汽轮机推力轴承故障原因分析与处理贺严

汽轮机推力轴承故障原因分析与处理贺严

贺严

(哈尔滨汽轮机厂有限责任公司黑龙江哈尔滨150046)

摘要：汽轮机作为现代电厂的关键设备，其良好的运行状态是保障电能正常供给的有力基础，但实际的工作当中，汽轮机常出现各种故障，为工业生产和人们的生活带来了很大的影响，分析发现汽轮机最主要的故障就是围绕汽轮机的轴承问题，因此研究汽轮机轴承典型的故障就显得异常重要。基于此，本文主要对汽轮机推力轴承故障原因与处理进行分析探讨。

关键词：汽轮机；推力轴承；故障原因；分析处理

1、前言

推力轴承通常由推力瓦、轴瓦体及轴瓦套3个部套组合而成，其中推力瓦通过各自所配用的螺栓把紧在轴瓦体上，轴瓦体与轴瓦套采用球面间隙配合实现推力轴承的自位能力。汽轮机轴承是比较容易出现故障的部件，维护人员一定要针对其常见的故障，制定出解决的对策，要做好细节优化工厂，这样才能降低设备故障出现的概率，才能保证电厂供电的质量，保证人们可以正常用电。

2、电厂汽轮机轴承的典型故障分析

电厂汽轮机轴承发挥着重要的功能，轴承是由多种部件组成的，汽轮机轴承一旦出现故障，则会影响电厂的正常生产。汽轮机轴承故障有着多种类型，在分析的过程中，需要在汽轮机运行的过程中，对其进行观察，还要加强设备的维护，加大管理的力度，这样才能延长设备的使用寿命，才能避免电厂出现较大的经济损失。

2.1支撑轴承故障

支撑轴承出现故障一般有两个原因，一个是轴承内存在杂物，另一个是润滑油压力下降。在汽轮机的轴承内，如果存在杂物，会使轴瓦与转子出现不均匀荷载，会引起机械振动，而且设备的温度会急剧升高，这会对油膜造成一定损害，还会导致汽轮机轴承故障，从而影响电厂的正常生产。汽轮机润滑油压力下降后，轴承会出现短油现象，这容易导致汽轮机外部乌金脱落，会影响电厂的正常运行。支撑轴承故障主要是操作不当引起的，在冷油切换的过程中，如果没有将汽轮机内部的空气排放干净，则会导致内部存在杂物，会增加内部管道的振动，振动会对设备内的部件造成损害，如果没有采取不要的措施进行解决，则会导致管道破裂，甚至漏油等严重问题。

2.2推力轴承故障

汽轮机的推力轴承出现损坏往往因为轴向位移引发的，具体过程是轴向位移的数据较平时有所增加，这样就会造成轴承当中推力瓦的乌金胎面温度升高，回油的温度会随着乌金的温度升高而升高，这样就会导致整个推力瓦块烧坏。

1）轴瓦出现轴向位移的原因主要是对蒸汽叶片的清理程度不够，造成叶片上污垢大面积堆积，使蒸汽叶片的质量大幅增加，蒸汽流动阻力增加，轴向推力加大，如果这种情况长期持续下去，叶片上的污垢就会堆积的很厚。轴向位移过大，回油的温度随之升高。

2）垃圾燃烧不稳定主蒸汽流量波动过大会使推力轴承无法在短时间内做出正确的调整，因此就会被烧坏。还有一种情况是机组在工作的时候瞬间瞬间受到的甩负荷太大同样会使轴承无法及时调节，最终烧坏。

