某发电厂空预器支撑轴承更换技巧探析

徐守祝

摘要：针对某发电厂#1锅炉空预器支撑轴承有异响的缺陷，分析了产生该缺陷的原因，并提出了相应的支撑轴承更换方案，顺利消除了轴承异响缺陷。

关键词：空气预热器;支撑轴承更换;起顶;卸载

0 引言

某发电厂#1炉为东方锅炉厂生产的300 MW级锅炉，在锅炉受热面尾部设置有2台LAP10320/1900型空气预热器，转子直径为10 320 mm。空气预热器（以下简称空预器）密封采用48仓格双重密封结构。空预器转子由置于下梁中心的支撑轴承支撑，并位于一个九边形的殼体中，上梁、下梁分别与壳体相连，壳体则坐落于钢架上，空预器内通过转子中心轴使转子以1.14 r/min的转速旋转。每台预热器金属重量约350 t，其中转子重量约240 t（约占总重的2/3）。

1 空预器结构

空预器采用三分仓设计，分别为烟气分仓、一次风分仓和二次风分仓。烟气位于转子的一侧，而相对的另一侧则分为二次风侧和一次风侧，3种气流之间各有3组扇形板和轴向密封板相互隔开，烟气和空气流向相反，即烟气向下、一次风和二次风向上，通过扇形板和轴向密封板的间隙实现对漏风率的控制。

转子是空预器的核心部件，其中装有换热元件，通过转子的转动将烟气的热量传递给空气。换热元件等转动件的重量由底部的球面滚子轴承支撑，空预器通过转子中心轴使转子以1.14 r/min的转速旋转。每台预热器金属重量约350 t，其中转子重量约240 t（约占总重的2/3）。该轴承主要有2个特点：（1）承受负荷大。300 MW机组支撑轴承的负荷达350 t。（2）转速低。转子以1.14 r/min的转速旋转。

2 巡检过程中发现的空预器异常问题

某日08：00，点检人员点检#1炉空预器支撑轴承时发现，油位正常，轴承转动正常无异音;22：30，点检人员接到运行通知巡检发现A侧支撑轴承有异音，并且润滑油温高，存在电流波动过大的现象，立即与检修人员前往现场，发现A侧支撑轴承有间歇性震动声，震动声明显，并且伴有明显的扶梯平台间歇性震动声。检修人员对润滑油系统进行检查后，对滤油器进行切换处理，联系运行人员后发现油温下降。

次日08：30，检修班成员对滤油器滤网进行彻底清理，同时对A侧支撑轴承进行边放油边加油的处理，以改善油质，发现轴承异音现象稍有减轻，但震声仍明显。此现象一直持续到停炉。

3 故障原因分析

3.1    轴承损坏

空预器转子总体重量有240 t，载荷集中在底部支撑滚柱轴承上，载荷重，轴承转速低，长期运行容易出现滚珠、保持架磨损、出现麻点等缺陷;各部轴承工作环境恶劣，润滑油容易变质。以上原因导致轴承容易损坏。空预器顶部导向滚柱轴承为双列调心滚珠轴承，主要承受径向力，保持调节转子的垂直度，顶部轴承为低转速运行，轴承为油浴润滑方式，造成润滑油温高，A侧支撑轴承有异音。

3.2    负荷增长过快

夏季气温开始升高期间，负荷变化较大时，空预器壳体热膨胀节没有充分膨胀，且烟气的流向与一次、二次风流向相反，因此空预器壳体受力比较复杂，膨胀节有效延展量狭小，造成空预器电流波动大。

3.3    换热元件阻力大

空预器内换热元件上堵灰严重，换热元件被冲刷，换热片之间间隙减小，造成一次、二次风阻力增大。

3.4    动静摩擦

动静摩擦主要集中在空预器内部，空预器内部转子密封片与壳体间隙过小与扇形板出现摩擦;顶部扇形板固定不可调，由20 mm厚钢板制成，在长期高温运行过程中，容易出现变形、鼓包等缺陷，从而导致与密封片的摩擦。

3.5    转子中心出现偏移

导向轴承长期运行游隙变大，调心能力降低，固定导向轴承箱的定位螺栓出现轻微的位移会使转子中心偏移。

3.6    底部支撑轴承箱水平度不够

空预器整体重量通过底部支撑轴承承受，轴承和轴承箱的支撑面应该水平接触，以便转子转动时受力平衡、转动平稳，否则轴承箱会出现摆动。

3.7    轴的垂直度偏差大

空预器轴垂直度超标，转子在转动时受力不平稳，整体出现晃动，导致减速箱也出现摆动。

4 检查发现的问题

检修人员打开轴承底盖后，检查轴承时发现轴承外套边上有3片碎裂滚珠碎片，有一滚珠外圆存在磨损现象，滚珠磨损严重，遂对润滑油油池进行检查，发现润滑油油质差，润滑油颜色变深，因此分析此次油质差的主要原因为空预器支撑轴承损坏后，磨损下来的碎屑掺杂其中，导致滤油器堵塞、轴承温度升高。进一步推论出本次支撑轴承滚珠破损的根本原因是支撑轴承长时间使用金属疲劳，滚珠损坏，未及时进行定期维护更换，轴承滚珠长期在掺杂碎屑的较差油质环境下滚动，滚珠加速损坏。

