汽機低壓缸軸承溫度高的分析與治理

汽機低壓缸軸承溫度高的分析與治理遼寧清河發(fā)電有限責(zé)任公司采納西屋技術(shù)對5號汽輪機(K-200-130-3型)低壓通流部分進(jìn)行了改造。改造內(nèi)容是：更換低壓缸的轉(zhuǎn)子、隔板、軸承及缸內(nèi)的支撐部件等。改造投運后，低壓缸效率提高了5%，機組運行的總體效果良好。但4號軸承(低壓缸前軸承)、5號軸承(低壓缸后軸承)的工作溫度較高，治理前軸承詳細(xì)參數(shù)見表1。表1治理前4，5號軸承與油器供油溫度關(guān)系冷油器供油4號軸承5號軸承溫度/℃瓦溫/℃回油溫度/℃瓦溫/℃回油溫度/℃36.073.062.592.575.037.074.063.094.576.538.075.564.595.077.039.076.065.096.078.540.077.566.097.579.0從表1不難看出軸承溫度隨冷油器供油溫度上升而上升。西屋公司的技術(shù)要求中指出，瓦溫≥95℃報警，當(dāng)瓦溫≥102℃時機組跳閘。為了不使機組跳閘，實行了限制冷油器出口溫度的方法以維持機組運行。然而規(guī)程規(guī)定冷油器出口溫度應(yīng)掌握在38～45℃，若出口溫度過低，易引起軸系的油膜振蕩。該措施不能確保機組的長期牢靠運行，緣由還在于夏季環(huán)境溫度高，一旦冷油器換熱效果變差，就很可能造成燒瓦事故。低壓通流部分改造后的多次軸承解體均發(fā)覺4，5號軸承下軸瓦及其軸頸表面均磨損較重，尤其是5號軸承下軸瓦的接觸角部位烏金呈深黑色且被碾壓成烏金皮，最厚處約80μm，且有明顯的“過熱”現(xiàn)象。同時軸頸已形成很多周向溝痕，溝痕深淺在2～50μm。1軸承溫度高緣由1.1轉(zhuǎn)子重量的影響原轉(zhuǎn)子靜負(fù)荷狀況下，兩軸承的比壓是1.43MPa。由于新轉(zhuǎn)子比原轉(zhuǎn)子重7.6t，但其與原轉(zhuǎn)子的軸頸及軸瓦寬度尺寸全都，這樣新轉(zhuǎn)子使軸承單位面積上的計算靜負(fù)荷增加了0.3MPa。軸承的比壓增加了，導(dǎo)致液體摩擦熱增加。這是軸承溫度上升的緣由之一。1.2頂軸油泵的影響(1)頂軸油泵油壓低的影響西屋標(biāo)準(zhǔn)要求頂軸油泵出口壓力為15MPa，泵銘牌上的出口壓力也為15MPa，而實際運行頂軸油泵的出口壓力最大只8MPa，緣由是美國產(chǎn)的頂軸油泵電機頻率為60Hz，用我國頻率為50Hz的電力，自然其出口壓力就達(dá)不到銘牌出力，在此狀況下做頂軸試驗，僅僅能將5號軸承軸頸頂起3μm。然而當(dāng)盤車投入后，泵出口壓力降為7.2MPa，可以推想盤車狀態(tài)下，5號軸承軸頸頂起值3μm，這時投入盤車，軸承則處于接近于干磨的混合磨擦狀態(tài)，使軸瓦烏金在摩擦作用下因溫度上升而軟化，在壓應(yīng)力下產(chǎn)生擠壓變形。擠壓變形的烏金首先將頂軸油孔堵塞，然后將烏金擠壓成薄片，由旋轉(zhuǎn)的軸頸帶至和聚集在出油邊油間隙處，漸漸在下軸瓦接觸角及其出油邊油間隙上形成一層烏金皮。金屬試驗證明該種軸承易起皮的緣由是烏金塑性大、硬度低。軸瓦的接觸角及其出油邊油間隙上形成烏金皮后，使瓦體接觸角區(qū)域烏金表面粗糙度增加，因此局部油膜極易被破壞，這就形成了局部的混合摩擦狀態(tài)。一方面使軸瓦烏金漸漸磨損，一方面由于過熱而硬化的烏金粗糙表面使主軸頸漸漸被劃磨出溝痕。主軸頸被磨出溝痕后，其承載力量顯著下降，使混合摩擦加劇，形成惡性循環(huán)。這是導(dǎo)致軸承溫度上升的主要緣由之一。(2)頂軸油泵起停方式的影響依據(jù)法爾茨的混合摩擦向液體摩擦過渡的閱歷公式可知：油膜的厚度與軸的相對角速度成正比，與軸承的平均壓強成反比。因此在其它條件不變的狀況下，汽輪機主軸轉(zhuǎn)速越低，油膜厚度越薄。油膜越薄就越簡單被破壞，而導(dǎo)致軸承處在混合摩擦狀態(tài)。依據(jù)這一結(jié)論，改造后把在啟機過程中停止頂軸油泵運行和在停機過程中啟動頂軸油泵運行的時機定在主軸轉(zhuǎn)速500r/min時是不合適的。這是由于500r/min油膜厚度較薄，若油溫上升、油質(zhì)劣化或軸承載荷增加等因素都很易造成油膜的局部破壞，導(dǎo)致軸承處于混合摩擦狀態(tài)，從而使軸承溫度上升。這是導(dǎo)致軸承溫度上升的另一主要緣由。2治理對策2.1軸承處理(1)降低烏金的真實比壓為降低真實比壓，可實行將軸頸與軸瓦接觸角由60°增加到75°的方法，這使軸瓦真實比壓約下降0.61MPa，以減小單位面積的摩擦熱，降低軸瓦溫度。(2)使軸瓦間隙符合標(biāo)準(zhǔn)要求其目的是保持供油壓力和潤滑油量，以確保軸瓦的充分潤滑并準(zhǔn)時帶走摩擦熱。(3)處理頂軸油池直角邊緣將加工頂軸油池時與烏金表面形成的直角邊緣倒鈍，以防止一旦油膜被破壞后直角邊緣磨軸和易從今處開頭將烏金碾起。(4)適當(dāng)開大來油節(jié)流孔來油節(jié)流孔由φ30mm增大到φ32mm，以增加軸承供油量并準(zhǔn)時將摩擦熱帶走。2.2轉(zhuǎn)變頂軸油泵的運行方式(1)可臨時實行2臺頂軸油泵并列運行的方式，這使泵的出口壓力稍有增加，試驗證明出口最大壓力可達(dá)8.8MPa，投入盤車后其出口壓力不小于8.0MPa，確保5號軸承軸頸被頂起不小于3μm。(2)把主軸轉(zhuǎn)速1000r/min定為啟機過程停止頂軸油泵運行和停機過程啟動頂軸油泵運行的時機。這一轉(zhuǎn)速下形成的油膜要比500r/min下的厚得多，因此其抗破壞力量較強，這一轉(zhuǎn)速理論上應(yīng)當(dāng)是液體摩擦狀態(tài)，此時啟停頂軸油泵就應(yīng)當(dāng)不會發(fā)生混合摩擦現(xiàn)象。3治理后效果在