推力瓦非工作面温度异常升高的原因及处理方法

徐龙峰

摘要：汽轮发电机组推力瓦在机组中的位置非常重要，它承担机组的残余轴向推力，确定转子膨胀的死点，从而保证动静件之间的轴向间隙在设计范围内。推力轴承非工作面瓦块温度异常升高将严重威胁机组的安全运行。影响推力轴承非工作瓦块温度异常升高的因素较多，除推力瓦本身因素外，还有其他因素导致的推力瓦温度升高的原因。找出导致推力瓦非工作面瓦块温度异常升高的主要原因，并有针对性地提出了处理方案，消除这一缺陷，保证机组安全稳定运行。

关键词：推力瓦 温度 轴向推力

1 概述

某运营发电有限公司1号机组是2006年投入生产的600MW超临界汽轮机，为上海汽轮机厂制造N600-24.2/566/566型超临界压力，一次中间再热、单轴、三缸四排汽、反动式汽轮机。为平衡轴向推力机组采用高中压合缸，对称布置，两个低压缸也采用对称布置。本机组的推力瓦为活动可倾瓦型——米切尔式，单独布置，位置在中压转子后部，推力瓦的推力间隙标准为0.25-0.38 mm。推力瓦瓦块上浇有乌金，厚度为1.5mm。

在正常情况下，转子的推力盘靠向工作瓦块，推力盘的压力由工作推力瓦来承受。轴向位移指示表是将推力盘靠向推力瓦的非工作瓦块时定位零位的。一般来说，轴向推力随汽轮机蒸汽流量的变化而变化。当蒸汽温度降低时，要保持负荷不变，就要增加进汽量，使轴向推力增大。如果检查发现推力瓦的工作瓦块与非工作瓦块的回油温度差超过6～7℃，并且推力瓦块的乌金温度高达90℃以上时，虽然轴向位移指示不超过正常值，也必须减负荷，使油温回复正常，保持推力瓦块温度不超过90℃。

本机组轴向位移的保护设置是：当轴向位移正向达到0.6mm或负向达到-1.05mm时，发出“轴向位移过大信号”；当轴向位移正负向分别到达1.2mm、-1.65mm时，轴向位移大保护动作，机组跳闸停机。

2 异常经过

2008年09月20日06：30分， 1号机负荷470MW，主机推力轴承非工作瓦块上部乌金温度上升至92℃，下部乌金温度上升至100℃，DCS上转子轴向位移逐渐增大到-0.42mm。被迫减负荷运行（机组正常推力瓦块温度不超过90℃）。2008年10月10日，1号机组停运，10月26日，开始解体检查推力瓦，瓦块没有明显磨损痕迹，瓦块进油边油楔间隙标准，个瓦块厚差小于0.02mm，推力瓦进油口无堵塞，对推力瓦进行推力间隙复测0.55mm（设计值为0.25mm-0.38mm），推力间隙超标，更换推力瓦垫片，重新调整推力间隙在标准范围内。2008年11月28日，1号机组启动后推力轴承非工作面瓦块乌金温度依然偏高，且比上次更甚；负荷500MW时，推力瓦温度高达103℃。无法达到满负荷运行。

3 原因分析及运行对策

3.1 对比1号机组大修前、后相同负荷下的运行参数分析，1号机组大修后就出现推力轴承非工作面瓦块温度异常情况，但由于机组大修后负荷低于420MW，且经常停机备用，推力轴承非工作面瓦块温度不太高，在合格范围内，所以运行人员没有发现异常情况。

3.2 根据10月26日对推力轴承解体检查的情况，可以排除推力轴承本身的问题。从运行记录数据分析，推力轴承非工作瓦块温度与机组负荷有密切关系，负荷小于400MW时，瓦块温度比较正常，负荷大于400MW以上后，负荷越大，瓦块温度也就越高，说明推力瓦温度的升高是轴向负推力增大所致。轴向负推力的增加，可能存在如下原因：

①对比1号机组大修前后相同负荷条件下1-8段抽气压力、温度以及凝结水经过加热的温升，均没有发现异常，故排除了抽气系统存在异常导致推力增大的可能性。

②在大修中曾拆装过高、中压缸平衡管的流量孔板，更换过法兰垫片，但从运行记录上分析，大修前、后平衡管的压力基本一致，没有发现异常。

③由于1号机组停机备用时间较长，高、中压侧平衡活塞汽封（布莱登）生锈卡涩的几率增大，而一旦布莱登汽封卡涩，将直接导致平衡活塞的平衡推力的作用减弱。

④转子叶片存在问题，叶片可能结垢或其他原因发生变形，导致通流面积减少，蒸汽流动受阻，破坏轴向推力平衡。

鉴于当时机组在运行状态，不能揭缸检查，因此要求运行人员严格控制推力轴承瓦温，不得超过上限100℃，在运行中密切关注轴向位移和轴系振动情况，并制定了汽轮机在推力轴承温度超标状况下的技术措施：

