摘要：本文通过分析炼铁厂TRT煤气轴流透平推力瓦温度高，而限制发电功率进一步提高和调节高炉顶压的能力的主要原因，经过对推力瓦润滑结构的认真分析，找到了缺陷所在，采取了针对性的改进措施，使TRT煤气透平推力瓦润滑条件得到了改善，温度由95℃以上降低到70℃以下，保证了TRT煤气透平发电机组的正常运行，有效提高了发电机功率和调节高炉顶压的能力，延长了设备的使用周期。
关键词：概述；润滑结构；离心力；油量不足；改进方法
1.问题概述
1.1.炼铁厂TRT煤气透平发电机组长期以来由于煤气透平主推力瓦温度超过设定值95℃以上报警，时有超过105℃造成机组保护跳机的设备故障。因此，影响了TRT调节高炉煤气顶压能力的正常发挥和发电机功率的提升，发电功率一直处在1.2-1.6MW﹙发电机功率；2.5MW﹚。分析其原因主要是由于煤气透平在炉顶压力和温度反复变化形成波动气流的工况下，产生较大而且不稳定的轴向力，由于透平机进气端气压和温度高，而排气端气压和温度低，这样必然就会在它的转子上产生很大轴向推力，推力轴承就是用来平衡这一轴向力其中的一部分。由于透平机本身的抽气平衡轴向力的结构不同于汽轮机，不能起到多大的作用，所以造成主推力瓦必须承受很大的且不稳定的轴向力，当轴向力通过转子的推力盘快速压向主推力瓦，将润滑油膜挤开，使瓦块的自位调整功能丧失，进油楔角度被压平，润滑油进油受到阻，不能形成良好的动压润滑油膜，造成推力盘与推力瓦块产生边界摩擦而发热和磨损。推力瓦温度随之升高，随着持续时间越长，推力瓦温度升的越高。
1.2.为解决TRT透平转子轴向力对主推力瓦产生边界摩擦而发热和磨损的问题，在历次的检修过程中曾采取了几项措施；
1.2.1.措施一；在保证转子轴向间隙前提下，减少主推力瓦的调整垫片0.20-0.5mm的垫片，副推力瓦相应增加0.20-0.5mm的垫片以此来达到减小轴向力的目的。
1.2.2.措施二；根据主推力瓦产生边界摩擦的问题，采取加大进油量的措施，将进油节流孔由Φ10加大到Φ18，又根据副推力瓦温度比主推力瓦温度低50-60℃的现象，采取了将副推力瓦进油槽由30*30减小到30*10，以保证主推力瓦的进油量，
1.2.3.措施三；根据推力瓦的装配要求精研磨推力盘和推力瓦，根据动压润滑原理要求在每块瓦块进油槽修刮20°*10的进油楔角，
1.2.4.措施四；根据透平机与发电机是由刚性联轴器连接，采取将发电机定子向透平机端移动1.5mm，利用发电机磁力对中产生的轴向力来平衡透平机的轴向力，
1.2.5.措施五；调整透平机转子扬度及与发电机转子轴线对中，以保证两转子连接处在一条平滑曲线上的设备安装技术要求。﹙见图1、图2﹚
图1 图2
通过在历次检修过程中采取了5项改进措施，改善了主推力瓦的运行状况，发电功率上到1.9MW以上，基本达到了设计要求。但是，主推力瓦的温度依然在90℃的报警温度以上。
2.原因分析
2.1.TRT煤气透平的推力瓦是陕西鼓风机厂的改进型金斯贝雷式推力轴承应用在韶钢TRT的，从资料上看它的径向尺寸和轴向尺寸比其他型金斯贝雷式推力轴承小，推力瓦块的进油和回油方式也有不同。
推力轴承装配在后轴承座的推力轴承支座中，其作用是承受转子的轴向推力，确定、保持转子正确的轴向位置。
推力轴承结构如图1所示。轴承属金斯伯利型推力轴承，每副推力轴承包括有正、副两组推力轴承。每组轴承由基环，推力瓦块，上、下调整块等构成。基环沿水平剖分，上、下两半用锥销定位并有螺栓紧固连接，装配时基环外园随透平旋转方向旋转30°与推力轴承座支座内孔相配合，在基环下半靠近推力轴承座支座中分面处配有防转销用以周向定位。每组10块推力瓦块沿周向均布，瓦块位置在径向由基环外圈定位，沿周向均布装在基环上的螺钉使推力瓦块得以周向定位。推力瓦块、调整块、基环之间的关系见图3，由于它们之间是球面接触，因此推力瓦块可以自由摆动，既使推力盘有一定倾斜的情况下轴承亦能正常工作，同时这种上、下调整块结构使各瓦块都能均匀承受载荷从而提高了轴承的承载能力。上、下调整块均用园柱销周向定位。
