汽輪機(jī)軸承溫度高的原因及處理方法教學(xué)提綱

600MW汽輪機(jī)軸承溫度偏高分析處理

汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)概述

汽輪發(fā)電機(jī)組由東方電站成套設(shè)備公司和日本株式會(huì)社日立制作所合作設(shè)計(jì)及合作生產(chǎn)的600MW汽輪機(jī)組，本汽輪機(jī)為亞臨界參數(shù)，單軸三缸四排汽，具有一次中間再熱的凝汽式機(jī)組。機(jī)組膨脹位移共設(shè)三個(gè)死點(diǎn)，分別位于中間軸承箱下及低壓缸（A），低壓缸（B）的中心線附近，死點(diǎn)處的橫鍵限制汽缸的軸向位移，同時(shí)，在前軸箱及兩個(gè)低壓缸的縱向中心線前后設(shè)有縱向鍵，它引導(dǎo)汽缸沿軸向自由膨脹而限制橫向跑偏。機(jī)組型號(hào)：N600-16.67/538/538機(jī)組型式：亞臨界中間再熱沖動(dòng)式單軸三缸四排汽凝汽式汽輪機(jī)。功率：額定功率（TRL）：600MW最大連續(xù)功率(TMCR)：641MW閥門全開(kāi)功率(VWO)：668MW轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向：額定轉(zhuǎn)速：3000r/min旋轉(zhuǎn)方向：逆時(shí)針（從汽輪機(jī)端向發(fā)電端看）可傾瓦軸承結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)汽輪機(jī)的高中壓轉(zhuǎn)子是由#1、#2支持軸承支承，其結(jié)構(gòu)采用六瓦塊可傾瓦結(jié)構(gòu)形式（如圖1所示），上、下半各三塊，每塊瓦背弧加工成大半徑球面，以便可傾瓦自動(dòng)找中，無(wú)論是徑向還是軸向，都可以獲得最佳位置。即可傾瓦支承在軸承座上，每塊瓦在運(yùn)行時(shí)隨轉(zhuǎn)子方向自由擺動(dòng)，以獲取適應(yīng)每塊的最佳油楔。裝在軸瓦套上的螺紋掛銷用間隙配合的形式固定著可傾瓦塊，防止其旋轉(zhuǎn)。在軸承下部的瓦塊上設(shè)有測(cè)量瓦塊金屬溫度的雙支點(diǎn)熱電偶裝置。可傾瓦軸承被廣泛應(yīng)用于大型汽輪機(jī)的高中壓轉(zhuǎn)子支承上，這種軸承具有以下特點(diǎn)：與固定式支持軸承相比，穩(wěn)定性高。可傾瓦塊軸承具有良好的阻尼特性，具有減低轉(zhuǎn)子不平衡響應(yīng)和抑制不穩(wěn)定振動(dòng)的能力（即抗御振動(dòng)的能力）。與橢圓軸承相比，可傾瓦軸承對(duì)軸頸的歪斜和軸承載荷(支反力)變化的敏感性較?。坏休d能力較橢圓軸承稍低，功率消耗較大。軸承鎢金采用了日立牌號(hào)(WJ2B)，最高工作溫度達(dá)120℃。正常運(yùn)行溫度值∠107～110℃，報(bào)警溫度值為110～115℃，跳機(jī)溫度值121℃。結(jié)合性能優(yōu)于傳統(tǒng)滑動(dòng)軸承材料ZSnSb11Cu6?，F(xiàn)場(chǎng)檢查處理情況針對(duì)600MW汽輪機(jī)在帶負(fù)荷過(guò)程中#1可傾瓦金屬屬溫度偏高問(wèn)題，進(jìn)行了以下分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。復(fù)測(cè)了測(cè)溫元件（WZPM2-001Pt100端面鉑熱電阻）的精度以及檢查DCS系統(tǒng)分度的設(shè)置情況均正常；并檢查了測(cè)溫元件的安裝深度（即端面鉑熱電阻頭的中心距鎢金表面的距離為14mm）情況均符合要求。檢查下瓦塊與軸頸接觸情況；每塊可傾瓦的徑向擺動(dòng)量1.8±0.45mm、軸向擺動(dòng)量1.1±0.28mm和瓦塊與前、后油擋的軸向間隙0.75±0.38（單側(cè)），均無(wú)異?，F(xiàn)象，可以排除因可傾瓦接觸不良、卡澀而造成瓦塊局部受力過(guò)大溫升過(guò)高的因素。將#1可傾瓦軸承的進(jìn)油節(jié)流孔板由設(shè)計(jì)值Ф18.5mm改為Ф22mm，開(kāi)機(jī)試驗(yàn)情況收益甚微。#1可傾瓦軸承工作金屬溫度幾乎無(wú)降低，回油溫度（49.8～51.7℃）也無(wú)明顯變化。證明此軸承的用油量由自身結(jié)構(gòu)限定了（即軸承體的排油孔Ф16.5和瓦體前、后油擋間隙泄油決定的）。考慮改變軸承工作時(shí)的動(dòng)態(tài)載荷降低軸承金屬溫度。首次在蘭溪電廠#1機(jī)試運(yùn)中，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試單位摸索和試驗(yàn)，改變#1可傾瓦軸承在帶負(fù)荷過(guò)程中的動(dòng)載荷，將高壓調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟曲線順序進(jìn)行了優(yōu)化處理，將原來(lái)設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟曲線順序分別為CVⅠ+CVⅡ→+CVⅢ→+CVⅣ，改為開(kāi)啟順序分別為CVⅣ+CVⅡ→+CVⅢ→+CVⅠ，即將CVⅠ閥和CVⅣ閥對(duì)調(diào)處理，收效很好。