽门控制方式优化，既考虑轴承载荷又要考虑转子稳定性。
4.2检修工艺
汽轮机轴承检修后轴承载荷、各部间隙、进油流量、接触面积、轴承紧力、轴系扬度、轴承标高等符合检修工艺规程。尤其是轴承承载力按照设计负荷进行分配，轴承重载比轴承轻载，抗汽流激振性能强，提高轴承的稳定性。机组A级检修时，应将顶轴油管检查列入标准检查项目，发现缺陷，及时处理。顶轴油管采用液压软管的，宜在A级检修时进行更换。顶轴油管采用不锈钢管的，机组A级检修时，应重点对焊口进行着色检验。
4.3设计方面
落实能源局颁布的二十五项反措要求汽轮机润滑油系统设置主油箱油位低保护。新建汽轮机安装技术协议要求顶轴油管采用不锈钢管，且必须安装逆止阀，安装前对顶轴油管要进行金属检验。汽轮机选型与制造厂商榷，采用喷嘴调节的汽轮机高压转子宜采用可承受水平力的可倾瓦轴承。
4.4研究项目
研究汽轮机润滑油系统设置储能器;汽轮机轴承的基体由铸钢改为Cr－Cu合金，即将巴式合金浇铸在Cr－Cu合金上，增加散热能力。
5、总结
通过分析1000MW汽轮机轴承金属温度偏高的案例，看到汽轮机轴承金属温度偏高的问题，虽然近年来相对减少，但是一旦发生影响很大，对汽轮机安全运行带来了很大的威胁，必须引起高度重视，通过设计、安装、运行、检修等共同努力，汽轮机轴承金属温度偏高的问题是可以有效控制和避免的。
参考文献
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[2]国家能源局.防止电力生产事故的二十五项重点要求[S].国能安全[2014]161号，2014.
论文作者:赵新成
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/16
标签：轴承论文; 汽轮机论文; 温度论文; 金属论文; 油管论文; 油膜论文; 机组论文; 《电力设备》2018年第26期论文;