超超临界百万千瓦机组汽轮机可倾瓦烧瓦案例分析

超超临界百万千瓦机组汽轮机可倾瓦烧瓦案例分析

0发电机组运行故障作为发电系统的重要组成部分，减少失误对整个设备至关重要[1、2、3、4、5、6、7、8、9、10]。由于其运行时间长、关键部位长期磨损等原因,汽轮机组故障时常出现,这严重影响了发电机组的正常运行。汽轮机轴瓦温度异常是较为复杂的一种故障。由于轴瓦温度受多方面影响,如轴瓦结构、油温、油量、振动、油质等。因此针对汽轮机轴瓦温度异常原因的分析就显得尤为重要,只有查明原因才能对症维修。1轴系转子结构分析华能海门电厂一期工程建设2台1000MW机组,汽轮机由东方汽轮机厂供货,为N1036-25.0/600/600型超超临界、单轴、四缸四排汽、一次中间再热单背压凝汽式汽轮机。机组轴系结构如图1,图中单位为mm。汽轮发电机组轴系中每根转子均由2个轴承支撑。高中压缸1~4号轴承采用自对中性能较好的可倾瓦轴承,低压缸5~8号轴承采用椭圆瓦轴承。可倾瓦轴承采用6瓦块结构,对称布置。椭圆轴承为单侧进油,上瓦开槽结构。轴承合金结合面采用燕尾槽结构。轴承安装时要进行轴承转动扭矩测量,使之符合有关标准规定。推力轴承位于中压缸与低压缸(A)之间,采用倾斜平面式双推力盘结构。这种结构的推力轴承是由沿圆周方向的10条油槽将推力瓦面分割为10个瓦块形成,每一瓦块沿圆周方向是倾斜的,同时,其倾斜角又随半径变化,内径处倾角大,外径处倾角小,以保证瓦块内外径处的润滑油流量均衡。轴承数据见表1。2安装和运营设备2.1轴承安装数据华能海门电厂1号机组汽轮机轴系找中最终数据见表2。高中压缸1~4号轴承可倾瓦顶隙数据(均在设计范围内,但偏上限)见表3。2.2瓦温和冲转(1)2009年4月18日,在低速惰走过程中出现2号轴承瓦温突升,最高达到149℃,3、4号轴承瓦温也伴随升高。根据主汽阀及调阀2次严密性试验后汽轮机转速曲线图,由2号瓦温度与转速关系曲线可以看出,在2次降速滑停过程中均发生了瓦温突升:第1次滑停是在388r/min下,2号瓦温度突升至108℃,时间大约3min;第2次滑停是在584r/min下,2号瓦温度突升至84℃;在转速下降到381r/min时,2号瓦温度突升至149℃,时间大约6min。(2)在对可倾瓦增加顶轴油管路后,2009年6月2日再次启动冲转,2009年6月4日因磨煤机故障机组跳闸,机组惰走至零转速,因盘车手动投不上,转子完全静止8min后直接冲转至1686r/min,因3、7、8号振动大停机至零转速。再次冲转至3000r/min,稳定约20min后,3、4号瓦振动突升约70μm,而后缓慢上升。因振动大而停机惰走过程中,3号轴承瓦温低速下出现瓦温突升。3瓦温1号的分析与处理3.1高压缸2、3、4号瓦同时瓦温突升(1)瓦温突升情况发生在机组惰走至300r/min附近,此时油膜已经失效。(2)高中压缸2、3、4号瓦同时瓦温突升,由于2号瓦比压最大,情况最严重。(3)瓦温突升后维持几min后,均快速下降。3.2组成出现瓦温突升的油质,发生严重失效通过对轴瓦翻瓦检查情况以及烧瓦的特点进行分析得出,低转速下(500r/min以下)油膜失效后,轴颈与瓦块乌金之间发生了刚性接触摩擦,造成轴瓦磨损,瓦块巴氏合金夹渣、脱壳,轴颈拉毛。根据现场的情况以及以往经验,造成这种现象的原因有:(1)油质中存在颗粒造成乌金受损。