汽轮机轴瓦损坏原因分析及预防措施

李小健,曹晓东,蔡高峰

(华能巢湖发电有限责任公司,安徽 巢湖 238015)

近年来,火力发电厂汽轮机轴瓦损坏事故频繁发生,严重影响了机组的安全运行,造成了巨大的经济损失,属于恶性事故。除加强运行管理外,还应深入分析轴瓦损坏的原因,制订出切实可行的防范措施,以避免此类恶性事故的发生。

1 汽轮机轴瓦损坏的主要原因

汽轮机轴瓦损坏的根本原因是由于油膜被破坏,使得高速旋转的转子与轴瓦发生了动、静摩擦。主要有以下 10个方面的原因:

(1)润滑油系统的交、直流油泵在开、停机及事故跳机时不能正常工作,造成断油,引起轴瓦损坏。

(2)润滑油压降低、油量减少或断油,具体包括以下 6个方面:

1)润滑油系统的切换操作(如切换冷油器、过滤器等)未认真执行操作票制度,切换过程中由于操作不当或监护不严,造成断油,引起轴瓦损坏。

2)主油泵故障或射油器出口逆止门不严或未关,造成润滑油压低于规定值,导致机组发生断油烧瓦。

3)油系统阀门的安装不符合标准,若阀门水平安装,门杆断裂或阀芯脱落时会造成断油,引起轴瓦损坏。

4)润滑油系统大量喷油等故障造成断油烧瓦。

5)厂用电全失时直流油泵故障造成断油烧瓦。

6)个别轴承由于进回油管路堵塞,造成该轴承损坏。(3)汽轮机振动超限,油膜破坏引起轴瓦损坏。(4)转子在盘车、冲转以及惰走期间由于顶轴油系统故障造成轴瓦损坏。

(5)油温过高或过低,造成轴承油膜无法建立或被破坏,引起轴瓦损坏。

(6)汽轮机发生水冲击、汽轮机平衡活塞失去平衡功能或蒸汽温度下降处理不当,造成蒸汽带水进入汽轮机;因蒸汽品质不良、叶片结垢等原因造成轴向位移突然超过允许值,而轴向位移保护失灵或未投,引起推力瓦工作面或非工作面损坏。

(7)汽轮机大轴弯曲或汽缸变形,造成轴承动、静摩擦而引起轴瓦损坏。

(8)发电机转子接地不良,轴电流击穿油膜。

(9)油系统进入杂质或油中混入水使油发生水解,润滑油油质不合格,致使轴承油膜破坏。

(10)新安装或大修后的汽轮机组在进行油系统冲洗时,由于冲洗不彻底,使制造、安装或大修过程中遗留的铁屑或杂物在运行中被带入轴承,造成轴承摩擦,引起轴瓦损坏。

2 防止轴瓦损坏的措施

(1)汽轮机启动前,必须做低油压试验和就地启动交、直流润滑油泵按钮的试验,保证其处于完好状态。汽轮机停止前,必须试转交/直流润滑油泵、顶轴油泵、盘车装置,装置正常方可进行停机操作。机组正常运行中,应定期进行交/直流油泵、顶轴油泵、盘车装置试验;定期试验低油压联动装置,润滑油压的数值以汽轮机中心线标高距冷油器最远的轴瓦为准;运行中低油压保护退出时,必须由总工程师批准。

(2)涉及润滑油系统的切换操作(如切换冷油器、过滤器等),均应填写操作票,在班长(单元长)监护下按操作票顺序缓慢进行,操作中应同主控员保持密切联系,严密监视润滑油压变化。同时,操作中必须事先对可能存有空气的设备部件进行充分注油、排气,严防切换操作过程中断油。

(3)汽轮机升速和惰走过程中,应严密监视交流润滑油泵的工作情况和润滑油压的变化情况,润滑油压下降到保护动作值时,立即启动直流润滑油泵,若仍不能保持油压,立即破坏真空,紧急停机。汽轮机定速后,检查射油器出入口压力在额定值、交流油泵的电流明显下降,方可停止润滑油泵,同时,注意润滑油压的变化,若发现油压下降立即重新启动润滑油泵。

(4)润滑油系统的截止门不得水平安装,以防门杆断裂时断油。润滑油系统及冷油器冷却水系统的截止门宜采用明杆截止门。

(5)主油箱油位保持正常(-150～+150mm),油位低时应联系检修补油。系统泄漏造成主油箱油位急剧下降到 -400mm以下并经补油无效时,应破坏真空紧急停机。

(6)交流润滑油泵电源的接触器,应采取低电压延时释放措施,同时,要保证自投装置动作可靠。直流润滑油泵的直流电源系统应有足够的容量(至少满足该泵维持 60min以上的额定负荷),其各级熔断器应合理配置,防止故障时熔断器熔断使直流润滑油泵失去电源。

(7)在机组启动、停机、正常运行中,应严密监视推力瓦、轴瓦钨金温度和回油温度。当推力轴承温度达 107℃、支持轴承温度达 113℃时,应按规定紧急停机。

(8)汽轮机启动前,测转子偏心不大于 50μm,冲转后,当转速达到 2000 r/min时,方可停用顶轴油泵并将顶轴油泵处于联动备用状态。汽轮机停机,转速达到2000r/min时,应启动顶轴油泵,监视汽轮机低压缸两端以及发电机两端轴瓦的顶轴油压良好,顶轴油母管压力在规定值。

(9)汽轮机不同运行阶段对油温有着不同的要求:投入连续盘车运行的最低油温为 21℃、汽轮机冲转时的最低油温为 29℃、机组正常运行的油温为38～42℃、汽轮机脱扣后盘车时为 35～38℃,油温应维持 24 h(发电机密封环膨胀特性要求)。

(10)在机组正常运行及启、停过程中,要加强对机组振动、轴向位移、胀差等参数的监视,发现异常要及时正确处理。当运行中发生了水冲击或其他可能引起轴瓦损坏的异常情况而停机后,应确认轴瓦未损坏,才能重新启动机组。

(11)汽轮机轴承应装有防止轴电流的装置,确保机组转子接地良好。

(12)加强油质监视,若润滑油颗粒度超标或发生乳化现象应及时投入油净化装置。合理调整轴封间隙,以转子热膨胀的胀幅与转子最大振幅之和为基准。加强对轴封供汽压力的监视、调整,在保证机组真空不受影响的情况下,尽可能降低轴封供汽压力。加强对轴封母管压力、轴封抽汽管道及轴封抽汽设备的监视。

(13)机组安装、大修后,要严格按规定进行油循环,直到油质化验合格,油循环才算完成。

3 结束语

汽轮机轴瓦损坏,严重影响着机组的安全运行,各火电厂应根据机组的实际情况认真分析可能造成汽轮机轴瓦损坏的原因,制订出切实可行的防范措施,减少停机时间、降低维修成本,保障机组安全、经济运行。