3）主汽流量不稳定，给主汽温度调节带来一定影响、运行中如果出现水击的现象就会引发推力轴承被烧坏的现象。

4）如果汽轮机的油系统长时间没有得到清理，系统中就会沉淀一定量的沙子或者铜沫等杂质，这样就会使油膜受到严重破坏，进而引发汽轮机轴承中的瓦块被烧坏。

5）长期处于超负荷状态运行，轴向推力过大，轴向位移偏大，回油的温度随之就会升高轴瓦有烧坏的可能。

3、汽轮机推力轴承故障简介

某电厂的600MW汽轮机自投产以来，与其相配合的推力轴承（固定瓦形式）一直存有局部瓦温偏高的现象，该机组正常运行时推力大约10.58t，轴承比压4.7kgf/cm2，对应瓦温应该在66~68℃左右，但从表1可见，该机组的推力轴承自2010年投运以来，正上测温点1及正上测温点2处推力瓦块一直存在温度超限的问题，其中正上测温点2处推力瓦块的工作温度连续4年在90℃以上，最高达102℃，正上方测点1处推力瓦块的工作温度连续4年在85℃以上，最高达99℃。而与正上测温点1及2处位置对称的正下测温点3及4处位置的推力瓦块工作温度则常年处于60℃以内。另据现场收集整理的资料来看，该机此前虽经过数次整修，但效果不佳，现场只有在退出1#高加和2#高加状态下勉强带满负荷运行，此时，瓦温也勉强维持在100℃以下。但从2013年7月份以后，情况进一步恶化，瓦温随负荷的增加上升明显，高负荷时瓦温已超过报警值，严重影响了主机设备的安全运行。

表1推力瓦块测点温度年最高值

4、原因分析

推力轴承运行过程中瓦温出现超标的原因主要有：

（1）测温元件故障或逻辑设置失误；

（2）润滑油油量供给不足；

（3）轴向推力超过设计值；

（4）由于加工及安装不当致使推力瓦个别瓦块与推力盘接触存在缺陷；

（5）固定瓦推力轴承轴瓦体中分面错位；

（6）球面自位能力失效，瓦块偏载。

原因不同，具体表现又各不相同，查阅该机组前几次的检修记录，可基本排除（1）、（2）、（3）、（4）条原因，其根本原因就是因瓦块负载不均，球面自位能力减弱，在之后的翻瓦检查中得以证明。在接下来的翻瓦过程中发现，该机组的推力轴承主要有如下几个问题：

（1）轴瓦体中分面错口0.15mm左右（轴瓦体上半向瓦温高侧突起）；

（2）松开瓦体中分面螺钉后，轴瓦体上半被轻松取出，中分面销子没有起到定位作用；

（3）将轴瓦体上下半把紧后放入下半瓦套内，用手动滑轮吊不动，着色检查球面接触后，发现正下方90°范围内仅有40%接触，而中分面处有严重卡涩。

综合上述检查结果分析，该推力轴承主要问题是在中分面处上下15°范围内有硬接触，同时，推力轴承瓦体中分面的定位销松动，在安装过程中没有及时发现或处理而带入运行，导致推力轴承在运行过程中并没有起到中分面定位的作用，使得轴瓦体上下半发生明显的错位，错位方向正好朝工作瓦面的上半距推力盘面较近方突出约0.15mm左右，致使上半推力瓦块与转子推力盘之间的间隙偏小，加之在运行状态下球面不能跟随转子的挠度而自位，造成推力盘在间隙小的上半瓦上施力过重，没有将轴向推力均匀地加载在整圈推力轴承的瓦块上，结果是上半瓦温偏高而下半瓦温偏低。

5、故障处理

针对轴承现状，现场主要做了如下处理：

（1）修刮球面

用红丹粉检查球面接触，用瓦套与球体进行对研，将卡涩部位硬接触亮点处用手工抛光机打磨后，用油石进行打磨处理，使得下半轴瓦体球面在130°范围内均匀接触，当瓦体放入瓦套后两人可扭动瓦体，保证球面活动自如，修刮前后球面接触检查结果对比如表2所示。

（2）配置轴瓦体中分面定位销

销孔用铰刀重新铰制，使中分面错位降低至0.02mm，并重新配作瓦体中分面销子。经过治理，启机后该机组推力轴承在现场运行中，满负荷下各瓦块温度均没有超过80℃，并且各测点温差不超过3℃，由此可见，轴承球面自位能力是影响瓦块温度的重要因素。

6、总结

影响推力轴承性能的因素很多，球面自位能力优劣是非常重要的影响因素之一。球面自位能力受多种因素影响，其中现场安装质量尤为重要。因此，新轴承到现场后，安装人员要严格按照设计（或工艺）指导书进行，在保证球面下表面接触要求的情况下适当打磨球面两侧面的硬接触，最终让球面转动自如，进而从根本上解决轴承自位能力差带来的问题，保证轴承的安全稳定运行。

参考文献：

[1]刘宇航.预防性养护管理理论在电厂汽轮机管养中的应用[J].电力设备维修管理资讯，2011.

[2]王家栋.电厂汽轮机常见故障的预防与维修[J].机电设备，2012.

[3]史浩杰.1000MW汽轮机油系统清洁度控制技术[J].发电设备，2011.