李承蘭

（河北鋼鐵集團(tuán)唐山分公司，河北 唐山 063000）

1 高爐鼓風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)系統(tǒng)介紹

1.1 汽輪機(jī)概述

唐山鋼鐵集團(tuán)煉鐵北區(qū)2#高爐鼓風(fēng)機(jī)組汽輪機(jī)進(jìn)汽是通過直接固定于汽缸上的主汽閥進(jìn)入；通流部分由一個調(diào)節(jié)級和10個壓力級組成；各級隔板采用堅固的焊接結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)子為整鍛結(jié)構(gòu)，兩端通過兩個徑向軸承支承。前軸承為徑向推力聯(lián)合軸承，安裝于前軸承座上，前軸承座放在公共基礎(chǔ)框架上，通過導(dǎo)向鍵確保與汽輪機(jī)中心線對中，并可以在底盤支承面上自由膨脹。下半汽缸前部的中分面貓爪放在前軸承座接合面上，貓爪與接合面間有橫向?qū)蜴I，以確保橫向自由膨脹，橫向膨脹則借助前軸承座下的導(dǎo)向鍵向前膨脹，汽缸下半前端面與前軸承座后端面之間還有連接板連接，以保證汽缸左右固定，而上下可以自由膨脹。后軸承安裝于后軸承座上，后軸承座則通過半圓法蘭與后汽缸相連接，后汽缸通過兩側(cè)的支座支承在底盤上，兩支座與底盤間有橫向定位鍵，汽缸后端面與底盤間設(shè)有垂直導(dǎo)向鍵，橫向定位鍵中心線和垂直導(dǎo)向鍵軸線的交點(diǎn)構(gòu)成汽輪機(jī)的死點(diǎn)。汽輪機(jī)的前汽缸為鑄造結(jié)構(gòu)，后汽缸為焊接結(jié)構(gòu)。從中分面分成上下兩半并用螺栓連接，上、下噴嘴室與前汽缸上、下的前端鑄成一體，噴嘴室與調(diào)節(jié)閥，主汽門組成一體。汽缸的下半部分，前面有汽封抽汽法蘭和漏汽法蘭，汽缸下半的中間還有一個進(jìn)汽法蘭和兩個抽汽法蘭，前汽封高壓段漏汽送入前汽缸下半一個進(jìn)汽法蘭，使這部分漏汽能進(jìn)入流通部分繼續(xù)做功。汽缸的兩個抽汽為低壓加熱器用汽。蒸汽在通流部分做功后，排入后汽缸，再經(jīng)過排汽口過度段排入冷凝器。汽輪機(jī)與高爐鼓風(fēng)機(jī)之間用撓性膜片聯(lián)軸器聯(lián)接。盤車裝置采用電動機(jī)驅(qū)動盤車。

1.2 汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)

機(jī)組的潤滑油系統(tǒng)包括交流油泵、直流油泵、冷油器、濾油器、油箱以及油管路組成。機(jī)組的軸承、聯(lián)軸器等各部位潤滑用油全部是由潤滑油站供給。

1.3 汽輪機(jī)軸系

汽輪機(jī)軸系部件主要包括汽輪機(jī)止推軸承、徑向軸承、轉(zhuǎn)子、動葉片。

2 汽輪機(jī)系統(tǒng)存在的問題及產(chǎn)生原因

2.1 汽輪機(jī)正面推力軸承溫度慢慢升高，軸位移隨之增大

（1）每次停機(jī)檢修后定好汽輪機(jī)軸位移值0位。但啟機(jī)運(yùn)行一段時間后就會發(fā)現(xiàn)，汽輪機(jī)止推軸承正面推力瓦塊溫度慢慢升高，從52℃左右慢慢上升，直至到報警值95℃，甚至達(dá)到過接近110℃停機(jī)值，被迫降低負(fù)荷運(yùn)行，此間軸位移也隨之相應(yīng)增大臨近報警值0.6mm，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。汽輪機(jī)推力軸承的作用一方面承受轉(zhuǎn)子的軸向推力，另一方面確定轉(zhuǎn)子在汽缸內(nèi)的軸向位移。此推力軸承的構(gòu)造是推力軸承和高壓端主軸承聯(lián)成一體，稱為徑向推力聯(lián)合式軸承（如圖1）。軸承有一個公用的自動調(diào)位式球面軸瓦7，可以隨轉(zhuǎn)子的撓度變化在球面瓦枕6中活動，從而保證各推力瓦塊上受力均勻。

