摘要：本文介绍了兰州西固热电厂2号汽轮机组3号轴承瓦温高和振动异常产生的原因、检查结果及后续处理过程。通过处理，虽然异常没有彻底消除，但机组可以坚持运行，待具备检修条件时再做彻底根除。
关键词：汽轮机；轴承箱；瓦温；振动
1 引言
大唐甘肃发电有限公司西固热电厂2号汽轮机组为东方汽轮机有限公司设计制造的亚临界、中间再热、三缸两排汽、采暖抽汽凝汽式汽轮机，机组型号：CC330/208-16.7/1.5/0.4/537/537。汽轮机高、中压为分缸结构，其中高压缸包括1个单列调节级和8个压力级；中压缸为9压力级；低压缸采用分流对置，压力级数为2×5，末级叶片高度为909mm。高压缸为双层缸结构、中压缸为隔板套结构、低压缸为三层缸结构。汽轮机共有三个转子，即高压转子、中压转子和低压转子，三个转子之间为刚性联轴器连接，三个转子用六个轴承支撑，推力轴承设置在高、中压转子之间，推力轴承由工作瓦和非工作瓦组成。机组投产于2009年。
2015年西固2号机组汽轮机进行了通流改造，2015年10月8日改造完成进行首次冲转，即发生3号轴承瓦温高烧瓦事故。现场进行了瓦块更换处理，并将2号轴承标高抬高0.2mm，3号轴承标高降低0.15mm，启机带负荷后，3号瓦瓦温维持在101℃左右，2号瓦瓦温50℃左右，同时，中压前轴封漏汽异常严重。初步分析认为是中压前轴封大量漏汽加热了3号轴承座，导致3号轴承标高上升、负载增大，引起3号瓦温异常偏高。后利用停机的机会进行了针对性处理，但处理以后，机组运行后3号轴承瓦温偏高和中压前轴封漏汽情况无明显改善，3号轴承瓦温保持至102℃左右。2016年9月发生2号瓦振和1号、3号轴承逐步增大被迫跳机的非停事件，随即开始检查。
2 检查的问题及处理
2．1中压缸前端立键间隙检查处理
检查发现中压缸前端立键在右侧有0.25mm间隙，机组运行时中压缸会向左侧移0.25mm，引起右侧汽封磨损，与汽封齿整体磨损严重是一致的。因此，本次检修通过加垫片的方式消除右侧立键间隙（加0.17mm垫片），避免因汽缸跑偏引起汽封磨损。
轴封间隙调整：从汽封磨损情况看，从机头看右侧及底部汽封磨损较严重，右侧和底部间隙过大。分析认为，由于先前中压前轴封泄汽管道存在管径偏小及抽汽接口接错的问题，导致此处漏汽很大，加热了汽缸猫爪下的枕座，导致枕座受热膨胀升高，抬高了中压缸前部，导致中压前汽封底部间隙变小，致使汽封圈底部磨损。汽封管道问题目前已经处理，同时，为了减少汽封漏汽，将汽封间隙按照设计汽封间隙标准的下限进行调整：左右间隙按0.40-0.50mm，上部间隙按0.60-0.75mm，下部间隙按0.70-0.80mm。
2.3 3号轴承瓦温高问题检查处理
针对3号轴承瓦温高和振动异常问题，对2号机组中压缸和高中压轴承箱以及1—3瓦进行解体检查。
转子扬度、中心检查处理：
修前中心情况：解对轮过后对高、中、低转子中心进行测量，数据如下：
高、中对轮中心：中压转子外圆低0.46mm，偏左0.06mm，上张口0.035mm，左张口0.04mm。
中、低对轮中心：中压转子外圆低0.035mm，偏左0.045mm，上张口0.02mm，右张口0.06mm。
轴系中心调整处理情况：
综合考虑高中对轮张口及3号轴承扣压盖等因素，保证中压缸前汽封漏汽、3号瓦温高能够有较显著改善，最终对3号瓦减垫0.05mm，2号瓦加垫0.25mm，在全实缸状态下中心调整为：
高、中对轮中心：中压转子外圆低0.805mm，偏左0.08mm，上张口0.045mm，左张口0.025mm。
中低对轮中心：中压转子外圆低0.05mm，偏左0.1mm，上张口0.02mm，右张口0.02mm。
