馮松巖　劉濤　馮起龍

摘要：文章通過分析25MW抽汽背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組軸瓦溫度超標(biāo)影響因素，避免和預(yù)防了汽輪機(jī)組軸瓦燒損事故的發(fā)生，確保了汽輪發(fā)電機(jī)組的安全、平穩(wěn)、長周期、滿負(fù)荷運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：熱電廠；汽輪機(jī)組；軸瓦；溫差超標(biāo)；揚(yáng)度

中圖分類號(hào)：TK268 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）05-0124-03

1 概述

大慶石化公司熱電廠1#汽輪機(jī)組是杭州汽輪機(jī)廠引進(jìn)德國西門子公司威塞爾廠三系列工業(yè)汽輪機(jī)制造專利技術(shù)生產(chǎn)的單缸反動(dòng)式單級(jí)調(diào)整抽汽背壓式機(jī)組，型號(hào)EHNG50/63/0，于1987年5月投產(chǎn)。機(jī)組額定功率25MW，進(jìn)汽壓力9.0±0.5MPa，溫度

535+5-15℃；中壓調(diào)整抽汽壓力3.9～4.4MPa，溫度410+30-20℃，供化工及化肥生產(chǎn)用汽；背壓排汽壓力0.12～0.25MPa，溫度104±10℃，供化工生產(chǎn)用汽及低壓廠用蒸汽。該機(jī)組自安裝投產(chǎn)以來，由于系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上不能適應(yīng)運(yùn)行要求，前軸瓦經(jīng)常出現(xiàn)鎢金脫落、瓦溫超標(biāo)等問題，安全可靠性差。20余年的運(yùn)行情況表明，該機(jī)組連續(xù)運(yùn)行2～4個(gè)月，前軸瓦鎢金即脫落、磨損，襯瓦溫度居高不下，經(jīng)常達(dá)90℃以上（標(biāo)準(zhǔn)≤85℃），嚴(yán)重制約機(jī)組大負(fù)荷長周期安全運(yùn)行，無法滿足化工及化肥生產(chǎn)用汽的需要，且機(jī)組每年均需更換2～3付軸瓦，檢修維護(hù)量及備件費(fèi)用較大。對(duì)1#機(jī)組前軸瓦溫度超標(biāo)進(jìn)行完善深入的技術(shù)分析，采取有效對(duì)策以滿足機(jī)組安全運(yùn)行需要具有重要意義。

2 技術(shù)分析

1#機(jī)組前軸瓦溫度超標(biāo)問題一直是制約機(jī)組安全運(yùn)行的瓶頸，機(jī)組啟、停期間通過合像水平儀監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)前軸瓦在冷、熱態(tài)揚(yáng)度不一致，偏離原來調(diào)整好的狀態(tài)，造成熱態(tài)時(shí)下瓦接觸面積不足（從磨痕也可看出），影響油膜形成，導(dǎo)致瓦溫超標(biāo)。因此，解決前軸瓦溫度超標(biāo)問題的關(guān)鍵是在機(jī)組冷、熱不同狀態(tài)下，如何保持軸瓦揚(yáng)度不變，也就是若揚(yáng)度得到控制，軸瓦的溫度就能恢復(fù)正常。

2.1 揚(yáng)度分析

機(jī)組在沖轉(zhuǎn)或加減負(fù)荷過程中，用合像水平儀監(jiān)測(cè)軸承箱、座架揚(yáng)度變化，結(jié)果是同步同向整體變化，表明引起前軸瓦揚(yáng)度變化的根源是座架。此前，我們考慮消除座架松動(dòng)就可控制揚(yáng)度，但座架經(jīng)加固、無可見松動(dòng)后，揚(yáng)度依然隨負(fù)荷變化，可見，還存在其他影響因素需要我們進(jìn)一步分析。

我們從座架著手分析，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是前空后實(shí)，前端散熱快，后端散熱慢，加之后端貼近熱源，溫度是前低后高。由此推斷在溫差作用下，后端膨脹大而前端小，因此產(chǎn)生脹差，進(jìn)而形成揚(yáng)度。下面根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)溫度通過計(jì)算驗(yàn)證溫差對(duì)揚(yáng)度的影響程度。

2.2 脹差計(jì)算

已知：

計(jì)算結(jié)果說明在此工況下，產(chǎn)生了0.482mm（格）的揚(yáng)度，表明即使座架不松動(dòng)也能產(chǎn)生揚(yáng)度。

2.3 影響因素分析

前軸瓦寬度：135mm

前軸瓦底部前張口間隙=135÷1000×0.482=0.06507mm=6.507道

從計(jì)算結(jié)果可看出，軸瓦底部與軸頸出現(xiàn)了沿軸向的楔形間隙，即在135mm的長度上出現(xiàn)了6.507道揚(yáng)度，超過了允許偏差限值。

揚(yáng)度產(chǎn)生的根本原因是座架溫差，消除溫差就能控制軸瓦的揚(yáng)度。座架在溫差作用下自身產(chǎn)生了揚(yáng)度，軸瓦與其同步變化，揚(yáng)度增大，瓦的接觸面積減小，泄油量增加，油膜隨之惡化，局部干摩擦導(dǎo)致瓦溫升高直至超標(biāo)。