圖1 徑向推力聯(lián)合軸承

整個軸承通過球面座安裝在軸承座上，調(diào)整環(huán)5用來確定推力軸承的軸向位置。改變定位環(huán)的厚度，可以改變推力軸承的軸向位置，主推力盤1后有八塊可以自由擺動的扇形推力瓦塊。推力瓦塊由45號鋼制造，其工作表面有錫基烏金。推力瓦塊的背部有一條不在瓦塊中心線上的肋，用來造成瓦塊的偏心支承。推力瓦塊用銷釘活動連接在支承環(huán)4上，螺釘與推力瓦塊間保持一定間隙。汽輪機(jī)正常工作時，八塊推力瓦塊上均勻承受推力。但在甩負(fù)荷或因機(jī)組故障突然關(guān)閉主汽門時，轉(zhuǎn)子會出現(xiàn)反向軸向推力，這時通過裝在轉(zhuǎn)子上的副推力盤9將軸向推力加給聯(lián)合軸承的側(cè)面的副推力瓦塊上。推力瓦塊上的烏金厚度2mm，小于汽輪機(jī)通流部分的動、靜部件的軸向間隙，以保證汽輪機(jī)發(fā)生事故時推力瓦塊烏金熔化而造成通流部分碰撞損壞。副推力盤和軸瓦烏金之間留有一定間隙，用來保證和推力瓦塊之間形成一定厚度的油膜，同時允許轉(zhuǎn)子能有少量的竄動，稱之為推力間隙，此機(jī)組推力間隙0.25～0.35mm。推力軸承中的潤滑油從球面瓦的下部進(jìn)入O室，然后分兩路：一路經(jīng)油槽在主軸承水平接合面處進(jìn)入主軸承；另一路經(jīng)過油道A進(jìn)入推力軸承部分，工作后由D孔和油封間隙中溢出。

問題是：其一，由于加工精度差，推力瓦球面不能自由的在球面內(nèi)活動；其二，推力瓦塊用銷釘經(jīng)過一段運(yùn)行、振動，位置發(fā)生變化，銷釘?shù)牧敲娴囊粋?cè)與瓦塊相碰卡死使銷釘不能活動，造成瓦塊不能隨著機(jī)組負(fù)荷的變化而活動，不能正常產(chǎn)生油膜，受力也不均勻，造成推力瓦塊偏磨損，軸瓦溫度升高，軸位移增大。

（2）聯(lián)軸器預(yù)緊力過大。聯(lián)軸器是用來聯(lián)接汽輪機(jī)與高爐鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子，并將汽輪機(jī)的扭矩傳遞給高爐鼓風(fēng)機(jī)的部件。此機(jī)組的聯(lián)軸器為疊片撓性聯(lián)軸器，其主要構(gòu)造：安裝盤、聯(lián)接螺栓、調(diào)整墊片、中間段組件。機(jī)組運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，機(jī)組的聯(lián)軸器預(yù)緊力過大。機(jī)組運(yùn)行時經(jīng)過熱膨脹，轉(zhuǎn)子運(yùn)行位置應(yīng)為推力盤與推力瓦塊剛好不受力接觸。推力瓦塊因其瓦背的支點(diǎn)不在中間，在轉(zhuǎn)子靜止時，推力瓦塊的工作面與裝在轉(zhuǎn)子上的推力盤是平行的。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后，由推力盤轉(zhuǎn)動而帶入推力盤與推力瓦塊之間的油量隨轉(zhuǎn)速的升高而不斷增多，同時轉(zhuǎn)子的軸向推力也要通過油層傳給推力瓦塊，推力瓦塊要發(fā)生傾斜，從而形成了楔形間隙。當(dāng)汽輪機(jī)負(fù)荷、真空及蒸汽參數(shù)變化時，轉(zhuǎn)子上的軸向推力要發(fā)生變化，這時推力瓦塊傾斜可以自動改變，使楔形間隙中的油膜壓力改變。來平衡變化后的軸向推力。但當(dāng)轉(zhuǎn)子的軸向力過大時，也就是聯(lián)軸器預(yù)緊力過大時，油膜被擠壓得太薄，以致在瓦塊處油側(cè)（油膜最薄處）首先出現(xiàn)半干摩擦現(xiàn)象，使軸承烏金磨損，軸瓦溫度升高，軸位移逐漸增大。

