王其軍

（國家電投集團河南電力檢修工程有限公司，河南 開封 475000）

330MW汽輪機推力瓦溫度高原因分析及處理

王其軍

（國家電投集團河南電力檢修工程有限公司，河南 開封 475000）

某火電廠330MW汽輪發(fā)電機組于2014年8月A級檢修后啟動正常，在并網(wǎng)發(fā)電增加負荷的過程中，推力瓦溫度升高超過報警值，臨近跳機值，負荷只能保持在150MW以下無法增加，不能滿足機組滿負荷運行。本文針對這一問題進行詳細的分析，提出解決方案，達到機組滿負荷運行時推力瓦的溫度降低到報警值以下的目的。

汽輪機；推力瓦；軸向推力；軸向位移；噴嘴改造；負荷

某機組是東方汽輪機廠設(shè)計制造的 330/238-16.7/537/537，亞臨界、一次中間再熱、三缸雙排汽、單軸、兩級可調(diào)整供熱抽汽凝汽式汽輪機。該機組的推力軸承為活支可傾瓦塊型，帶有球面軸瓦套，依靠球面的自位能力保證推力瓦塊載荷均勻。工作推力瓦和定位推力瓦各11塊，分別位于轉(zhuǎn)子推力盤前后兩側(cè)，承受軸向推力，成為軸系的相對死點。本次機組檢修為計劃性A級檢修，2014年8月23日開工，2014年10月13日機組第一次并網(wǎng)，檢修中配合東方汽輪機廠家進行高壓噴嘴改造、低壓進汽分流環(huán)改造、低壓軸封供汽改造、汽封改造等工作。在機組啟動并網(wǎng)帶負荷階段出現(xiàn)了汽輪機推力瓦溫度偏高，影響機組帶滿負荷的情況，為此特別重點進行整理分析論證。

1 事件過程

2014年10月12日16：00，機組檢修后啟動沖轉(zhuǎn)至3000rpm，各項指標正常。13日01:20，機組并網(wǎng)帶負荷，軸向位移開始增大，推力瓦工作瓦塊#3、#4、#5的溫度開始爬升。14日，機組帶負荷至107MW。軸向位移增大明顯，推力瓦工作瓦塊#2、#3、#4、#5的溫度分別是81.51、97.56℃、97.96℃、98.36℃。其余各瓦塊溫度正常（低于70℃），各支持軸瓦振動正常。

10月15日，機組帶負荷150MW，軸向位移最大0.57mm，推力瓦工作瓦塊#3、#4、#5的溫度分別達到95℃、97℃、98℃。集控運行通過各種調(diào)整手段進行調(diào)整，瓦塊溫度變化不明顯。16日，決定將推力瓦溫度保護指令暫時解除，做超保護試驗。試驗過程中當負荷增加至260MW時，#5瓦最高達108℃，同時#11號瓦溫度達到101℃。軸向位移最大值0.70mm，各軸瓦振動正常。試驗完畢后，負荷降至150MW以下，熱控保護投入。

10月23日，停盤車、潤滑油，解體推力瓦檢查。26日晚，推力瓦處理完畢，27日機組啟動，10:30開始帶負荷，修后軸向位移重新定位，（基準點改為轉(zhuǎn)子向后靠死推力瓦工作面為零位）。17：05負荷280MW時，軸向位移最大為0.20mm推力瓦工作面各瓦塊溫度#2瓦塊為90.85℃，#11瓦塊為95.44℃。

10月27日晚，因負荷不能繼續(xù)增加，決定對高壓進汽調(diào)閥的進汽方式進行調(diào)整，由原來的閥序4→3→2→1改為4→3→1→2，從而改變推力瓦的受力。未調(diào)整前，#9、#10、#11瓦塊溫度較高，調(diào)整后繼續(xù)升負荷，隨著負荷的增加，對稱的#2、#3、#4、#5、#6、#7瓦塊溫度較調(diào)整前有了明顯升高，而#9、#10、#11瓦塊溫度升高不明顯，且瓦塊溫度趨向均勻，滿負荷330MW時，11塊瓦塊有9個均在85℃以上，受力比較均，調(diào)整高壓進汽的閥序起到了一定的效果。

