汽轮机主推轴承温度高的原因分析及处理措施
摘要：汽轮机是工厂的主要装置，直接关系到生产设备的安全、平稳运转。轴振动异常是汽轮机发生重大机械故障时一种比较直观的表现，因此，机组正常运转的安全性、稳定性在很大程度上是由汽轮机主推轴承温度高的实际情况确定的。本文根据空压机组汽轮机运行的情况，逐项分析主推力瓦块温度高的多种因素，最终找到主要原因。通过技改推力轴承的结构提升了该推力轴承的承载能力，以此消除推力轴承瓦块温度过高的缺陷。
关键词：汽轮机；主推轴承；温度高
引言
汽轮机在经过一个大修周期后，在进行大修时均应进行轴系找中心的工作。基本的思路是通过各个联轴器的解体数据进行大量计算以确定调整方案，然后通过调整各个轴承的底部垫铁，使各轴承的移动量趋近于计算量并进行不断的验证，其中底部垫铁与轴承座的洼窝的接触需要进行研磨。因此，此过程需要花费大量的时间和人力，甚至影响大修进度。如果能够计算出综合情况下各个轴承的调整及研磨的工作量最小的方案，就能够节省大量的人力和时间，提高检修质量，缩短检修工期。
1低压缸轴承结构
低压缸轴承为自位式圆筒形轴承，轴承内径为４８２．６ｍｍ，轴承座与外缸制成一体，轴承座与周边座架一起支承于基础台板上。轴承下部由３块球面垫铁支撑于轴承座内，左右两块垫铁中心线均与水平中分面的夹角为４５°，在下半部分轴承体略低于水平中分面处装有１个防转销，以防止轴承转动。润滑油通过轴承座与左侧垫块的通孔进入轴承，沿通道进入上半部分轴承体的进油槽。顶轴油由轴承体底部进入轴承。在轴承体下半右侧球面垫铁与轴承体接合面处，装有前后布置的热电偶，以测量轴承合金温度。轴承体垫铁外表面，以及与其接触的轴承座洼窝均为球面，当转子轴颈倾斜时，轴承可随之转动，自动调位，从而使轴颈与轴承间的间隙在整个轴承长度范围内保持不变。
2汽轮机主推轴承温度高的原因分析
在该汽轮机运行期间，公司检维修车间通过检修、查找和分析，总结可能导致主推力轴承温度高的因素，并进行逐项排查。
2.1超负荷运行
凝汽式汽轮机拖动的负荷越高，所需要的蒸汽进汽量就会相应增加，导致蒸汽对汽轮机转子叶片的轴向作用力增大。凝汽式汽轮机的负荷与轴向推力成正比，因此，实际生产中禁止超负荷运行。该机组运行的转速是5121r/min，额定转速是5390r/min，不存在超负荷运行。
2.2级间密封磨损
汽轮机隔板密封间隙增大会使叶轮前压力增高，导致叶轮轴向力增加。开缸检查后发现级间密封有摩擦痕迹，但所有间隙均在指标内，不存在级间密封磨损导致推力增大的现象。
2.3测温点故障及安装位置
劣质测温探头不能真实反馈测点温度。检修时，利用高温热水检查8个测温点，显示温度相差不到1℃，符合要求。检查测温元件安装深度，所有瓦块测温元件的安装位置一致，符合要求。
2.4轴瓦接触不均匀或推力盘偏载
轴瓦的加工精度不足会造成8个推力瓦块整体不均匀;推力瓦块的卡涩会影响轴瓦的自由摆动，导致瓦块局部受力点高温。检测所有瓦块，每块推力瓦块的摆动量为4±0．45mm(进油侧)，均无异常现象。
2.5轴瓦积碳
打开主推力轴承，发现该轴承存在瓦块积碳现象。将瓦块表面积碳清除及修复后，运行温度没有变化。这说明积碳不是导致轴承温度高的主要原因。
2.6轴承回油不合理
该汽轮机推力轴承润滑方式是从轴承底部进油到轴承内，当轴承润滑和冷却后润滑油再从顶部被排出。其缺点是浸油润滑存在搅拌损耗及温升，且润滑油流动存在死角，导致局部瓦块高温。