5 支撑轴承更换方案

5.1    起顶前准备工作

（1）打开人孔门，把内部积灰打扫干净。

（2）清洗支撑轴承座外部，放尽轴承座内的润滑油，拆下所有油管路，并拆除各温度测点，用干净的布扎住头子。

（3）在内部中心筒处搭设合格的脚手架。

（4）拆除冷端烟气侧及二次风侧的中心筒盖板。

（5）将4只100 t千斤顶对称放置在中心筒端轴下部（烟气侧及二次风侧各放2只，千斤顶应保持平稳）。

（6）拆除轴承座上盖（转子停转时，应停在上盖容易拆卸的位置）。

5.2    空预器支撑轴承的卸载

（1）拆除支撑轴承端轴上侧固定密封盘上的2块弧形板，按冷端下梁组件图在用于起顶转子中心筒及下端轴的位置布置4只100 t千斤顶。注意弧形板的拆卸过程，由于弧形板在空预器冷端内中心筒位置，下面就是灰斗，拆卸时要搭设好脚手架，确保检修人员的安全，同时要防止检修人员在认真工作时发生高处坠落事故（我厂#1炉空预器于2008年进行了一次改造，弧形板已由30°改为15°，所以摆放千斤顶时要做适当改变，对称摆放距离在870 mm左右即可），注意千斤顶要平稳设置在冷端连接板下梁上，上端顶住转子中心筒支承端端盖。

（2）拆除导向轴承套上部的吊杆螺母及垫片，并做好记录。在导向轴承端轴上部放1只百分表，在支承轴承端轴下部对称放2只百分表。在预热器转子起顶之前，由于我厂#1炉空预器径向密封改造过，外環密封间隙小于5 mm，起顶之前应先拆除6块扇形板下对应的6块径向密封。测量轴端法兰的标高，并做好记录，起顶时，对4只千斤顶要同时用力，平稳均匀地将转子缓慢顶高约5 mm，使载荷从轴承上卸去。

（3）轴承的重点拆卸过程：在起顶转子的同时，要设法使过渡套与端轴脱离，具体方法为先拆卸掉过渡套与轴端连接的6根紧固螺栓，用与螺纹大小配套的丝杠通过轴端螺孔拧紧在过渡套上（只需用4根丝杠对称布置），然后用锤子同时对称敲击丝杠上端便可拆卸。然后可将轴承底座与下梁连接的36条紧固螺栓拆卸（拆卸前应将每一个螺栓及其对应的垫片标号在轴承底座的相应位置做好标记），用4根3 t葫芦通过下梁的4个鼻耳将轴承底座吊住缓慢下降少许，使检修人员可将垫片取下即可，去除垫片时用黑胶布包扎好，再用棉纱包好并标号，放在固定地点保存。过渡套随轴承底座下降到检修平台上，然后将过渡套移至检修平台空旷处。

（4）在轴承座上打钢印记号，以便装复。在冷端连接板中间梁的撑板上装设简易起吊机具起吊轴承内套，然后利用轴承座垫板外圆上的备用螺孔装设拖钩，此时可将轴承外套随垫板抽出。通过楼梯平台开孔处，将所需更换的轴承运至检修场地。

（5）新轴承的回装：在空预器支撑轴承的拆卸过程中，发现轴承与过渡套之间为间隙配合，所以新轴承的更换较为简单，只需按拆卸过程相反顺序回装即可。但回装过程要注意垫片和螺栓应按照之前对应标号的顺序，且轴端法兰标高要与拆卸前的记录一致。新轴承要严格按照安装程序安装，保证轴承能够正常运行，否则一旦出现事故，将造成巨大损失，安装过程必须保证轴承的基准面是水平的，这样轴承才能正常运转。如果水平度不够，轴承摩擦将会加大，轴承的使用寿命将会大幅缩短。

6 结语

该发电厂更换#1锅炉空预器支撑轴承，消除了机组的重大缺陷，确保了机组运行的安全性。空预器支撑轴承的更换工作精度要求高，涉及专业多，对提高检修人员检修技术具有重要意义。

[参考文献]

[1] 孙健.火力发电厂回转式空预器优化改造[D].北京：华北电力大学，2015.