连州电厂_4机推力瓦温度高的原因分析

连州电厂4号机推力瓦温度超标原因分析及处理

何怀昌

（广东省粤电集团连州发电厂 广东 连州 513400）

【摘要】针对连州电厂4号机组推力轴承部分瓦块温度超标影响机组带负荷的情况，对推力瓦块温度超标原因进行了轴向推力增大、安装质量、联轴器缺陷影响等方面分析，并做相应的检查处理，消除了缺陷，提高了机组运行的安全性和经济性。 【关键词】汽轮机；推力轴承；温度

0 前言

轴流式汽轮机是高温、高压蒸汽由机头进入，通过蒸汽膨胀作功推动汽轮机转子转动，使热能转化成机械能。作完功的低温、低压蒸汽经过汽轮机尾部的排汽缸流出，整体看来蒸汽对汽轮机转子施加了一个由高压端指向低压端的轴向推力。汽轮机转子轴向推力主要有蒸汽作用在动叶上的轴向推力、蒸汽作用在叶轮面上的轴向推力以及蒸汽作用在转子凸肩上的轴向推力三部分组成。汽轮发电机组的推力轴承主要作用是承受汽轮机转子在运行中的轴向推力，防止汽轮机转子发生轴向窜动引起轴向位移变化，保证机组正常运行时的动静间隙在要求范围内，避免汽轮机动静部分发生碰摩。推力瓦温度是反映推力轴承受力大小的重要参数，推力瓦温度高将加速推力瓦的磨损，严重时导致烧毁推力瓦、引起汽轮机动静摩擦的重大设备损坏事故。

1 设备概况

连州发电厂4号汽轮机系上海汽轮机厂生产的N135—13.24/535/535型超高压、一次中间再热、冲动凝汽式汽轮机。汽轮机本体采用双缸双排汽、双层缸结构，高中压缸合并，以下猫爪支撑在前、中轴承座上，高、中压缸通流部分反向布置。汽轮机转子共分25级，由31个叶轮组成，高压转子为整锻式转子，装有1个单列调节级和8个压力级；中压转子由10个压力级组成；低压转子为焊接式双流转子，由2x6个扭曲压力级组成。高、中压转子与低压转子采用刚性联轴器连接。汽轮机具有双死点的滑销系统，有压板销、猫爪销、横销、纵销、立销等构成。高、中压内缸在外缸内以内缸中分面为死点向两边汽流方向膨胀，高、中压外缸以2号轴承座两只横销为死点向前轴承箱方向膨胀，通过纵销、立销、猫爪销的引导推动汽轮机前箱移动。低压内缸以内缸中分面为死点向两边汽流方向膨胀，低压外缸以外缸台板两只横销为死点向发电机方向膨胀。汽轮机转子以

转子推力盘为死点分别向两边方向膨胀。2005年8月4日4号机B 级检修后起动时出现正推力瓦温度偏高，尤其正推力瓦第8、9、10三块瓦块温度明显比检修前升高近10～15℃，导致机组带100MW 负荷时正推力瓦第9块瓦温达90℃, 且随负荷增加该点温度明显上升，严重限制4号机组带负荷, 极大地降低了机组运行的经济性, 机组运行存在推力瓦烧毁的重大安全隐患，严重降低了连州电厂的生产安全性。

2 推力瓦块温度超标原因分析

轴流式汽轮机除通过高、中压缸汽流向布置、隔板平衡孔等结构布置来平衡轴向推力，此外还装有平衡轴向推力的推力轴承。连州电厂4号汽轮机组在2号轴承处布置有单独式推力轴承，推力盘安装在汽轮机大轴上，推力盘靠低压缸侧工作面上布置有12块扇形推力瓦块，称正推力瓦；推力盘靠高、中压缸侧非工作面上也布置有12块扇形推力瓦块，称负推力瓦。每一块瓦块背面有一个销钉孔，用来将瓦块安置在安装环上的销钉上。瓦块可以围绕销钉小角度的转动，瓦块与安装环在平行大轴方向的间隙不固定。瓦块上的销钉孔偏离中心，因此瓦块工作面和推力盘之间形成楔形间隙，推力盘转动时推动润滑油移动，润滑油被从楔形空间的宽口进入，从窄口流出，由于流进的油量多于流出的油量，润滑油在楔形空间内受到推力盘的挤压，压力逐渐提高，当这个压力提高到足以平衡转子的轴向推力时，在瓦块和推力盘工作面间形成了油膜，建立了油膜液体摩擦。正推力瓦块温度超标一般有下列因素： 2.1机组轴向推力增大