1．基环
2．支承块
3．主推力瓦块
4．上调整块
5．防转销
6．付推力瓦块
7．下调整块
8、测温组件
S 瓦块进油楔形间隙
图3
2.2.TRT煤气透平的金斯伯利型推力瓦是平面动压润滑轴承，要使轴承正常工作，应满足以下条件：
1、润滑油具有一粘度；
2、动、静体之间有一定的相对速度；
3、相对运动的两表面倾斜，以形成油楔；两表面有较细致表面粗糙度
4、外载荷在规定范围之内；
5、足够的油量。
从陕西鼓风机厂应用在韶钢TRT的改进型金斯贝雷式推力轴承的结构上来分析，润滑油是由轴承包背部的进油槽分配到每一块推力瓦的Φ6mm进油孔，通过瓦包与推力瓦块之间连接的进油短管进入推力瓦工作面上的油槽，当动、静体之间有一定的相对速度；润滑油通过推力瓦块与推力盘两表面倾斜的油楔；形成动压润滑油膜。但是，当透平机转子轴向推力增加并产生轴向窜动时，将推力瓦块的油楔角压平，造成进油受阻，进油量减少，大量的润滑油受压后从其他间隙处泄露或反流到副推力瓦处流走（副推间隙大）。只有少量的润滑油进入主推力瓦面，而推力盘在3000转/分的离心力作用下将还没有形成动压润滑面的润滑油甩到回油腔，通过轴承座下部的回油槽流走。从而造成推力瓦与推力盘因油量不足产生边界摩擦，造成推力瓦温度随着转子轴向力的变化不断升高。
通过对TRT透平转子金斯贝雷式推力轴承和轴承座结构的分析，推力盘、推力瓦和轴承座的排油槽、回油腔是直接相通的﹙见图4、图5﹚，在离心力作用下泄油过快，存不住油，是造成推力瓦与推力盘因油量不足产生边界摩擦的主要原因之一。
3、改进措施与方法
3.1.通过分析要使推力瓦温度降下来，就必须减小产生边界摩擦的现象，条件之一就是必须形成良好的平面动压润滑，而形成良好的平面动压润滑条件之一就是必须保证两表面之间要有足够量的粘度润滑油。从对推力瓦轴承座结构的分析来看，轴承座的排油槽是一个Φ480×Φ360×100的环形油槽，在轴承座下部有一个550×100的回油腔与轴承座回油管相通。（见图4、图5）
图4 图5
3.2.推力瓦的结构是定型的，只能从润滑结构来改进，已知轴承座的排油槽和回油腔是造成泄油过快，存不住油的主要因素，针对此项问题我们采取了封堵回油腔的方法。用1.5mm的钢板制作一件600×100的弧形板，用M8螺钉固定在轴承座下部来封堵回油腔，考虑到排油和测温探头的安装，以及止推盘旋转对油液储蓄的影响，在转子旋入方向45°角开一个100×70的长方形排油孔。（如图6）。
3.3.回油腔整改完成后，按照设备回装规范要求进行清洗、调整、回装，做好试车准备工作。
4、改进后效果
4.1.通过空载和负载试车，及4个月的跟踪监测，发电负载在1.8MW时推力瓦温度67°C，发电负载在1.9MW以上时推力瓦温度70°C。推力瓦温度比改进前降低了25°C以上，发电负载比改进前提升了0.3MW以上，取得了满意良好的效果。
4.2.煤气透平主推力瓦运行温度的降低和稳定，有效的保证和提升了TRT调节高炉顶压的能力，减少高炉煤气通过调压阀组产生的噪音污染。
4.3.发电功率上去了，为炼铁厂多发电降成本，减少了TRT煤气透平发电机因推力瓦温度高的检修时间和产生的检修人工成本。
图6
5、结束语
通过对炼铁厂TRT煤气透平推力瓦润滑机构缺陷的改进，有效减小了设备运行故障，保证了设备正常运行和延长了设备运行周期。并可做为解决同类型设备故障提供经验借鉴。
论文作者:林焕新,薛自力,杨海燕
论文发表刊物:《基层建设》2017年第22期
论文发表时间:2017/11/13
标签：推力论文; 瓦块论文; 转子论文; 轴承论文; 温度论文; 轴向论文; 煤气论文; 《基层建设》2017年第22期论文;