推力联合轴承瓦块温度高的原因及

作者：bearingpower        发表时间：2010-12-12

摘要：密切尔式支持一推力联合轴承是引进前苏联的技术，现在我国的国产汽轮机得到广泛的应用（特别是在中小型机组中尤为广泛）。密切尔式支持-----推力动联合轴承的设计可大大缩短轴颈的长度，但其球面加工工作量较大。经过对一些电厂中支持----推力联合轴承式机组的运行情况的了解，较多机组的工作面推力瓦部分瓦块的温度偏高，最高温度达到110度之多（特别是50MW）的机组尤为明显），比较难以解决。某电厂1#机50MW机组运行中工作面推力瓦块温度较高，通过长时间的观察、检查，在2000年的一次检修中采取一系列的措施，进行消缺处理，现运行状态较为理想，本文以此检修的方法及一点 认识予以论述，不尽完善， 请专家、同仁指正，尽请提出妙策为感。关键词：密切尔式支持---推力联合轴承，扬度、巴氏合金、平行度。1、 支持一推力轴承的作用结构及工作原理推力轴承的作用是承受转子上受蒸汽作用的轴向推力，确定转子在静止部分的相对轴向位置。虽然大型机组采用高、中压缸对头布置和低压缸采用分流式等措施，以减少轴向推力，但是轴向推力还是很大，如国产N200型、N300型汽轮机在额定工况下的轴向推力分别为13.5T、14T、N50型机组轴向推力达16T。 目前应用广泛的推力轴承是密切尔式推力轴承，这种推力轴承在推力板上装有若干块推力瓦块，瓦块可以是固定式（用于小型机组）和摆动式（用于中、大型机组上），推力轴承和支持轴承合为一体称支持-----推力联合轴承，国产（50MW及以下）机组应用较为广泛。为保证轴向推力均匀地分配到各瓦块上，选用球面支持轴承，一般轴承的径向位置靠轴瓦外圆垫块及其垫片来调整，轴向位置靠调整环来调整，轴承的推力瓦块分工作瓦块和非工作瓦块，分别有10片左右瓦块组成，工作瓦块承受转子的正向推力，非工作瓦块承受部分负荷下可能出现的反向推力，瓦片用销钉挂在其背面处分半的安装环上，销钉与瓦块上的孔为较松的配合，瓦块背面有肋筋，使瓦块可绕肋稍做转动，从而使瓦块与推力盘之间形成楔形间隙，建立液体摩擦。 为减少推力盘在润滑中的摩擦损失，用青铜油封来阻止润滑油进入推力盘外缘腔室中。 推力轴承前下部有一组支撑弹簧，支持着推力轴承的悬臂重量，以使支持轴承部分在轴颈全长上受力均匀。其润滑油从支持下瓦心孔引入，经轴承环形室，一路从中分别进入支持轴承，另一路经过油孔A、B进入后，分别流向推力轴承推力盘两侧的工作瓦片和非工作瓦片中去，工作后两路油分别经过油孔C、D流向油箱，在泄油孔上装有针形阀，以调节润滑油油量。推力轴承巴氏合金的厚度应小于通部分和轴封处动、静最小间隙，以保证即使巴氏合金熔化时，汽轮机动、静部分也不至于引起轴向间隙消失而相互摩擦（国产机组推力瓦块巴氏合金厚度一般在1.5左右）。机组正常运行时，瓦块和推力盘之间形成油膜，保持液体摩擦。油膜形成过程为：汽轮机转子静止时推力瓦块和推力盘表面平行，当转子转动时，推力盘带着油进入间隙；当转子旋转产生推力时，间隙中油膜受到压力传递给瓦块，起初油压合力没有作用在瓦块的支撑肩上，而偏在进油侧，合力与支承肩之间形成一个力偶，使瓦块偏转，形成油锲，随着瓦块偏转，油的合力向出油口侧移动，移至支撑肩时，瓦块保持平衡位置，油锲中油压与推动盘轴向推力保持平衡状态，推力盘与瓦块之间就形成液体摩擦。支持一推力联合轴承的优点可以缩短机组轴颈的长度，但是轴承球面与球面座之间的球面加工工作量较大，这种轴承安装要求高，比较难以掌握尺度，易产生部分推力面工作瓦块温度较高的现象。2、 支持一一推力联合轴承有关设计标准。（参照有关汽轮机厂家对不同机组的推力轴承的设计及技术标准）3、 根据实际生产和检修中遇到现象分析，支持一推力联合轴承部分工作面推力瓦块温度偏高的原因。 经了解许多电厂机组的支持-----推力联合轴承工作瓦块的缺陷为：有的是部分瓦块温度偏高、整体工作瓦块的温差较大；有的是高温瓦块区域不定，有的机组在上半工作瓦块上，有的机组在下半工作瓦块上；有的机组是随着机组负荷的变化，而瓦块的高区域也发生偏移游动。