汽轮机配汽方式对轴瓦金属温度的影响及处理

任亮

(华电新疆发电有限公司昌吉热电厂，新疆 昌吉　831100)



汽轮机配汽方式对轴瓦金属温度的影响及处理

任亮

(华电新疆发电有限公司昌吉热电厂，新疆 昌吉831100)

摘要：结合某热电厂#2机组在运行中#2轴瓦金属温度偏高的现象，试验并分析了配汽方式对轴瓦金属温度的影响，提出了运行中的改进方法，解决了#2轴瓦金属温度偏高的问题。

关键词：配汽方式；轴瓦金属温度；汽轮机轴承

0引言

汽轮机轴承在高转速、大载荷的条件下工作，采用以油膜润滑理论为基础的滑动轴承。转子的轴颈支承在浇有巴氏合金(乌金)的轴瓦上，并作高速旋转。轴承出现故障会导致汽轮机异常运行甚至损坏，因此，解决轴承存在的问题就显得非常重要。轴承金属温度是对轴承运行的监视参数，若在机组运行中发现轴瓦金属温度偏高，应尽量不停机解决，提高机组可利用率。

1设备概述

某热电厂#2汽轮机为上海汽轮机有限公司生产的CZK330-16.7/0.4/538/538型亚临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、直接空冷、抽汽凝汽式供热汽轮机[1]。汽轮机共有4个轴承，高、中压转子的#1，#2轴承和低压转子的#3，#4轴承，均采用可倾瓦轴承。该机组的可倾瓦轴承是由4块垫块支承的自位式轴承，具有很强的抗失稳能力，每个瓦块作用在轴颈上的油膜力都通过瓦块支点与轴颈中心，从而消除导致轴颈涡动的力源，防止汽流激励及油膜振动的发生[2]。如图1所示，4个瓦块沿水平、垂直中分面分开。#2机组停运较长一段时间后因供热重新启动，出现#2轴瓦金属左侧温度偏高的现象，最高达到96 ℃，接近报警值99 ℃，严重威胁机组安全运行，但供热期间的热负荷较高，不允许停机检查。

图1　汽轮机瓦轴

2轴瓦温度偏高的原因分析

2.1轴封漏气及缸热量辐射[3]

该机组为高中压缸合缸布置，新蒸汽及再热蒸汽管道均集中在汽缸中部两侧，有利于减少高温部分对#1，#2轴承的热辐射。在开机过程中，转速升至1 900 r/min之前，#2轴瓦金属左侧温度和右侧温度同步缓慢上升至62 ℃，在转速升至2 000 r/min时，#2轴瓦金属左侧温度便从59 ℃突升至84 ℃，右侧无变化。此时外缸温度为120 ℃，轴封压力为30 kPa，可排除辐射热的影响。

2.2油质

在不同时间段多次取样化验，颗粒度、含水量等指标均符合国家要求，可以断定不存在润滑油油质不良损伤乌金面而导致轴瓦温度升高的原因。

2.3润滑油温度

按照规程要求，润滑油温度在38～42 ℃之间，通过调整，润滑油冷油器出口温度降低到38 ℃时，各轴瓦金属温度均下降1～3 ℃。但#2轴瓦金属温度并没有明显降低，反而容易造成润滑油黏度增大，润滑油在轴承中分布不均匀，增加摩擦损失。

2.4轴瓦润滑油量不足或排油不畅

轴瓦润滑油在运行中对轴承起到润滑和冷却作用。若轴瓦进油量不足，会使轴承产生的热量无法被带走而使轴瓦温度升高。同样，冷却轴瓦后的排油不畅，轴瓦内润滑油停留时间较长且不断循环，也会使轴瓦温度升高。但通过参数对比发现，#2轴瓦金属温度升高或降低，回油温度基本在55 ℃左右，并没有与其同步变化，此影响较小。

表1　全周进汽方式下及低负荷下轴承金属温度变化统计

注：主汽压力12.7 MPa，主汽温538 ℃，机组负荷185 MW，润滑油温40 ℃。

表2　GV5不同开启方式下轴承金属温度变化统计

注：主汽压力12.7 MPa，主汽温538 ℃，机组负荷200 MW，润滑油温40 ℃。

2.5轴瓦负荷变化[4]

影响轴瓦温升的主要因素是轴瓦供油量、轴瓦的功耗，功耗的大小又与轴瓦载荷大小成正比。在轴瓦油量因素排除后，只有轴承载荷变化的因素。轴承座的标高、转子的轴心位置决定了轴承载荷。在机组运行中，高、中压缸绝对膨胀没有变化，表明#2轴瓦金属左侧温度偏高是由于负荷变化引起的，是因高压调节阀开启数量和顺序不同对转子轴心位置产生了影响。

3配汽方式对轴系影响试验及结果分析[5]

该机组配汽方式是：主蒸汽从锅炉经2根主蒸汽管道分别到达汽轮机两侧的主汽阀和调节汽阀，并有6根挠性导气管进入高压内缸的喷嘴室。3根导气管从高压缸上缸进入，另3根导气管从高压缸下缸进入，沿圆周方向对称布置，如图2所示。

图2　调节气阀开启顺序及布置(从调速器端向发电机方向看)

