390MW燃气-蒸汽联合循环机组轴瓦温度异常处理

罗永峰 吴锐炎

(国家电投珠海横琴热电有限公司，广东 珠海 519000)

1 燃气-蒸汽联合循环机组原理和特点

蒸汽轮机全称为蒸汽涡轮发动机，它能将蒸汽的能量转换成机械能，是现代火力发电厂中应用最广泛的原动机，具有单机功率大、效率高、寿命长等优点。蒸汽轮机的原理是水经过加热产生的高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功，这样就将内能转化成了机械能。蒸汽在汽轮机中，以不同方式进行能量转换，便构成了不同工作原理的汽轮机。目前现代大型汽轮机的热效率约为40%。

燃气-蒸汽联合循环的原理是将燃气轮机和蒸汽轮机结合起来，大量的空气被吸入压气机，经过压气机叶片的高速旋转，这些气体被压缩，同时温度升高，进入燃烧室后与燃料混合燃烧，产生高温高压的燃气，燃气进入透平膨胀做功，这时的燃气温度还很高，携带着较多的能量，如果像在传统的简单循环燃气轮机中一样直接排出被大气冷却，就损失了这部分能量。因此，在燃气排出透平之后将其引入废热回收锅炉，将高温废气中的热能传递给蒸汽轮机系统中的给水，产生具有一定温度和压力的蒸汽，在汽轮机中继续进行能量转换，这样就结合了燃气轮机和蒸汽轮机的优点，并且充分利用了能源，提高了热效率。目前燃气-蒸汽联合循环的热效率能达到60%左右。

燃气-蒸汽联合循环的热力循环包括2个循环过程，一个是焦耳循环(布雷顿循环)，根据热力学定律，理想的布雷顿循环由2个等压过程和2个绝热过程组成，是一个燃气轮机循环；另一个是朗肯循环，主要包括等熵压缩、等压加热、等熵膨胀、以及一个等压冷凝过程，是一个蒸汽轮机循环。在布雷顿循环的最后一个绝热过程中，透平排出的气体与大气温度并不相同，差距可达几百摄氏度，这部分高温燃气中蕴含着大量的热能，朗肯循环将这部分热能继续转化为机械能，在单纯的燃气轮机的基础上将热效率提升了50%～60%，因为热力发动机通常只能利用燃料燃烧产生的50%以下的能量，而燃气-蒸汽联合循环利用了剩余的能量，提高了整体的效率。

2 390MW燃气-蒸汽联合循环机组轴瓦温度异常可能的产生原因

2.1 润滑油温度过高或质量不合格

轴承能正常工作离不开润滑油的保护，因为轴承工作会受到长时间的摩擦，如果不保护，轴承的磨损会非常严重。润滑油能降低相对运动金属表面间的摩擦力，在摩擦面上形成油膜，增加零件的接触面积，降低接触应力，减少轴承磨损。另外由于轴承绝大多数为金属制品，有被腐蚀、生锈的可能性，润滑油在金属表面形成油膜，能够隔绝空气和其它可能具有腐蚀性的物质，有效保护轴承，延长轴承的使用寿命。润滑油一般是液体，相对于金属有更大的比热容，意味着润滑油能够在自身温度变化很小的前提下改变轴承的温度，使轴承能够保持在适宜的正常工作温度。润滑油具有一定的粘滞性，它全面均匀地包裹着轴承，能够起到一定的减振作用，在正常工作的过程中保护轴承不受到外力损伤。正因为润滑油有改变轴承温度的功能，如果润滑油温度过高，轴承会从润滑油吸收热量，润滑油自身比热容又比较大，温度不易降低，轴承就会一直处于温度异常状态。另外，如果润滑油黏度不合格，就无法很好地包裹住轴承，也就无法有效减少摩擦，降低零件的磨损，如果轴瓦受到严重摩擦，就会产生大量热量，导致自身温度升高。除此之外还有油流量过小、润滑油短油、油质不良或油质恶化等原因，都会引起润滑油功能性的降低，造成零件磨损，轴瓦温度异常。

2.2 轴瓦自身的问题

轴瓦是滑动轴承和轴颈相接触的部分，形状为瓦状的半圆柱面，因此得名。轴瓦一般采用青铜、减磨合金等耐磨材料制成，在某些特殊情况下，也会使用木材、工程塑料或橡胶制作的轴瓦。与滚动轴承不同，滑动轴承工作平稳、可靠、噪声小，轴瓦与轴颈间虽然是滑动摩擦，但是由于润滑油的存在，两者被油膜分开，不直接接触，这样就大大减小了摩擦阻力和表面的磨损，摩擦产生的热量也就较少。另外，如果轴瓦工作面受到了损伤或是出现了巴氏合金的脱落，轴瓦与轴颈的接触就不再均匀，受力也不再平均，会让轴瓦与轴颈之间的油膜的稳定性遭到破坏，不能起到很好的润滑作用，导致轴瓦与轴颈之间摩擦阻力增大，产生更多的热量，进而导致轴瓦温度异常。

2.3 安装过程或测温系统的问题

零件安装时有明确的操作手册，如果没有严格按照操作规范来安装，可能造成很多问题。轴瓦的形状不是完全不变的，根据材料的不同，轴瓦能够不同程度上改变形状，自动调整适应工作的环境。如果安装时没有给轴瓦留出足够的空间，使轴瓦受到太大的紧力，就会影响轴瓦的自动调整能力，可能导致轴瓦与轴颈间接触面变小，油膜不稳定，起不到很好的润滑作用，这样就会增大摩擦，从而产生更多的热量，使轴瓦温度升高。另外，检测到的轴瓦温度过高的问题可能并不准确，轴承的温度测量系统如果出了问题，如测温单元的元件出现损坏或灵敏度下降、测温系统安装出现问题、系统设计时算法标准不正确、没有完全排除干扰因素等，即使轴瓦的温度在正常范围内也可能被检测成温度过高。

3 390MW燃气-蒸汽联合循环机组轴瓦温度异常处理

3.1 检查润滑油是否正常

检查润滑油的温度、品质、油流量等是否符合标准，如果温度不正常，应寻找润滑油温度过高的原因进行处理；如果是润滑油品质出现问题，应及时将旧的品质不达标的润滑油除去，更换符合标准的新润滑油。如果是油流量过小，应注意疏通润滑油的流通路径，减小润滑油流通阻力，增加油流量。

3.2 检查轴瓦是否符合标准

首先检查轴瓦的油隙尺寸是否符合标准，表面是否受到了损伤或是出现了巴氏合金的脱落，更换新的轴瓦，使其符合轴瓦检修工艺的要求，确保轴瓦与轴颈之间有足够的润滑油油膜。

3.3 确保安装过程规范、测温系统正常

安装轴瓦时要严格按照操作规范进行，确保轴瓦有充足的活动空间，并没有明显的力阻碍其活动，转动时也能与轴颈平稳转动。在检修时也应将人工测得的温度与测温系统测量的结果对比，若差异在误差范围内，则可认为测温系统工作正常，否则应及时排查故障，更换元件或安装新的测温系统。完成回装后再次运行，390MW燃气-蒸汽联合循环机组轴瓦温度异常情况应该已经得到解决。

4 结语

390MW燃气-蒸汽联合循环机组轴瓦温度异常问题有很多可能原因，在工作中要注意细致排查各种可能性，全面保障机组正常群转，尤其需要加强安全检测和事故预防排查能力。