①为保证安全稳定运行，要求运行人员在运行调整上下功夫，在排查有无其他原因，优化运行方式，试探能否降低推力轴承非工作面瓦块温度。

②要求生技部将1号机推力轴承非工作面温度出现异常升高的情况向上汽通报，并要求上汽公司协助进行原因分析，提出解决方案。

4 揭缸处理过程

2009年03月05日利用1号机组中修机会，决定对1号机组进行揭缸检查。检查中发现高压转子调速级叶片出汽侧凹陷变形，被异物打伤痕迹明显，整级调速级叶片出汽侧凹陷变形，如图1所示。图2为完好的调节级叶片。

异物为调速级后侧温度套管管头焊口裂开脱落，套管管头为圆柱形，直径？覫32mm，厚度30mm，头部为圆形，中间空心。由于直径较大，隔板挡住了温度套管管头的去路。套管管头一旦通过隔板，将造成机组严重损坏。套管管头开焊脱落后为自由状态（如图3所示）。随着蒸汽流动自由撞击，造成调节级叶片出汽侧严重凹陷变形，转子调节级叶轮背面、高压内缸前侧导汽表面被脱落的套管头打的凹凸不平，第一级隔板表面也有轻微打伤，但不严重。

通过揭缸后一系列的检查和分析，主机推力瓦非工作面过热的原因就是高压转子调速级叶片出汽侧凹陷变形，导致叶片通流部分减小，蒸汽通过时受阻而超压，负推力增大。低负荷运行时蒸汽流量小、压力低，蒸汽受阻情况不明显，当高负荷运行时，蒸汽流量逐渐增大，由于出汽侧叶片凹陷变形，使得通流部分减小而出现蒸汽受阻，负推力增大，负推力增大将直接导致主机推力瓦非工作面推力过载引起过热，乌金温度过热的危害非常严重，瓦温超过100℃时容易引起烧瓦，烧瓦后将破坏动静间隙，引起动静摩擦，只能迫使机组减负荷运行。

通过开裂件断面的观察和现场调查，发现断裂套筒管头与套筒的熔合区（坡口面），从断面特征分析套管头开焊脱落的主要原因为：焊口焊缝大面积未焊接，点焊面积又小，高压调节级出汽侧蒸汽冲刷压力大，导致套管管头断裂脱落是造成主机推力瓦非工作面过热的主要原因。

由于高压转子调速级叶片出汽侧严重凹陷变形，现场无法修复，决定返回上海汽轮机厂更换高压转子调速级叶片。对转子调节级叶轮背面、高压内缸前侧导汽表面凹凸不平的地方进行打磨，打磨后进行着色探伤检查，检查表面无裂纹等其他缺陷。检测套管管头材质为1Gr18Ni9Ti，与调速级后侧温度套管材质相同。将套管管头与套管焊接部位重新进行打磨坡口，坡口角度为30°，用全氩弧焊接，焊丝选用不锈钢焊丝NiGr-3，指定操作熟练的焊工，严格按照工艺要求进行焊接。焊接完成后外观检查无裂纹、气孔等缺陷，金属做超声探伤合格。

5 结论

经过检修人员的认真细致的工作，2009年05月05日，机组顺利启机，满负荷运行时，推力瓦工作面瓦温温度为65℃，非工作面瓦温60℃，完全符合运行规程规定的要求。彻底消除了推力瓦非工作面瓦块温度异常升高的重大设备缺陷。

这次故障引起了对汽缸内部测温温度套管等附件的高度重视，加强基本建设期间的金属监督，设备监造、焊接工艺等方面的技术要求。尤其是在制造厂内进行的附件焊接时要进行严格的监督，明确附件安装工艺以及检验方法，责任要落实到人，以确保机组投产后能够安全稳定运行。

参考文献：

[1]汽轮机及辅助设备[M].北京：中国电力出版社.

[2]汽轮机设备检修技术.山西省电力工业局编.

[3]徐贵平.推力瓦非工作面温度异常升高的原因及处理方法[J].黑龙江科技信息，2013（34）.