如果一個(gè)觀點(diǎn)可以解釋目前發(fā)生的現(xiàn)象，還可以在其他相同部位得到印證，下面舉例說明。

2.3.1 軸瓦溫度隨負(fù)荷變化。我們知道，一個(gè)負(fù)荷對(duì)應(yīng)一定的進(jìn)汽量，一定的進(jìn)汽量對(duì)應(yīng)一個(gè)汽缸溫度，一個(gè)汽缸溫度對(duì)應(yīng)一個(gè)座架脹差（H-h），一個(gè)脹差對(duì)應(yīng)一個(gè)揚(yáng)度，一個(gè)揚(yáng)度對(duì)應(yīng)一個(gè)軸瓦溫度，這樣就形成一個(gè)信號(hào)傳遞鏈：

加負(fù)荷→進(jìn)汽量增加→汽缸溫度升高→座架脹差大→揚(yáng)度增大→軸瓦接觸面積減少→軸瓦溫度

升高

即：加負(fù)荷→軸瓦溫度升高（減負(fù)荷變化

相反）

軸瓦溫度隨負(fù)荷變化是我們看到的表象，其本質(zhì)是汽缸溫度通過貓爪和立銷傳遞給座架產(chǎn)生足以影響瓦溫的揚(yáng)度，前汽封漏汽助推了這一過程，使得這一現(xiàn)象更加嚴(yán)重，需要我們解決的是如何切斷熱量傳遞，使軸瓦的溫度擺脫負(fù)荷影響。

2.3.2 與其他機(jī)組比對(duì)。我們注意到前貓爪下隨溫度升高可以膨脹的座架高度有600mm，是其他機(jī)組的6倍，膨脹量也應(yīng)是6倍。這說明座架的特殊結(jié)構(gòu)決定了其對(duì)溫度的敏感程度大大高于其他機(jī)組，通過對(duì)比讓我們自然想到座架在結(jié)構(gòu)上存在設(shè)計(jì)缺陷，對(duì)設(shè)計(jì)缺陷的處理超出了檢修范圍，必須對(duì)原有系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)。

3 對(duì)策

基本思路是消除前座架溫差，使其不再產(chǎn)生揚(yáng)度。我們采取以下改進(jìn)措施：

（1）前座架基礎(chǔ)加固、重新澆筑。

（2）對(duì)前座架、下汽缸、軸系以發(fā)電機(jī)中心為基準(zhǔn)整體找正。

（3）將前汽封、蒸汽室、轉(zhuǎn)鼓汽封、后汽封改造為密封性能良好的蜂窩汽封，減少汽封漏汽，增強(qiáng)前座架與前汽缸間散熱。

（4）保留原座架結(jié)構(gòu)，球面墊圈改為平墊鐵，前貓爪加裝兩路冷卻水。

（5）如技術(shù)條件允許，前軸瓦改造為可傾瓦可抵消一部分揚(yáng)度變化帶來的影響。

4 結(jié)語

2011年12月，1#機(jī)組進(jìn)行大修改造后連續(xù)運(yùn)行139天停機(jī)解體檢查前軸瓦完好，未出現(xiàn)燒瓦、鎢金磨損、裂紋、脫胎等缺陷或故障，運(yùn)行負(fù)荷20MW、抽汽150t/h工況下，前軸瓦溫度78℃～80℃，滿足了整機(jī)安全、可靠、長周期運(yùn)行要求，機(jī)組安全性將得到較大提高，消除了機(jī)組前軸瓦經(jīng)常脫胎、磨損這一重大安全隱患，減少機(jī)組故障停機(jī)次數(shù)，其安全和長周期運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益可觀。

（1）保證了1#汽輪機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行，機(jī)組按年平均兩次發(fā)生軸瓦故障停機(jī)檢修計(jì)算，每年少發(fā)電20×7×24×2=672萬KW·h，少供汽150×7×24×2=50400t/h（不包括因軸瓦缺陷造成機(jī)組無法滿負(fù)荷運(yùn)行所帶來的經(jīng)濟(jì)損失）。

（2）能夠大大降低檢修維護(hù)量和勞動(dòng)強(qiáng)度，每年節(jié)約檢修材料費(fèi)用近10萬元。

（3）能夠延長機(jī)組檢修周期兩年以上。

參考文獻(xiàn)

[1] 汽輪機(jī)設(shè)備檢修技術(shù)[M].北京：水利電力出版社，1995.

作者簡(jiǎn)介：馮松巖（1962-），男，供職于中石油大慶石化公司熱電廠，研究方向：汽輪機(jī)檢修；劉濤（1976-），男，中石油大慶石化公司熱電廠工程師，研究方向：熱能動(dòng)力；馮起龍（1989-），男，供職于中石油大慶石化公司熱電廠，研究方向：熱能動(dòng)力。

（責(zé)任編輯：文 森）