汽轮机推力瓦块温度过高原因分析及处理

李 清

（湖北能源集团鄂州发电有限公司,湖北 鄂州 436032）

0 引言

某电厂3号机组系东方汽轮机厂引进日立技术生产制造的N600-24.2/566/566型超临界压力、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压、纯凝汽式机组,该机组2009年投产后推力瓦温度基本正常，然而到2015年12月份，该机组推力轴承工作瓦一局部瓦块温度高达105℃（110℃跳机），超温严重已经影响到了该机组的安全稳定运行。为此本文对推力瓦块温度高的原因进行了分析并做出了相应的处理。

1 推力瓦块温度升高的原因分析

1.1 推力轴承结构

该机组为斜面式推力轴承，由两个旋转推力盘和两个推力瓦组成，旋转推力盘构成了轴承的前部和后部，推力瓦支承在箱体内，以使它们可以位于对着旋转推力盘旋转面的位置，旋转推力盘表面经机加工和研磨形成光滑的平面；两侧推力瓦基体为铜质半圆环，表面浇注有巴氏合金层，将推力瓦的巴氏合金表面分成10小块，每一小块表面沿推力盘旋转方向刮出倾斜的坡度，使旋转的推力盘和推力瓦之间形成油楔，推力瓦沿径向切出扇形面和进油槽，径向油槽在外端被挡住，以保持油槽内的油压。推力轴承的结构如图1所示。

图1 推力轴承结构Fig.1 Thrust bearing structure

1.2 汽轮机轴向推力的组成及推力轴承的重要性

汽轮机的轴向推力即整个转子上的轴向推力,主要是各级轴向推力的总和,是由作用在动叶片上的轴向推力、作用在叶轮面上的轴向推力以及作用在轴的凸肩处的轴向推力3部分组成的，而承担此推力的部件就是推力轴承；若轴向推力大于推力轴承的承载能力,推力轴承瓦温将升高直至损坏,使转子产生轴向移动,引起动静部件接触、磨损甚至破坏[3-4]。

1.3 推力瓦温度升高的原因分析

该机组在2016年2月因推力瓦温度高解体检修前(负荷为590 MW),工作推力瓦各块温度测点温度如下表1所示；从表1数据可看出P3点瓦块温度超过高报警值85℃而达104.3℃,超温很严重。

表1 修前推力工作瓦块对应测点温度 （单位：℃）Tab.1 Repair before the thrust pad work corresponding measuring point temperature

在该机组检修解体推力轴承后发现，各个工作推力瓦块表面均有微小硬颗粒划痕,巴氏合金均有受损,其中P3测点对应的瓦块磨损最为严重,分析P3测点对应的瓦块温度高的原因是由于瓦块与推力盘的接触面积过大,使得瓦块与推力盘的接触面恶化,导致进油口处间隙过小，破坏了形成油膜润滑的基本条件，使瓦面没有充分油量冷却而导致金属表面局部干摩擦,这样在转子轴向力的作用下引起瓦温高是必然的，如果这种状态继续发展,就会导致轴承合金熔化事故[5]。

2 推力瓦块温度高处理方法及效果

在推力瓦的检修过程中,既要保证各瓦块之间的厚度差和不平行度,又要保证推力盘与推力瓦的接触面积在设计范围之内,因此应采用正确的测量方法，即瓦块合金面朝上,将瓦块放平,使背部平面与平板全部接触,移动瓦块,千分表的最大跳动量即为该瓦块的不平行度[6-7]。修前修后各推力瓦块厚度、平行度数据如图2～图5所示。

图2 修前瓦块平行度Fig.2 Fix pad parallelism

图3 修后瓦块平行度Fig.3 Parallel repair pad

从图2～图5的检修记录数据可以看出,修前P3测点对应的瓦块内外斜面厚度差分别为0.04 mm和0.01 mm,平行度分别为0.09 mm和0.06 mm,不符合内外斜面的实际高低差标准0.23 mm和0.15 mm（该标准来源于图6，对照推力瓦斜面加工尺寸图，得出了该型机组推力瓦的斜面修刮验收标准）。本次检修针对此问题,在检修过程中采取了如下消除措施。

（1）检修人员清除推力瓦表面的异物或污物,然后对推力瓦块进行压红丹研磨划线修刮,在这个过程中要保证推力盘与推力瓦的接触面积在设计范围之内达到70%。

图4 修前瓦块厚度（以25 mm的内径千分尺为基准）Fig.4 Before the repair pad

图5 修后瓦块厚度（以25 mm的内径千分尺为基准）Fig.5 After repair of pad thickness

图6 推力瓦斜面加工尺寸图Fig.6 Dimensions of thrust tile

（2）针对进油口处因间隙过小油膜受挤压过薄问题,开大了推力瓦进油口处的进油囊,但是由于开大油囊的同时会增大推力盘与推力瓦的接触面积,所以要注意保证推力盘与推力瓦接触面积处于合理范围之内。

初始设计的RBF神经网是不能够正常工作的，需要采集适当的样本数据对网络进行适当训练。较多的样本数据可以更好地表现原始数据的特性，但会增大网络的训练时间；而过少的样本数据不能反应数据的原始特性，训练出来的网络泛化性会降低，因此，样本数的选择应能体现数据的特性且不宜过多。在0～20 mm全量程范围内，根据间隙值均等分布的原则选取41个数据样本点，并对其进行归一化处理以方便RBF网络计算，样本数据如图5所示。图5中，选取样本中均等分布的21个样本点作为训练样本，在网络参数优化学习时使用；选取其余20个样本点作为测试集来验证网络对陌生样本预测时的泛化性能。

通过对P3测点工作推力瓦块的检修,使厚度差、不平度几乎达到设计标准,从该机组推力瓦检修后运行情况来看,P3测点对应的瓦块温度明显地降低了不少,修后590 MW负荷下的推力瓦测点温度见表2。

表2 修后工作推力瓦块对应测点温度 （单位：℃）Tab.2 After the repair work corresponding thrust pad temperature

3 结论

（1）针对机组在运行过程中突然出现正向推力瓦局部瓦块温度异常升高，通过原因分析，及时找出问题所在，发现是由于瓦块与推力盘的接触面积过大,使得瓦块与推力盘的接触面恶化,导致进油口处间隙过小，破坏了形成油膜润滑的基本条件,从而使正向推力瓦温异常升高。

（2）对照机组推力瓦的斜面修刮验收标准进行了相应的检修工作。通过本次检修的实践探索和开机情况表明，对推力瓦块斜面进行修拂、是消除推力轴承推力瓦块温度高的有效方法。

（3）汽轮机正常的运行离不开推力瓦，而推力瓦的瓦温直接影响到汽轮机的正常运行；长久以来，有很多因为推力瓦温度升高，造成了汽轮机工作效率低下和安全隐患的问题。因此本论文的研究成果具重要的现实意义。

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