2.7轴承推力设计偏小
该机组在刚运行时轴瓦温度就高到90℃，有可能推力设计偏小。其支撑方式为线支撑，润滑方式为浸油润滑。经过计算得出原主推力轴承载荷数据
3改进措施及效果
3.1改善汽轮机轴向推力的承受能力
本轴承原使用米歇尔型瓦块轴承，每块瓦块的工作面浇铸锡基轴承合金层，基层材质是25#钢。为更好地传导热量，将基层材质更换为铜合金。
3.2改进球支撑推力瓦块
原推力轴承在瓦块背面有一条偏离对称中心的支承筋，这种推力轴承的瓦背面为线支撑，运转时能自动倾斜形成油楔，使瓦块表面与推力盘平面之间建立油膜，保证推力轴承在液体润滑状态下工作并支撑轴向载荷。现使用单独球支撑，在瓦的背面中心位置设置突出的球面。该球面与推力瓦基座点接触，当推力轴承与推力盘接触出现偏载时，推力轴承会自动调整到与推力盘接触的最佳角度，共同承载推力盘的推力，避免局部瓦块出现高温。
3.3改变润滑方式
原汽轮机推力轴承润滑方式是从轴承底部进油到轴承内，油浴润滑时会有搅拌损耗及温升现象，且润滑油流动存在死角，局部瓦块可能高温。现改为瓦块单独供油方式，使用单独供油的推力轴承，使冷润滑油能直接作用在推力瓦面上，有效降低瓦块温度。同时，可以保证每个瓦块的润滑油量，确保油膜均匀和稳定，增加推力轴承抗波动性能。
3.4缩小进油口直径
因推力瓦工作面推力远大于非工作面推力，所需油量多。缩小非工作面原进油口直径，增大工作面的供油量，既保证了推力瓦面的油膜刚度，又增加了润滑油的流动性，更好地降低温度。
3.5增加轴承的受力面积
原推力瓦块的直径为326mm，技改后的轴承瓦面积增加到350mm，支撑方式为点支撑，润滑方式为前导进油润滑，提升了轴承的承载能力。
3.6针对推力轴承瓦块基材导热性不好的措施
推力轴承瓦块基材原来是铬镍合金，现采用铜铬合金。铜铬合金是以铜为基体，加入铬和其他微量合金元素形成的合金。该合金在室温及400℃以下均具有较高的机械强度和硬度，具有比铬镍系合金好的导热性。实验结果表明铜铬合金导热系数是铬镍合金的4倍多，采用铜铬合金的轴承可以增大传热速度，从而降低轴承温度。
3.7振动的在线监测
目前的汽轮机组一般均配备轴系监控设备，对振动进行现场监测，为振动检测和分析工作提供了优越的条件。针对振动的现场监测，要进行工作记录，以便出现异常振动时进行比较分析，查明振动的成因。如果在正常运转时出现了汽轮机组振动异常，应立即派人进行现场检测，一旦振动确实达到了规定限度，应该进行检查，并及时停车，以免对汽轮机组产生损害；对尚未达到规定限度的振动，当其异常增大时，要进行检查，寻找原因，并采取措施，以免振动进一步加剧。若现场检测仪表并未出现异常改变，但在场工作人员听见了汽轮机组的异常噪声，也应该立即进行停车检测，避免叶片松动或有异物进入汽轮机，从而对汽轮机组件产生巨大损害。
结束语
汽轮机主推轴承受负荷及背压影响导致运行温度偏高的情况在行业内部普遍存在，情况严重时会超过机组报警值，危及机组安全运行。通过此次的轴瓦技术改造，使该机组能够保持满负荷稳定的运行，满足公司“安稳长满优”的要求。在对机组汽轮机推力轴承的检修及分析过程中，认识到很多细节，如机组蒸汽的品质、润滑油的定期分析、检维修过程中的质量控制等，以后加强此方面的管理，让大机组的运行更加安全稳定。
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