vega-192rh燃機(jī)余熱鍋爐和汽輪機(jī)軸承溫度和溫度的變化

vega-192rh燃機(jī)余熱鍋爐和汽輪機(jī)軸承溫度和溫度的變化

深圳明月灣燃料公司從法國(guó)alstom引進(jìn)了vega-1866年的聯(lián)合循環(huán)裝置，包括2臺(tái)msic200601b、2臺(tái)60噸h的殘余鍋爐和1臺(tái)tc363fv140蒸汽機(jī)。其中汽輪機(jī)是單缸、沖動(dòng)、凝汽式,級(jí)數(shù)16級(jí),額定進(jìn)汽量120.2t/h,壓力3.53MPa,溫度480℃,額定轉(zhuǎn)速3000r/min。燃?xì)廨啓C(jī)于1991年投入運(yùn)行,余熱鍋爐和汽輪機(jī)也于1992年9月正式投入運(yùn)行。汽輪機(jī)的潤(rùn)滑油系統(tǒng)、軸系結(jié)構(gòu)和盤(pán)車(chē)裝置與國(guó)內(nèi)常規(guī)電站汽輪機(jī)相比較有些不同。其主油泵不是裝在汽輪機(jī)主軸上,而是安裝在潤(rùn)滑油箱上,由交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。主油泵出口壓力為0.40MPa,潤(rùn)滑油母管壓力為0.35MPa,采用SHELLTurboT32潤(rùn)滑油。汽輪機(jī)(圖1)為軸向排汽。凝汽器布置在零米層。發(fā)電機(jī)與汽輪機(jī)進(jìn)汽端通過(guò)短軸齒套聯(lián)接。前后軸承均為固定式橢圓滑動(dòng)軸承,前軸承箱落在前臺(tái)板上,后軸承箱和盤(pán)車(chē)裝置支撐在排汽缸上。前汽缸為上缸貓爪支撐。排汽缸為落地支撐,支撐點(diǎn)在汽缸水平中分面以下。盤(pán)車(chē)裝置采用立式軸端套裝蝸桿變速傳動(dòng)方式,盤(pán)車(chē)時(shí),汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為32r/min。沒(méi)有配備頂軸油系統(tǒng)。1停機(jī)試驗(yàn)結(jié)果機(jī)組于1992年9月正式投運(yùn)后,一直承擔(dān)調(diào)峰任務(wù),幾乎每天起停1次,早晨7點(diǎn)左右起動(dòng),夜間12點(diǎn)停機(jī)。經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)行一直很穩(wěn)定,汽輪機(jī)前、后軸承溫度約63℃,發(fā)電機(jī)軸承溫度約60℃。在每次起停過(guò)程中以及盤(pán)車(chē)狀態(tài)下,軸承溫度也很穩(wěn)定。但到1998年11月,由于在潤(rùn)滑油中添加了不合格的潤(rùn)滑油,造成汽輪機(jī)后軸承嚴(yán)重磨瓦事故。(1)11月17日凌晨停機(jī)過(guò)程中,汽輪機(jī)在進(jìn)入盤(pán)車(chē)狀態(tài)4min后,后軸承溫度突升,最高升至79℃,于5min內(nèi)降至50℃左右,隨后軸承溫度平穩(wěn)下降。(2)11月18日汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前,在盤(pán)車(chē)轉(zhuǎn)速時(shí),后軸承瓦溫從36℃升到66℃,后降到54℃。沖轉(zhuǎn)開(kāi)始,后軸承瓦溫爬升到77℃,并網(wǎng)后穩(wěn)定在82℃。(3)11月19日停機(jī)時(shí),在1249r/min時(shí)降到71℃,之后又上升,1183r/min時(shí)達(dá)87℃,又逐漸回落,在492r/min時(shí)降至63℃,之后又迅速上升至113℃,汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?24r/min迅速降至31r/min,惰走時(shí)間縮短10min。(4)11月22日至27日停機(jī)檢查汽輪機(jī)前、后軸承,發(fā)現(xiàn)后軸承下瓦嚴(yán)重磨損,于是更換了軸承上、下瓦。11月27日下午開(kāi)機(jī)時(shí)瓦溫正常,運(yùn)行中瓦溫也正常(57℃)。(5)在11月28日停機(jī)時(shí),汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?3r/min快速降至74r/min、32r/min,惰走時(shí)間縮短5min,此時(shí)瓦溫迅速?gòu)?0℃升至60℃,在10min時(shí)間逐漸回落,平穩(wěn)下降。(6)隨后檢查發(fā)現(xiàn),該機(jī)潤(rùn)滑油箱于7月10日～11月27日先后加了5桶假潤(rùn)滑油。通過(guò)化驗(yàn),假潤(rùn)滑油均為用過(guò)的46號(hào)液壓油,粘度和污染度將不合格,且假潤(rùn)滑油中添加劑含有對(duì)軸瓦起腐蝕作用的元素,混合后潤(rùn)滑油的抗擠壓能力降低6%。