为了验证分析结果，在#2机组进行了不同配汽方式下轴瓦金属温度的试验，试验条件是维持机组参数稳定，解除自动发电量控制(AGC)。因节流进气下，GV1和GV2同时开启，GV4在负荷180 MW也处于全开状态，GV5，GV6随负荷变化逐渐开启。而GV3是最后一个调节阀，作为过负荷调节阀使用，一般不开启。所以试验分全周进汽、下半周进汽、GV5开启下进汽、GV6开启下进汽对轴瓦金属温度的影响。

(1)全周进气与部分进汽。表1为全周进汽方式下及低负荷下轴承金属温度变化统计。参数显示，工况1的全周进汽和工况2的低负荷下GV1，GV2，GV4全部开启，轴瓦金属温度变化波动较小。这是因为GV1，GV2，GV4全部开启为仅有下缸3组喷嘴进汽，与全周进汽相比，只是转子垂直方向的载荷发生变化，水平方向没有改变，轴瓦金属温度变化不明显。

(2)下缸调节阀全部开启，GV5不同开度。表2为GV5不同开启方式下轴承金属温度变化统计。表2、图3参数显示，GV5开启与否对#2轴瓦左侧金属温度影响较为明显。#1轴瓦左侧金属温度也发生降低现象。在GV5开度>30%时，#1，#2轴瓦左侧金属温度发生突降，在GV5开度<30%时，发生突升。说明GV5调门的开启对转子产生向右侧的偏斜，导致轴瓦左侧负载减少，温度下降。但并未对轴瓦右侧增加负荷，此时转子中心应该在轴瓦中心位置。

(3)下缸调节阀全部开启，GV5开启，GV6不同开度。表3中，GV6开度对负荷波动较大，负荷维持不变，主汽压力随GV6开度变化而变化，主汽流量成反相变化。在GV6开度>20%时，转子产生了向左侧偏斜，导致左侧轴瓦温度上升，尤其对#2左侧轴瓦影响更加明显。通过查看历史曲线，#2轴瓦左侧金属温度最高可达96 ℃，严重威胁机组安全。

图3　GV5不同开启方式下轴承金属温度变化曲线(截图)

(4)下缸调阀全部开启，GV5关闭、GV6开启。机组投入功率回路，可以实现由热工强制GV5关闭，通过计算机计算后输出GV6开度指令。这种情况下，可以分析出在GV5不开启时，开启GV6会对转子产生向左的偏斜，导致#2轴瓦左侧温度上升更快，是比较危险的调整方式。另外，通过图2可以看出，在GV5不开启，GV6调整负荷，造成主汽阀右侧调节阀全部开启，左侧调节阀开启GV1，两侧进汽不均，这种调整方式也与厂家提供的方式相反。长期运行，对管道、喷嘴、叶片动应力是否有危害，需要经过强度计算，此方式不予采用。

表3　GV6不同开启方式下轴承金属温度

注：负荷260 MW，主汽温度为538 ℃，润滑油温度为40 ℃。

4现场处理情况

在不同方式下，调阀开启顺序不同，分析对#2轴瓦温度的影响，得出机组运行中应采取的措施：维持GV5开度>30%，GV6开度<20%的运行方式，通过锅炉调整主蒸汽压力来调整负荷。在负荷>280 MW时，应采用全周进汽方式，由多阀控制切换为单阀控制方式。从经济性角度，机组应采用定-滑-定的控制方式，提高机组经济性。该机组在冬季供热期间，负荷基本维持在230 MW左右，在负荷维持不变的情况下，GV5开启至100%，#2轴瓦左侧金属温度维持84 ℃左右，可保证此机组在供热期间稳定运行，做好冬季保电保热的任务。

5结论

在机组运行中，通过高压调节阀不同的开启方式，改变高中压转子的中心，进而改变轴瓦的载荷分配，控制轴瓦金属温度，可防止超温损坏轴瓦被迫停机，在一定程度上可以缓解转子个别轴瓦温度偏高的问题，但是其调节量有限，降低了机组运行的灵活性。而根本的问题是通过整个轴系的载荷分配和轴瓦标高调整，实现全部轴瓦的安全运行[6]。在停机检修中，应着重对各轴瓦进行检查，检查乌金、转子有无划痕，轴瓦接触角是否异常情况[7]，从根本上解决轴瓦温度问题。

参考文献：

[1]宋鹏彪.350 MW汽轮机#2轴瓦温度高的原因分析及处理[J].科教导报，2013(7)：144.

[2]吴春雷.汽轮机轴系轴瓦温度高分析[J].科技风，2013(4):48-49.

[3]李亮.东汽国产300 MW汽轮机轴瓦温度高分析及处理经验浅析[J].内蒙古石油化工，2011(2):80-81.

[4]孙奉仲.大型汽轮机运行[M].中国电力出版社，2008.

[5]田丰，邓少翔，韩景复，等.国产600 MW汽轮机配汽特性对轴承温度影响试验研究[J].汽轮机技术，2009(1)：64-66.

[6]靖长财.1 000 MW机组轴瓦温度高原因分析及处理[J].神华科技，2016(1)：49-51.

[7]靳智平.电厂汽轮机原理及系统[M].中国电力出版社，2006.

(本文责编：齐琳)

收稿日期:2016-03-07；修回日期:2016-04-06

中图分类号：TK 26

文献标志码：B

文章编号：1674-1951(2016)05-0033-03

作者简介：

任亮(1987—)，男，山西介休人，助理工程师，从事火电厂全能运行工作(E-mail:rlboy@139.com)。