连州电厂4号机高、中压缸通流部分采用反向布置，低压缸汽流也反向流动扩压. 这种布置方式极大程度的减少了机组的轴向推力, 其余的轴向推力则由汽轮机推力轴承来平衡。由于4号机高、中压缸下部保温层存在松脱现象，下部保温效果明显变差，高、中压缸外缸受外界环境影响，温度降低，由于高、中压内外缸夹层汽流流动，进一步影响高、中压内缸温度下降，特别在启停过程中高、中压缸上、下缸温温差大，一般在正常停机后缸温350～400℃左右时，在高、中压结合面处能用听针听到明显的金属磨擦声，汽轮机已经发生轻微的“猫拱背”现象，高、中压缸上缸比下缸受热快冷却慢，受热时膨胀位移大于下缸，汽缸上半部分动静部件径向间隙增大，动叶片叶顶与叶顶汽封间隙也增大，汽封漏汽量增加；相反，高、中压汽缸下半部分动静部件径向间隙减少，甚至发生动叶片与汽缸围带之间轻微摩擦，导致机组汽缸各级围带磨损严重，高、中压汽缸结合面处汽封齿磨损严重，机组通流部分的径向汽封间隙变大，增加了机组各级前后压差，使机组轴向推力增大。高、中压缸抽汽压力和抽汽流量偏离设计值较多，高、中压抽汽量增大，不同程度的增加了机组的轴向推力。 2.2推力轴承本身存在问题

连州电厂4号机推力轴承为独立式布置在高、中压缸与低压缸之间，推力轴承工作面布置有12块扇形瓦块，每一块推力瓦块在转子旋转方向上布置有同一规格的楔形油口，使得进油口截面大于出油口截面，便于在推力瓦块和推力盘之间建立润滑油膜，推力盘与推力轴承间隙为3.9mm 。推力瓦块安装间隙要求较高，要求相邻推力瓦块厚度差小于0.02mm 。工艺过程复杂，容易使每一块瓦块与推力盘间隙存在偏差，推力轴承紧力不够，推力瓦块安装环平行度偏大，使瓦块受力不均，影响各瓦块与推力盘的正常接触，使部分间隙小的瓦块承受较大的轴向推力，出现个别瓦块温度偏高。推力轴承两侧油档间隙过大，使大量润滑油从油档流出，导致推力轴承供油量不足，润滑油膜厚度不均，瓦块冷却效果不同，严重时出现部分瓦块断油，引起部分瓦块温度升高。 2.3刚性联轴器缺陷

连州电厂4号机组安装投产后，推力瓦块温度正常，#2瓦轴振无明显异常，但2005年8月4日4号机B 级检修重新吊装低压转子后，出现了推力瓦温度超标问题，高、中压转子与低压转子采用刚性联轴器连接，刚性联轴器一般容易出现两种缺陷，一种是联轴器端面不垂直于大轴中心线，产生所谓的瓢偏，另一种是联轴器孔中心不位于靠背轮的中心。如果联轴器出现以上任一种缺陷时，将使转子出现静变形，即使转子产生一定的挠度，静变形的转子在高速旋转时还要产生动挠度，转子的动、静挠度叠加会使转动中的转子发生严重的热弯曲，使装在转子上的推力盘端面与大轴中心线严重不垂直，导致推力瓦块与推力盘工作面接触不均匀，部分推力瓦块温度超标。严重是使转动中的转子发生强烈的振动。连州电厂4号机在重新吊装低压转子检修时，高、中压转子未作吊装，尽管在高、中压转子与低压转子联轴器处固定了高中压转子，由于检修工艺、工作环境、测量误差等因素影响了高、中压转子对接质量，可能产生了一定的瓢偏，导致运行时出现部分推力瓦块温度超标，相应轴振增大。