(7)12月2日再次停機(jī)檢查汽輪機(jī)后軸承,發(fā)現(xiàn)軸承下瓦有輕微磨損痕跡,做適當(dāng)修刮后裝回。并將潤(rùn)滑油全部更換,清洗潤(rùn)滑油管道。于12月8日機(jī)組試起動(dòng),過(guò)程正常。停機(jī)時(shí)又出現(xiàn)與11月28日停機(jī)時(shí)相似的現(xiàn)象,惰走時(shí)間縮短2min,此時(shí)瓦溫迅速?gòu)?1℃升至61℃。但在未作任何處理的情況下,再次開(kāi)機(jī)后,在停機(jī)過(guò)程中,后軸承溫度沒(méi)有出現(xiàn)突然升高現(xiàn)象,汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)快速下降,惰走時(shí)間也基本正常。在隨后的幾年,按照廠家要求,該汽輪機(jī)每年都進(jìn)行軸承檢修。開(kāi)機(jī)后,均出現(xiàn)與(5)點(diǎn)相似的現(xiàn)象。但在往后的停機(jī)過(guò)程中一切正常。另外在1999年4月16日凌晨做主汽門(mén)、調(diào)節(jié)汽門(mén)試驗(yàn)時(shí),汽輪機(jī)惰走到59r/min后,很快降到32r/min,后軸承瓦溫從50℃很快升到63℃。2盤(pán)車(chē)潤(rùn)滑故障從以上現(xiàn)象可以看出,這些軸承故障全都是在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)發(fā)生的,其轉(zhuǎn)速都不超過(guò)100r/min,現(xiàn)象比較明顯。汽輪機(jī)滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑狀況主要與潤(rùn)滑油的粘度、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速和軸承的負(fù)載等因素有關(guān),即C=ηn/P(1)C=ηn/Ρ(1)式中C——軸承特性因數(shù),也稱(chēng)潤(rùn)滑因子;η——潤(rùn)滑油粘度,mPa·s;n——汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速,r/min;P——軸承單位投影面上的負(fù)載,kg/cm2。根據(jù)潤(rùn)滑因子C的大小和stribeck曲線(圖2),可以大致判定軸承潤(rùn)滑狀況的好壞。一般,C大于500,軸承潤(rùn)滑處于流體潤(rùn)滑狀態(tài);C在400～500之間,軸承潤(rùn)滑處于彈性流體潤(rùn)滑狀態(tài);C在300～400之間,軸承潤(rùn)滑處于混合潤(rùn)滑狀態(tài);C在300以下,軸承潤(rùn)滑處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài)。對(duì)于VEGA-206聯(lián)合循環(huán)的TC363汽輪機(jī)而言,其前、后軸承均為d280mm×200mm,分別承受7553kg和9147kg靜載荷,因此前、后軸承單位投影面上的負(fù)載分別為P1=13.49kg/cm2,P2=16.33kg/cm2,潤(rùn)滑油粘度η=27.8mPa·s,對(duì)此可以算出不同轉(zhuǎn)速下,前、后軸承的潤(rùn)滑因子C1、C2,并由此知道其潤(rùn)滑狀態(tài)(表1)。由表1看出,此類(lèi)汽輪機(jī)在盤(pán)車(chē)時(shí),軸承潤(rùn)滑處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài),在機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí),盤(pán)車(chē)轉(zhuǎn)速即選擇為32r/min,此時(shí)摩擦系數(shù)雖然很大,但仍比干摩擦的摩擦系數(shù)小得多,承載能力仍較高,能起到潤(rùn)滑作用,因此設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有配備頂軸油系統(tǒng)。從1992年9月～1998年11月,機(jī)組幾乎每天起停,每年處在盤(pán)車(chē)運(yùn)行狀態(tài)約3800h,狀況良好,證明這種設(shè)計(jì)是可行的,一般不會(huì)出現(xiàn)低轉(zhuǎn)速下因潤(rùn)滑不良造成的軸瓦磨損。造成低轉(zhuǎn)速下潤(rùn)滑不良的原因是:在邊界潤(rùn)滑狀態(tài)中,汽輪機(jī)主軸與軸承之間只存在一層極薄的起潤(rùn)滑作用的膜(邊界膜),此時(shí)邊界膜的厚度與軸瓦和軸頸金屬表面加工刀痕的不平度相當(dāng),正常情況下邊界膜可以減少磨損,但在油中帶有雜質(zhì)、溫度升高、負(fù)載增加、阻尼下降等情況下,會(huì)出現(xiàn)明顯的粘附現(xiàn)象,磨損率增大,表面溫度升高,此時(shí)邊界膜將會(huì)出現(xiàn)失向、散亂直至脫吸,降低以致喪失潤(rùn)滑性能。