660MW汽轮机推力轴承磨损处理关键技术及应用

周林君，陈 焱，王传奇，桂汉生，詹 春

（马鞍山当涂发电有限公司，安徽 马鞍山 243000）

1 设备概况

当涂发电有限公司为某型单轴、三缸、四排汽、反动凝汽式、一次中间再热式超临界汽轮机，配备推力轴承位于前轴承座内，为单独结构的滑动式自位节能型推力轴承，推力瓦块总面积（单侧）1 364cm2，工作面、非工作面各有八块构成，每块推力瓦块面积170.5cm2，推力轴承最大荷载约40 000kg，机组设计推力为70 000kN。

2 问题现状和原因分析

该公司某型机组自投运以来，推力轴承频繁磨损，不能长周期运行。机组通常在正常运行3～6个月后数据监测显示轴向位移快速增大，瓦温也逐渐上涨。当轴向位移超过报警值时机组被迫停运，在每次停机后对设备解体检查，推力轴承工作面瓦块存在严重磨损，尤其在瓦面出油侧，并且存在电腐蚀现象，通过推力瓦块更换和机务检修调整后启机。虽然改善了推力瓦块工作环境，一定程度上延长了运行周期，但未根本解决推力轴承工作面磨损问题。

为根本解决推力瓦块磨损问题，检修技术人员不断利用停机机会尝试对应措施。综合分析后发现原因大致如下：

（1）机组运行时推力轴承中推力瓦与转子推力盘之间形成油膜，当油膜形成不好、油膜刚度不够时会影响推力轴承运行，造成推力轴承磨损。

（2）转动设备在运行时要严格按照检修作业指导书中的检修标准执行，严格保证推力轴承检修过程中的推力盘瓢偏、表面粗糙度、小轴晃度等数据在标准范围内。当检修工艺不到位，机组启动运行后，随时间推移，推力轴承会出现磨损。

（3）汽轮发电机组在运行中由于发电机磁场不对称、发电机大轴被磁化等原因在发电机轴上感应出轴电压，从而产生轴电流。轴电流可通过接地电刷接地，使汽轮机转子电压放电来消除转子的静电电流，防止轴电流损伤轴承、密封件、联轴器、齿轮等部件，但仍存在轴电流对轴承接触面形成电腐蚀，造成严重磨损。

（4）机组运行时可能由于多种原因造成机组轴向推力突增，当轴向推力增大到超过推力轴承最大载荷时，推力轴承也会发生磨损。

3 解决办法

为解决推力轴承经常磨损问题，除对机组推力轴承进行解体检查时严格按照工艺要求检修回装、对润滑油系统进行改进等措施，防止因机务检修原因导致推力轴承磨损外，同时新增碳刷、改善接地方式、对推力轴承局部进行绝缘处理等措施有效改善机组推力轴承工作环境和工作状态。

本次有效改进从机务和电气两方面提供详细技术方案如下。

3.1 机务部分

机务部分主要对润滑油系统改进、安装工艺的控制以及对推力轴承进行局部绝缘，改善推力轴承的工作环境，从而提高推力轴承的可靠性。

（1）针对有可能导致推力轴承磨损的油膜形成不好原因，对润滑油系统进行改进：更换汽轮机油系统中的射油器，并对注油器喷嘴至扩散管喉部距离调整，增大润滑油压及油量，润滑油母管油压由0.11MPa提高至0.16MPa；油压提高后，轴承间进油量增大，轴承间油膜刚度提高；在对润滑油系统进行改进的同时通过扩大推力轴承工作面进油节流孔板直径，对瓦块进油进行油囊修刮，工作面进油量进一步增大，改善进油状况；推力轴承改型，采用京士伯里推力轴承，使润滑油直接进入油槽内，减少泄油量；也避免了上一瓦块工作后的油进入下一瓦块，杂质影响下一瓦块的工作环境，产生磨损。

（2）针对有可能导致推力轴承磨损的检修工艺不到位原因，对检修工艺严格控制：在推力轴承检修和回装时严格按照制造厂检修标准执行，使推力轴承和小轴各安装间隙、主机推力盘小轴外送加工，小轴晃动保证0.05mm以内、瓢偏值0.005mm以内；外送加工同时对推力盘工作面抛光打磨，提高表面粗糙精度，防止工作面粗糙度过大对推力轴承工作环境造成影响。

（3）针对轴电流导致推力轴承磨损原因，机务部分采取的措施：在推力轴承工作面和非工作面瓦架的外圆和工作面非工作面两端调整垫，分别喷涂0.1mm厚度的绝缘漆，与推力轴承壳体间绝缘，在轴电流存在的前提下有效隔绝轴电流防止电蚀的产生对推力轴承运行造成影响和破坏。在2013年底机组检修期间采用了该绝缘措施。

（4）由于历次磨损时监测推力瓦温虽有升高，但涨幅不大，并且从未超过75℃，可初步判断我公司推力瓦块磨损原因不是推力轴承载荷不够导致。随后进行轴向推力试验进一步排除因轴向推力大导致推力瓦块无法承载造成磨损原因。模拟推力轴承工作环境，利用专用工具对备件推力轴承工作面的瓦架轴向平面进行加压，并在四周架百分表，观察压力和推力轴承形变量关系，折算成轴向推力大小，经过分析，机组在额定参数下运行时产生轴向推力远小于推力轴承设计承受推力，通过试验和数据对比，排除轴向推力大导致推力轴承磨损。

3.2 电气部分

（1）为保证接地极接地良好，可靠接地，分别将大轴接地在多处进行试验性接地，如：锅炉钢架接地，2号主变南侧新开挖打桩埋新接地体等。最终将接地极选在2号主变的接地体相连接。

（2）机组安装时仅在7号瓦一侧处装设接地电刷一只，现改为大轴二侧各装接地电刷一只。

（3）在5号瓦大轴顶端新安装一个接地电刷，由于现场安装位置受限，为方便检修更换安装使用，使三个接地电刷在大轴上半部空间间隔夹角大约为60°布置。

（4）三个接地电刷，均通过屏蔽电缆引致2号主变的接地体。

4 应用与实践

在某660MW超临界汽轮机组对轴电流方面进行有效控制后，推力轴承磨损问题明显好转，机组经连续运行近一年后，解体检查确认推力瓦块完好。新增对轴电流控制后解体推力瓦工作面后，在2014年10月对机组进行C修时对推力轴承工作面瓦块进行检查，推力瓦块工作面效果良好。机组启机后运行至今近两年，推力轴承磨损问题一直未出现。