2.3 2轴承磨损情况
针对2、3号轴承瓦温异常情况，重点对其磨损情况进行了检查：3号瓦下瓦接触较重，2号瓦下瓦接触很轻，而上瓦接触较重。
2.4 号瓦温度高原因分析
从运行状态2、3号轴承瓦温的数据看，中压转子3号轴承负荷过大，而2号轴承基本不承担载荷，表明高压对轮比中压对轮低（高差为负），而安装及冷态解体均表明高压对轮比中压对轮高（高差为正）。
上述情况表明，2、3号轴承标高在冷热态的变化相反，怀疑是2、3号轴承所在的轴承箱运行时产生前后向倾斜所致，分析原因有两种：
2.4.1运行时高中压间轴承箱向汽机侧膨胀受阻
机组启动至热态过程时，中压缸受热以中低压箱死点为基准向前膨胀，推动高中压间轴承箱、高压缸、前箱向汽机侧膨胀，若高中压间轴承箱膨胀受阻卡涩，则如下图所示：
图4
高中压间轴承箱受到以下力（不考虑高压缸对高中压间轴承箱的推力）：
中压缸膨胀推力T，卡涩情况下，随中压缸温度升高，膨胀加大而迅速增大；轴承箱卡涩力F=-T：轴承箱载荷G（包括轴承载荷和汽缸载荷及轴承箱本身自重），基本恒定不变。
在上述力的作用下：
轴承箱载荷对卡涩点产生逆时顺时针力矩M1=G*800；中压缸膨胀推力对卡涩点产生逆时针力矩M2=T*500此过程，中压缸膨胀推力T迅速增大，并远大于轴承箱载荷G，直至M2>M1，轴承箱以卡涩点为支点，向机头侧翻转，3号轴承标高抬高、负载增大、瓦温升高，2号轴承负载减小、瓦温降低。
正常运行时中压缸膨胀18mm左右，高压缸膨胀35mm，与设计值吻合，因此排除此可能性。
2.4.2停机后高中压间轴承箱向电机侧收缩受阻
机组停机至冷态过程中，中压缸降温以中低压箱死点为基准向电机侧收缩，拉动高中压间轴承箱、高压缸、前箱向电机侧收缩，若高中压间轴承箱膨胀受阻卡涩，高中压间轴承箱受到以下力（不考虑高压缸对高中压间轴承箱的拉力）：
中压缸收缩拉力T，卡涩情况下，随中压缸温度降低，收缩加大而迅速增大；轴承箱卡涩力F=-T；轴承箱载荷G（包括轴承载荷和汽缸载荷及轴承箱本身自重），基本恒定不变。
在上述力的作用下：
轴承箱载荷对卡涩点产生逆时逆时针力矩M1=G*800；中压缸收缩拉力对卡涩点产生顺时针力矩M2=T*500；此过程，中压缸膨胀推力T迅速增大，并远大于轴承箱载荷G，直至M2>M1，轴承箱以卡涩点为支点，向电机侧翻转，2号轴承标高相对3号轴承标高抬高，高压对轮中心与中压对轮中心高差加大，检修轴承时，按设计值恢复此对轮高差，则机组启动加热过程时，2号轴承标高降低、负载减小、瓦温降低，3号轴承标高相对抬高、负载增大、瓦温升高。
停机后冷态中压缸膨胀12.6mm，未能回缩到零位，判断停机状态高中压间轴承箱回缩受阻。
2.5轴承箱检查情况
在松开轴承箱压板前，测量压板间隙均为0.02mm塞尺不入，同时对箱体进行中分面水平测量，具体如下：
图8
综上情况判断停机状态，高中压间轴承箱回缩受阻，导致轴承箱前仰，按设计对轮高差安装，则高中压对轮高差几乎为零。启动运行时轴承箱回复水平状态，2号轴承标高降低，高压转子对轮低于中压转子对轮，导致2号轴承负载减小，直至不承担载荷（脱空），瓦温异常偏低，3号轴承负载过大，瓦温异常偏高。
从2号瓦顶部磨损情况看，运行时号2轴颈受到轴瓦向下的压应力，也导致3号轴承负责增加，瓦温升高。该力作用在高中间联轴器上是高周（频率为工频）的交变力，2号瓦脱空也会导致高中间联轴器上交变弯曲力增加，结合联接螺栓断口的特征和发生破坏的时间长度，初步分析表明应属于高周疲劳破坏。
2.6高中压对轮解体检查处理：
对轮螺栓（12颗）解体发现：
6-12号螺栓断裂，其中7、9号螺栓断成三截，6、12号产生裂纹，其他三个断为两截。