总结造成原因如下：3.1 推力瓦块和推力盘的平行度超标。 轴承和轴颈的扬度不一致，至使工作瓦中某个区域的瓦块温度偏高，当轴颈前扬值大于轴承前扬值较多时，会造成推力工作面上部瓦块温度高于下半瓦块温度（上半瓦块承受的推力大于下半瓦块），反之，下半瓦块承受的推力大于上半瓦块，而下半瓦块温度高于上半瓦块温度。3.2 转子的制造质量造成推力盘瓢偏值偏大。推力盘瓢偏值偏大，导致运行时产生推力后各瓦块在同一时间所承受的推力差值较大，高速、连续运行中因每块瓦块上的推力不断的发生较大的变化，将影响油膜的不稳定建立，则这种情况会导致工作面整体瓦块的温度较高。3.3 支持-----推力联合轴承体上，定位销配合紧力不够。 由于定位销配合紧力不够导致组装时轴承体上、下部位错位，则上、下推力工作面瓦块承受的推力不一致，推力的不均匀分布造成上、下推力工作面瓦块温度不一致，部分或个别瓦块温度而较高。3.4 推力工作面瓦块本体的厚度或瓦块间的厚度差太大。 由于瓦块本身的厚度差或瓦块间的厚度差太大，造成运转中厚的瓦块承受的推力大于薄的瓦块所承受的推力，造成部分较厚的瓦块温度较高。3.5 支持----推力联合轴承的球面紧力不合适。 因机组所设计的球面紧力是按理想状态设计的，而往往实际生产中球面及球面座的光洁度由于制造、安装等原因达不到设计要求，运行中轴承在推力的作用下随轴自位能力较差，则各推力瓦块所承受的推力不一致，造成部分瓦块的温度较高，这种现象一般随着机组负荷的变化，瓦块高温区域发生游动的现象较为明显。3.6 推力瓦快本身的摇摆度不够。 由于挡油环的制造、定位等原因造成瓦快随转子的转动时，挡油环的凸肩处靠死而不能自由随动，破坏油膜的正常建立，导致瓦快和推力之间形成少油膜或接近干摩擦的运行状态，导致瓦块温度较高（此种现象瓦块的高温区域及高值比较稳定）。3.7 支持-----推力联合轴承中油封间隙调整不当。 推力轴承内有四道油封（两道巴氏合金油封，两道铜油封），由于油封间隙调整不当，运行中有油封顶住转轴造成球面不能在推力的作用下随轴自位，而导致部分推力瓦块承受的轴向推力较大，温度偏高。4、 某电厂1#机组工作面个别推力瓦块温度较高的缺陷及处理。对于运行中瓦块温度高的缺陷很难处理，有的机组工作面推力瓦个别瓦块温度高达110度，严重超过允许范围，但由于无法处理，而只好长期带病运行生产。某电厂1#机50MW机组1998年投产以来，存在工作面部分推力瓦块温度高的缺陷，经过一系列的处理，目前机组的运行状况较好。其机组推力工作瓦共有10块瓦块组成（现把缺陷的处理过程予以描述，处理办法不尽完善，请专家指正）。4.1 机组缺陷某电厂1#机投产以来，其机组某段时间满负荷运行 时推力工作面瓦上半部比下半部温度高，最高温度点为第三点曾达90度，最低点为第七点只有54度，彼此温差36度，在一次甩负荷后最高温度点产生了偏移，移至下半部分第七点温度为93度，第三点只有57度的现象（曾摘录一些时间的运行记录，能反映推力工作瓦块各瓦块的温度情况，推力工作瓦块的布置见附表一）。4.2 处理方法 通过长时间的观察分析，在2000年一次停机检修中对缺陷进行了针对性的处理，具体处理方法如下：4.21 推力盘的检查 经测量推力盘的瓢偏值符合标准，最大值为0.01mm；推力盘和推力瓦块的平行度符合标准，不平行度小于0.01；对推力盘用刀口尺检查，平面平整度良好；推力盘面有轻微刮痕，对此进行修磨。4.22 轴承体的检查、调整4.2.2.1球面及球面座的检查经过对轴承体球面 、球面座的接触面检查，接触点、接触面符合标准；对球面紧力进行测量调整，在瓦枕水平中分面两侧分别垫上两块20*30mm的1.00mm的不锈钢垫片，在球面顶部放上环形￠1.2mm的保险丝（在选用保险丝时考虑到保险丝的压缩量不超过保险丝保险直径的1/3），对紧瓦枕中分面螺栓至中分面不锈钢垫片全部受力，松开中分面紧固螺栓后，测得保险丝的厚度0.99mm，则此球面的紧力0.01mm考虑推力轴承工作面瓦块的高温点有随着负荷变化而上下游动现象、球面及球面座上有轻微的划痕等原因，和厂家协商、并得到厂家认可后在瓦枕两侧各加一张0.05mm的不锈钢垫片，变球面原来0.01mm紧力为0.04mm间隙。