2.2 汽輪機(jī)前后汽封溫度不穩(wěn)或過高，導(dǎo)致汽輪機(jī)振動增大

為了合理地利用軸封漏汽，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，汽輪機(jī)端部軸封都有專門系統(tǒng)，前汽封分成三個汽封室，后汽封有兩個汽封室。前汽封高壓段汽室的蒸汽直接送入汽缸下半的一個進(jìn)汽法蘭，使該漏汽能在汽缸中繼續(xù)做功。前汽封中間段為控制壓力段，由壓力控制閥控制，其汽封蒸汽引入后汽封的前汽室作為密封蒸汽。啟動時則由新蒸汽經(jīng)減溫減壓后作為密封蒸汽。調(diào)整后的多余蒸汽或漏汽經(jīng)噴水減溫裝置進(jìn)入冷凝器。前汽封低壓段汽室的漏汽和后汽封段漏汽，直接引入漏汽冷凝器。但是運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，減溫減壓設(shè)備調(diào)節(jié)功能差，啟機(jī)時通入汽輪機(jī)前后軸封蒸汽溫度過高，造成汽封體膨脹不均，汽輪機(jī)汽封體內(nèi)部首先向內(nèi)膨脹，造成汽封齒與軸的汽封間隙減小，甚至相碰，使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生振動，嚴(yán)重影響汽輪機(jī)啟動。

3 汽輪機(jī)系統(tǒng)的完善與改造

3.1 針對推力軸承缺陷的改造

利用機(jī)組停機(jī)檢修期間，研磨推力瓦球面達(dá)到設(shè)計要求，并將推力瓦塊銷釘孔按照銷釘孔深度的不同，在保證銷釘帽與推力瓦塊1.8mm間隙的基礎(chǔ)上分別切削銷釘?shù)拈L度，使銷釘擰到銷孔底部并擰緊鎖死，使其不會在機(jī)組運(yùn)行過程中。推力塊活動、機(jī)組振動及油壓變化時松動與推力塊卡死，保證了推力塊隨著機(jī)組熱膨脹引起軸位移的變化時活動靈活。

3.2 針對聯(lián)軸器緊力過大采取的措施

利用大修時間將聯(lián)軸器安裝盤與中間段組件間加裝0.6mm調(diào)整墊片，用來減小聯(lián)軸器的預(yù)緊力，但效果不明顯，運(yùn)轉(zhuǎn)顯示預(yù)緊力還是較大。利用停機(jī)檢修時間再在聯(lián)軸器安裝盤與中間段組件間加裝0.56mm調(diào)整墊片，結(jié)果效果比較理想。

3.3 針對汽輪機(jī)啟動過程中前后汽封壓力、溫度難以調(diào)整

大修期間針對汽輪機(jī)前后汽封溫度不穩(wěn)，機(jī)組加裝了一組均壓箱，用來保證汽輪機(jī)前后汽封蒸汽溫度和壓力穩(wěn)定，如圖2。改造后操作步驟：冷態(tài)啟動時閥1關(guān)閉，閥2和閥3開、熱態(tài)啟動時閥1開，閥2和閥3關(guān)。正常運(yùn)轉(zhuǎn)后可根據(jù)情況將進(jìn)汽和左側(cè)減溫水關(guān)閉。前后汽封溫度靠閥4和閥6調(diào)整，啟動過程壓力靠進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程靠汽調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)。

圖2 2#汽輪機(jī)組均壓箱系統(tǒng)圖

4 汽輪機(jī)系統(tǒng)完善后運(yùn)行效果

機(jī)組檢修完成后，經(jīng)過10個月的運(yùn)行及中間的幾次啟停機(jī)考驗，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子振動，各徑向瓦、推力瓦振動、溫度，潤滑油溫度及汽輪機(jī)前后汽封一切運(yùn)行正常。

5 結(jié)語

經(jīng)過對2#汽輪機(jī)系統(tǒng)的完善后，運(yùn)行效果良好，保證了機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而保證了高爐的安全生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期效果。