高中对轮螺栓断裂的分析：
根据现场检查确认2号轴瓦上瓦磨损，并结合螺栓断口的特征和发生破坏的时间长度，分析应属于高周疲劳破坏，并进行了更换处理。
2.7高中压对轮孔损伤检查处理
由于高中压对轮螺栓断裂严重，造成中压转子端：除2号螺栓孔外，其余螺栓孔存在不同程度的裂纹缺陷；高压转子端：1、3、9、11、12号螺栓孔存在不同程度的裂纹缺陷。根据厂家和科研院所意见进行打磨处理并对对轮螺栓孔强度进行校核，针对消除对轮孔裂纹打磨处理后带来的质量不平衡量，分别在设置在高、中压转子对轮端面的节圆直径为330mm的12个螺纹孔上，通过加重的方法进行了配重处理。
3 机组启动及运行情况
2016年10月8日机组冷态滑参数启动。升速过程中转速在500r/min、1200r/min、1950r/min以及定速3000r/min检查各轴瓦振动均正常，最大为三瓦过临界时95μm，其余各瓦均在50μm左右。机组并网逐步升高主汽参数，高压缸差胀逐步升高至4.7mm，膨胀19mm，采取降低主蒸汽温度至435℃，降低负荷至20MW的措施维持。在此过程中高压缸差胀涨至5.76mm，#1X、Y轴振逐步上升，2X、Y轴振快速降低后快速升高至250μm，1、2瓦轴振保护动作。立即破坏就在真空，机组惰走25分，投入盘车，电流23A，晃度2丝。组织技术人员对机组振动原因进行分析，确定为机组膨胀受阻，差胀增大动静碰磨造成机组振动。对相关启动参数进行研究确定后，机组进行温态启动。启动升速过程中升速至500r/min、1200r/min检查正常后定速3000r/min，升速过程中各轴瓦振动均正常，最大为二瓦过临界时112μm，其余各瓦均在50μm左右。检查各参数稳定后机组并网，带30MW负荷暖机。控制主汽参数，稳定高压缸差胀，高压缸差胀最高至4.05 mm，膨胀至20mm后，高压缸差胀逐步下降。检查各参数稳定后逐步提升主汽参数，升负荷至240MW。目前电负荷、供热负荷以及单阀顺阀扰动试验均结束。各瓦轴振动正常，均在50μm以下，1、6、7瓦振20μm左右，2瓦最大30μm左右，3瓦温度94℃，高压缸膨胀35mm，中压缸17.5mm，其余各参数正常，机组运行较平稳。
目前，机组还存在中压缸前轴封下部漏汽较大的问题，待冬季供热期结束后再行处理。
4 结语
由于2号机导致高中机组压间轴承箱滑销卡涩的问题的原因没有查清，轴承箱卡涩问题没能彻底解决，在当前情况下，3号轴承瓦温高、2号轴承瓦温低的情况未得到根本解决，但通过本次检查处理，积累了经验。后续仍需对此进行研究分析，根据当前的情况，分析拟定初步解决问题方向如下：
1.三支点支承方案（不改高中间轴承箱）：
去掉2号瓦，仅保留3号瓦。
图11 三支点支承方式
三支点轴系的难点在轴承载荷较大，原2号瓦载荷42.57kN，3号瓦载荷69.00kN，所以当不改动轴承尺寸的情况下三支点支承方案轴承的比压为1.37MPa，根据以往运行经验，此类轴承比压1.37MPa可以满足运行要求。为了保证轴承运行的稳定性和瓦温，可以采用增加瓦块宽度进一步降低比压等方法改进该轴承的结构。
2.高中间轴承箱检查处理方案
保留原支承方式。首先对滑销系统、管道对汽缸的推力等进行检查，查清轴承箱在冷热态变形大的原因，然后根据分析结果给出处理方案。该方案预计处理周期较长。
3.机组运行期间，加强对振动轴承温度膨胀胀差等参数的监视，发现异常情况采取果断措施，防止事故扩大。
论文作者:王焱
论文发表刊物:《电力技术》2016年第11期
论文发表时间:2017/3/2
标签：轴承论文; 中压论文; 机组论文; 转子论文; 载荷论文; 高压论文; 标高论文; 《电力技术》2016年第11期论文;