3 处理措施

2005年2月份利用机组临修的机会针对＃4机正推力瓦温度偏高进行了检修，这次检修主要对推力瓦进行如下处理：

1) 吊出＃4机推力瓦块后检查发现8、9、10三块推力瓦局部变黑、7推力瓦有变黄现象，将变色部分进行刮瓦，刮薄20um 。

2) 调整推力瓦回油螺钉旋进360度，增大了推力轴承的供油量。

2006年5月15日＃4机停机小修，在这次小修过程中对＃4机正推力瓦进行了检修。在这次检修过程中针对推力瓦进行了如下处理：

1) 吊出＃4机推力瓦块后检查发现9、10两块推力瓦局部变黑、7推力瓦有变黄现象，将变色部分进行刮瓦。在推力瓦块上涂红丹后重新装上，然后用千斤顶将大轴推力盘推至和正推力瓦块相接触，进行手动盘车，盘动转子1圈后，再拆出

推力瓦，检查推力瓦块和推力盘的接触情况，根据各推力瓦块和推力盘的接触情况进行刮瓦。刮瓦后再次重复涂红丹，手动盘车，直到各推力瓦块和推力盘工作面接触良好。

2) 将8、9、10号推力瓦进油处的斜度进行修刮。

此外改变运行方式，负荷100MW 以上，退掉四段抽汽，减少机组蒸汽流量，减少机组轴向推力，保证推力瓦块温度不超标。

4 结束语

2005年6月10日，4号机组推力瓦经C 级检修处理后起动并网发电，通过对运行中推力轴承各瓦块温度对比发现，处理方法得当，取得了可喜的成效，机组在各种工况下的第8、9、10块推力瓦温度均有下降，机组可以带额定负荷运行。处理前后推力瓦温度比较见表1和表2：

表1： 处理前第1～10推力瓦块温度随负荷的变化情况

负荷

第1瓦

第2瓦

第3瓦（℃） 48 48 48 48 48 48 51 51 51

第4瓦（℃） 52 54 54 54 51 55 57 57 58

第5瓦（℃） 53 56 57 56 52 57 50 51 54

第6瓦（℃） 54 56 57 56 54 57 52 53 57

第7瓦（℃） 55 59 61 60 63 61 63 64 72

第8瓦（℃） 57 62 65 66 77 67 79 84 88

第9瓦（℃） 58 63 67 68 77 70 82 87 90

第

10

（MW ） （℃） （℃） 10 20 31 51 60 69 71 90 101

51 54 55 55 50 55 57 57 58

49 53 53 52 50 53 57 57 57

瓦（℃） 58 63 66 68 76 70 78 84 86

表2： 处理后第1～10推力瓦块温度随负荷的变化情况

负

荷

第1瓦（℃）

第2瓦（℃）

第3瓦（℃）

第4瓦（℃）

第5瓦（℃）

第6瓦（℃）

第7瓦（℃）

第8瓦（℃）

第9瓦（℃）

第

10

（MW ） 10 20 31 50 60 71 81

瓦（℃）

39 41 41 41 41 42 42

40 41 42 42 42 42 42

53 50 51 52 52 52 52

40 42 42 42 42 42 42

58 55 56 57 58 57 57

55 52 53 55 57 55 56

58 56 58 62 64 62 62

61 61 65 72 76 72 74

61 63 67 65 80 75 79

58 59 62 68 72 68 71

91 100 112 121 135

43 43 41 41 44

43 43 42 42 44

52 53 53 53 53

43 43 42 42 44

58 59 60 59 60

56 58 59 58 59

64 66 68 67 68

79 82 86 83 87

84 86 91 89 92

74 76 75 75 76

通过以上分析可知：汽轮机部分推力瓦块安装间隙小是推力瓦温度高的根本原因，汽轮机径向汽封间隙增大使轴向推力增大，低压转子吊装时致使高、中压转子和低压转子刚性联轴器产生瓢偏，加重了推力瓦温度超标的程度。经采取措施降低了第8、9、10推力瓦块点温度，机组能够满负荷运，但仍然存在略微偏高的现象，决定在下次A 级检修中彻底处理。

【参考文献】：

[1]沈士一等，汽轮机原理[M]，北京，中国电力出版社，1992。 [2]陈庚，单元机组集控运行[M]，北京，中国电力出版社，2001。

作者简介：何怀昌（1976-），男，工学学士，汽轮机助理工程师，主要从事火力发电厂汽轮机运行与设备管理工作。