整個(gè)機(jī)組帶負(fù)荷過(guò)程中，#1可傾瓦軸承的金屬溫度不超過(guò)90℃。同時(shí)軸承的穩(wěn)定性沒(méi)有受到明顯影響。實(shí)踐證明可傾瓦對(duì)動(dòng)載荷變化適應(yīng)范圍較寬。從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和受力情況分析從轉(zhuǎn)子的動(dòng)載荷表2所示，#1可傾瓦軸承所受總的動(dòng)載荷為17900Kgf，對(duì)于六瓦塊可傾瓦結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，軸承的正下部的一瓦塊是主要承受載荷的瓦塊。從表3各軸承參數(shù)看：#1、#2可傾瓦軸承的設(shè)計(jì)動(dòng)比壓也比較大，設(shè)計(jì)工作軸承金屬溫度也較高；從表4看：#1可傾瓦軸承的設(shè)計(jì)用油量也是最?。ǔ?9軸承外）。#1可傾瓦軸承金屬溫度設(shè)置點(diǎn)也在正下部的一瓦塊上，超臨界600MW汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)#1可傾瓦金屬溫度偏高也是可以理解的。要解決#1可傾瓦軸承的金屬溫度偏高問(wèn)題，不僅可以考慮軸承的動(dòng)載變化影響，也可從增加軸承用油量和降低軸承動(dòng)載荷著手處理。增大可傾瓦軸承用油量途徑從汽輪發(fā)電機(jī)組油系統(tǒng)總體看，設(shè)計(jì)依據(jù)各軸承的情況計(jì)算出自身的用油量，并將系統(tǒng)的總油量合理分配給各軸承的用油量，針對(duì)此計(jì)算值，#1可傾瓦軸承的用油量相應(yīng)最?。ǔl(fā)電機(jī)磁端外伸#9軸承外），要增加#1可傾瓦軸承的用油量，不僅要增大潤(rùn)滑油管的進(jìn)口節(jié)流孔板的大小，而且還要將軸承體上的排油孔徑增大，才能起到降低軸承金屬溫度的效果，但要考慮整個(gè)油系統(tǒng)的用油量平衡情況。從圖1六瓦塊可傾瓦軸承結(jié)構(gòu)圖看：為了降低#1可傾瓦下部瓦塊的金屬溫度，在增大進(jìn)油節(jié)流孔板（Ф18.5改為Ф22）的前提下，將軸承體前、后擋油環(huán)底部進(jìn)油槽各開(kāi)一個(gè)Ф5排油孔，這種處理方法可將#1可傾瓦金屬溫度降至在≤95℃水平。此方法加大下部瓦塊的冷卻油流量還有待于實(shí)踐檢驗(yàn)。高壓調(diào)閥開(kāi)啟順序?qū)?1軸承動(dòng)荷的影響分析超臨界600MW汽輪發(fā)電機(jī)組在汽機(jī)啟動(dòng)沖轉(zhuǎn)定速3000r/min過(guò)程中，主要是用中壓缸啟動(dòng)，即高壓缸不進(jìn)汽或進(jìn)少量蒸汽，由中壓調(diào)門調(diào)節(jié)蒸汽量進(jìn)入中壓噴嘴全周進(jìn)汽方式?jīng)_轉(zhuǎn)整個(gè)機(jī)組，并網(wǎng)帶低負(fù)何，然后切缸再由高壓調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)進(jìn)汽量進(jìn)入噴嘴組按圖4高壓調(diào)節(jié)閥配汽曲線進(jìn)行復(fù)合噴嘴調(diào)節(jié)方式帶負(fù)荷。采取高壓缸啟動(dòng)方式時(shí)，直接按圖4高壓調(diào)節(jié)閥配汽曲線進(jìn)行復(fù)合噴嘴調(diào)節(jié)方式啟動(dòng)、沖轉(zhuǎn)至額定轉(zhuǎn)速、并網(wǎng)帶負(fù)荷，中壓調(diào)節(jié)閥處于全開(kāi)狀態(tài)（此啟動(dòng)方式不建議推薦在冷態(tài)啟動(dòng)采用）。由前述公式C可知：汽輪機(jī)在啟動(dòng)升速過(guò)程中，隨轉(zhuǎn)速的升高而軸承的金屬溫度也隨之升高；當(dāng)汽輪機(jī)定速后，并網(wǎng)帶負(fù)荷過(guò)程中，轉(zhuǎn)速恒定不變，潤(rùn)滑油量也相應(yīng)不會(huì)變化，軸承耗功的變化只與軸承的動(dòng)載荷有關(guān)。高中壓轉(zhuǎn)子的支持軸承受力情況見(jiàn)圖3所示。蒸汽流量通過(guò)高壓7個(gè)壓力級(jí)和中壓6個(gè)壓力級(jí)時(shí)，沿軸向的推力是對(duì)稱分布的，即總的合力在縱向軸線上，主要由推力軸承來(lái)平衡。而蒸汽流量通過(guò)高壓?jiǎn)瘟姓{(diào)節(jié)級(jí)時(shí)，產(chǎn)生四組的軸向合力FZ1、FZ2、FZ3和FZ4。實(shí)踐證明東汽600MW汽輪機(jī)可以在機(jī)組調(diào)試階段和機(jī)組停機(jī)檢修期間，通過(guò)將CVⅠ、C