4.2.2.2 分析调正球面原紧力配合为间隙配合会产生的负面影响调整球面原紧力配合为间隙配合后，运行中将会增大由于推力作用，球面体在球面座内的轴向位移（调整后静态测量球面体在球面座内的串动值增大至0.07mm）。则运行中当转子向后串动时轴承球面体随动，动、静部分最小值增大，当机组由于变工况等原因转子向前串动时轴承球面体随动，动、静部分的最小值将减小，检查有关资料，原设计动、静部分轴向最小值2+0.5；机组安装、检修记录动、静部分轴向最小值2.30。根据数据分析因调整球面紧力配合为间隙配合，球面体在球面座内串量的增加对机组运行中动、静部分轴向最小值不会造成影响。另外串量增加了0.07对差胀，轴向位移带来一定的影响，但由于量小，经调整后认为可以不作考虑。4.2.3 工作面推力瓦块摇摆度的检查。工作面推力瓦取出后平放在平板上，用百分表依次对瓦块的摇摆度进行测量，测量结果表明瓦块的摇摆值都偏小，经处理后测得各瓦块的摇摆度达到标准，具体测量及处理的情况如下表（瓦号布置见图一） 瓦号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 修前 0.40 0.36 0.34 0.35 0.39 0.39 0.38 0.34 0.40 0.38 修后 0.65 0.68 0.68 0.66 0.68 0.70 0.69 0.70 0.70 0.684.2.4 推力工作瓦块的接触、厚度的检查处理。4.2.4.1 接触面检查 分别取下各瓦块，在平板上进行红丹法研刮，使接触面积达到标准≮70%，每平方厘米不少于3～5点，进油楔修刮至符合标准。4.2.4.2 厚度差的处理 分别把瓦块放在平板上，用百分表测量厚度，测量数据如下：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 厚Ⅰ39.95 39.985 39.970 39.965 39.975 39.975 39.985 39.970 39.970 39.950Ⅱ 39.955 39.98 39.975 39.965 39.970 39.970 39.980 39.975 39.970 39.950Ⅲ 39.955 39.985 39.970 39.960 39.970 39.965 39.980 39.965 39.965 39.955Ⅳ 39.95 39.975 39.975 39.965 39.965 39.965 39.975 39.960 39.960 39.950厚差0.05 0.01 0.005 0.005 0.01 0.01 0.01 0.015 0.10 0.005（经计算单块瓦的厚差最大0.01符合标准）根据测得数据，最大瓦厚值39.985、最薄瓦厚值39.950，瓦之间最大厚差0.035mm超过标准要求（按要求瓦块间厚差不大于0.02）。根据相应情况取瓦块厚度39.3965为基准，厚的进行修刮，薄的不动，并且保证本瓦块的厚差在现有0.01mm以内。另考虑到不使推力瓦块巴氏修刮的太多（原始瓦块40±0.01，现最薄39.950则巴氏合金面已修刮掉0.05mm左右），修刮过程中采取修刮背面的铜肋筋面的方法（修刮时保证了均匀修刮，修刮后瓦块间厚差小于0.02mm,符合标准）。4.2.5 支持-----推力联合轴承油封的检查。对四道油封进行检查，按上部0.40mm,下部0.20mm、左右0.25～0.3mm的标准进行修正。5、 通过一系列的检修处理，某电厂此机组投运后推力瓦正常，较为明显的是各瓦块之间的温差大大地减小，但由于机组的增容，推力的进一步增大，长时间运行下来，最大温差还有19度～20度，随着机组长时间的运行，瓦块仍有温升的趋势，所以应该说还没有彻底解决问题。借此机会请专家、同仁对处理方法的不到之处予以指正，并能指导完善的处理办法，将不胜感谢！ 参考文献：1） 《火力电厂汽轮机检修工艺》张培民；2） 《汽轮机检修工艺》庄肖曾；3） 相关机组厂家设计标准。