月亮灣電廠最初出現(xiàn)的2次軸承故障主要是由于潤(rùn)滑油中混入了雜質(zhì)和一些對(duì)軸瓦起腐蝕作用的元素,致使在低轉(zhuǎn)速下邊界膜的承載能力下降,邊界膜被破壞,從而引起嚴(yán)重磨瓦現(xiàn)象。在更換新潤(rùn)滑油中加入3%～5%的加拿大生產(chǎn)的“倍力”P(pán)S-690AE抗磨節(jié)能劑,使軸瓦表面形成吸附膜,減少其磨損,但仍然有輕微磨損現(xiàn)象發(fā)生,分析認(rèn)為主要有2個(gè)原因。(1)磨瓦與軸承負(fù)載增加有關(guān)。VEGA-206聯(lián)合循環(huán)機(jī)組汽輪機(jī)的后軸承支撐在排汽缸中間(圖3),而排汽缸為落地支撐,支撐點(diǎn)在汽缸水平中分面以下。當(dāng)機(jī)組在熱態(tài)時(shí),排汽缸溫度升高,致使后軸承標(biāo)高升高,因而軸承負(fù)載增加。若此時(shí)停機(jī),機(jī)組逐步進(jìn)入邊界潤(rùn)滑狀態(tài),由于軸承負(fù)載增加,油膜變薄,就會(huì)造成軸瓦磨損。1999年4月16日凌晨做主汽門(mén)、調(diào)節(jié)汽門(mén)試驗(yàn)時(shí),出現(xiàn)磨瓦現(xiàn)象,也是因?yàn)檫@個(gè)原因。當(dāng)時(shí),由于其它原因,汽輪機(jī)在惰走時(shí),凝汽器真空較差,背壓達(dá)2kPa,排汽缸溫度上升到60℃,比正常運(yùn)行時(shí)高15℃以上,致使后軸承標(biāo)高進(jìn)一步升高,軸承負(fù)載繼續(xù)增加,油膜厚度繼續(xù)減薄而造成磨瓦。(2)軸承邊界潤(rùn)滑狀況要求軸承與轉(zhuǎn)子軸頸間的油楔非常好,而且要求油膜具有良好的緩沖和阻尼作用。按照國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的軸瓦修刮工藝,對(duì)下瓦進(jìn)行刮油囊,試圖改善軸頸與烏金的接觸,但修刮后軸瓦和軸頸金屬表面加工刀痕的不平度就會(huì)大于油膜厚度,加之刮油囊也會(huì)造成油膜阻尼不足。因此軸承在檢修后就容易出現(xiàn)磨瓦現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)磨瓦現(xiàn)象后,軸瓦和軸頸金屬表面加工刀痕的不平度又小于油膜厚度,軸頸與烏金間就能建立較好的油楔,也就不再容易出現(xiàn)磨瓦現(xiàn)象。月亮灣電廠后來(lái)出現(xiàn)的軸承輕微磨損就是這個(gè)原因,在機(jī)組每次檢修處理軸瓦后的第1次停機(jī)過(guò)程中都出現(xiàn)輕微磨瓦現(xiàn)象,未作任何處理,機(jī)組在以后停機(jī)過(guò)程中也未再發(fā)生磨瓦現(xiàn)象。但在每次的機(jī)組檢修中檢查發(fā)現(xiàn)軸瓦都有輕微磨損痕跡,并按常規(guī)進(jìn)行修刮。檢修后再開(kāi)機(jī)時(shí),在第1次停機(jī)時(shí)又出現(xiàn)磨瓦現(xiàn)象。據(jù)了解,珠海洪灣燃機(jī)電廠的同類(lèi)型機(jī)組也有類(lèi)似情況,也是在每次機(jī)組軸承檢修開(kāi)機(jī)后第1次停機(jī)時(shí)出現(xiàn)磨瓦現(xiàn)象,瓦溫升高至110℃。對(duì)此,其處理方法是立即停機(jī)檢修,按照軸瓦磨損痕跡對(duì)軸瓦進(jìn)行修刮,這樣再次開(kāi)機(jī)后就不會(huì)出現(xiàn)磨瓦現(xiàn)象。至于1998年以前沒(méi)有出現(xiàn)磨瓦現(xiàn)象的原因分析認(rèn)為,最初機(jī)組安裝時(shí)是由制造廠家派專(zhuān)人現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督,并未修刮油囊,只在上下瓦口處稍作修正,以保證軸瓦間隙,軸承油楔較好,油膜具有緩沖和阻尼作用,因而不容易出現(xiàn)低轉(zhuǎn)速磨瓦現(xiàn)象。后來(lái)因潤(rùn)滑油中混入雜質(zhì)而造成軸瓦嚴(yán)重磨損,軸頸也受到一定程度損傷。更換新軸瓦時(shí),按照國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的軸瓦修刮工藝對(duì)下瓦進(jìn)行刮油囊,修刮結(jié)果造成油楔不太好,油膜的阻尼作用減小,軸瓦就容易出現(xiàn)邊界潤(rùn)滑狀態(tài)下的磨瓦。為此,于2002年2月機(jī)組小修時(shí),作了一次試驗(yàn),只檢查軸瓦間隙,并未作任何修刮,在后來(lái)的停機(jī)過(guò)程中就沒(méi)有發(fā)生磨瓦。而在2003年1月機(jī)組大