在进行机组冲转启动前,润滑油油质化验报告为NAS7级,而且高中压缸2、3、4号瓦同时出现瓦温突升,因此油质中存在颗粒的可能性被排除。(2)底部可倾瓦块进油不足,瓦块的径向曲率半径太小,造成瓦块润滑油的进油通道小,进油不足或断油。宁德电厂也出现过此类情况,根据翻瓦检查情况得出,宁海电厂瓦块磨损情况与宁德电厂情况不一致,从现场瓦块磨损、脱壳看,增加瓦块径向曲率半径不能根本解决。3.3未达到设计要求的,未达到设计要求的,轴瓦,增加了14号轴瓦,根据现场顶轴油试验情况可以得出,在顶轴油压力达到19MPa(设计支管压力最大为16.7MPa),5号轴颈顶起高度为0.005mm,没有达到设计要求值0.03~0.05mm,而1~4号轴瓦没有顶轴油,造成烧瓦。根据现场翻瓦检查情况和分析,厂家提出了对1~4号可倾瓦轴承增加顶轴油的处理意见,将2号轴承润滑油管路节流孔板从φ27mm增加到φ30mm,同时在2号轴承下半正下方主要承载瓦的进油侧增加了1个DN25的进油孔,以补充正下方瓦块的冷却油的进油量,又在正下方瓦块的出油侧增加了2个排油孔,以便热油能迅速排放。4振动和瓦温异常分析与处理4.1机组冲转振动1号机组因磨煤机故障机组跳闸后,出现了振动和瓦温异常情况,进而翻瓦检查发现3号轴瓦乌金巴氏合金夹渣、脱壳,轴颈拉毛。从其过程变化情况以及振动分析来看,主要有以下特点:(1)因盘车未投上,汽轮机转子热态情况下直接冲转至1686r/min,3、7、8号瓦振动超标。其振动产生的原因在于转子热弯曲而引起,根据厂家运行启动要求,在机组停机后,应投盘车6h后方可启动。(2)在机组停机投盘车后再次冲转,定速后20min左右振动突升。根据振动仪频谱反应情况,振动大的原因主要是半频振动突升造成通频振动大,同时根据轴心轨迹来看,轴心也发生了大的变化。根据频谱分析可以断定,振动产生的原因在于油膜涡动。(3)在机组惰走过程中又出现了瓦温突升现象,而此次出现瓦温突升的只有3号轴瓦,顶轴油系统显示3号顶轴油管压力从10.2MPa降至9.2MPa。4.2轴瓦顶隙破坏(1)振动大的原因在于油膜涡动,而产生油膜涡动主要有轴承标高、轴瓦顶隙、油温、瓦块卡涩造成对中性消失等原因,从现场安装情况来看,造成此次振动的原因在于轴瓦顶隙(安装是轴瓦顶隙实测数据偏上限),瓦块卡涩。(2)从3号轴瓦瓦温在惰走过程突升以及3号轴瓦顶轴油压降低1MPa现象看,怀疑3号轴瓦与顶轴油管连接处接头发生渗漏,经内窥镜检查发现接头处未发生渗漏现象。停机后翻瓦发现3、4号轴瓦最低部瓦块存在卡涩现象。瓦温突升及顶轴油压力降低的原因在于瓦块卡涩造成对中性消失。4.3顶轴可靠轴瓦套内孔,在顶轴管道设置一个基础上加不锈钢垫片安装根据翻瓦检查情况,针对造成瓦块卡涩可能,对卡块进行了以下处理:(1)将3、4号轴承全部瓦块两侧的挂环按图2加工去掉30mm,加工部位表面粗糙度为12.5,加工后锐边倒圆。(2)为减少顶轴油管的对瓦块的约束,在重新布置3、4号轴承顶轴油管时,应使油管的转弯不得小于4个,尽量提高油管的挠性。管道安装时,各接头应拧紧,防止漏油。(3)对3、4号轴瓦套内孔各锐边倒圆R0.5。(4)调整3、4号顶隙,在3、4号轴承正上方瓦块加不锈钢垫片0.08mm,在3、4号轴承上半左右2个瓦块加不锈钢垫片0.06mm。(5)将3、4号轴承的进油节流孔板由φ30mm增大至φ33.5mm。5增加顶轴油