28日10：45負荷330MW時，軸向位移最大達到0.27mm，推力瓦工作面各瓦塊溫度最高達到#2瓦塊96.98℃，#11瓦塊98.92℃，低于報警值以下。

2 原因分析

（1）從以上現(xiàn)象可以推斷，機組帶負荷后轉(zhuǎn)子受到特別大的向發(fā)電機側(cè)的軸向推力，最根本的原因是高壓噴嘴改造造成的。

本次A修前，專家對機組做了性能測試，根據(jù)試驗得出結(jié)論：機組調(diào)節(jié)級實際通流面積大于最佳經(jīng)濟工況的面積值，噴嘴組出口面積設(shè)計裕度偏大，從而導致調(diào)節(jié)級效率較低及高壓調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失偏大，高壓缸效率偏低。建議：東方汽輪機廠對噴嘴組進行改造，從而達到“減小噴嘴通流面積，減少高壓調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失，提高調(diào)節(jié)級的效率，進而提高高壓缸效率”的目的。東方汽輪機廠對此次改造制定方案，具體技術(shù)要求是：噴嘴組通流面積縮小，以降低噴嘴葉柵的高度為主，輔以減小導葉型線的安裝角，從而減小導葉出口面積，實現(xiàn)提高調(diào)節(jié)級后壓力，優(yōu)化調(diào)節(jié)級速比，提高調(diào)節(jié)級效率，同時減少高壓調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失。

分析一：從事件概述中描述的現(xiàn)象分析，證明轉(zhuǎn)子異常受到向發(fā)電機側(cè)的軸向推力，而且力量非常大。在機組運行帶負荷期間，軸向隨著機組負荷的增加，軸向位移變化明顯，最大達到0.70mm左右。推力瓦在第二次解體檢修后，機務(wù)與熱控配合，重新確定了軸向位移的死點。方法是：在推力瓦組裝后，軸承箱蓋扣全箱的情況下，使用100T的千斤頂將轉(zhuǎn)子頂死至推力盤工作面定零位。而后在機組帶滿負荷330MW時，軸向位移相對零位又向發(fā)電機側(cè)移動了0.27mm左右。由此也進一步證明軸向推力隨負荷增加也在不斷的增加，而且推力非常大。

分析二：修后增大轉(zhuǎn)子軸向推力的主要原因是高壓噴嘴改造引起的。因高壓缸通流采用反向布置，高壓進汽經(jīng)過噴嘴后對轉(zhuǎn)子有一個向機頭方向的反向推力，此設(shè)計可以平衡機組正常運行時向后的推力。但此次噴嘴改造后降低了噴嘴葉柵的高度，減小了導葉安裝角，造成了噴嘴通流面積減小，進氣量減少，進汽作用在轉(zhuǎn)子葉片上的方向發(fā)生了改變，由原來的直吹變?yōu)楝F(xiàn)在的斜吹，作用力相對減小，降低了反向推力，相應(yīng)增大了機組運行時向后的推力，引起推力瓦承受的負荷增大，負荷越高，瓦溫越高。

（2）高壓噴嘴改造是此次產(chǎn)生巨大軸向推力的主要原因，但是在不揭缸狀態(tài)下無法解決。因此秉著可以實現(xiàn)消缺的原則，從其他因素去分析原因，盡可能降低推力瓦溫度，達到機組滿負荷運行的目的。

分析一：10月15日下午17：00，召開分析會后，決定嘗試對推力瓦蓋采用敲擊的辦法來改善球面瓦的自位的能力。經(jīng)過對軸承蓋進行不斷敲擊，推力瓦工作瓦塊#3、#4、#5溫度有所下降，但是隨負荷增加#11瓦塊溫度上升明顯。可以說明此方法雖然可以暫時改變球面的自位程度，個別瓦塊溫度的下降會引起其他瓦塊的溫度上升，此方法不能解決根本問題。解體推力瓦后，發(fā)現(xiàn)推力瓦球面接觸不好，下半球面有一處約直徑150mm的范圍有未接觸銹蝕痕跡，未達到球面接觸面積達75%以上的要求。造成推力瓦接觸不好，從而引起自位能力差；另外，測量推力軸承的球面間隙超標：通過三次測量，結(jié)果是緊力0.04mm，小于標準值間隙0.00～0.05mm。球面緊力大，會造成球面自位能力差。

分析二：機組在未對推力瓦第二次解體前，機組負荷在200～240MW期間運行，瓦塊溫度相差較多，工作面11塊瓦塊中有1塊溫度在50～60℃之間，有4塊在70～80℃之間，有5塊在80～90℃之間，有1塊在90℃以上，溫度不均勻。解體推力瓦后檢查發(fā)現(xiàn)推力瓦塊有不同程度磨損，由磨損痕跡判斷接觸面積較小，在平板上研磨，發(fā)現(xiàn)接觸面積較小，大部分在50%左右，未達到要求接觸75%以上。對每個瓦塊進行厚度測量，厚度的最大值與最小值相差0.04mm，未達到要求標準值（小于0.02mm）；檢查各瓦塊進油口倒角不明顯，且寬度較小，不利于瓦塊進油。

3 采取的措施及達到的效果

（1）針對以上對缺陷的原因分析，解體推力瓦，對不符合項進行處理：①調(diào)整推力瓦球面間隙，在瓦枕中分面兩側(cè)各加0.07mm墊子，調(diào)整球面間隙至合格范圍0.00～0.05mm之間，改善球面自位能力。②修研瓦塊與平板接觸達到75%以上。推力瓦組裝后盤動轉(zhuǎn)子，根據(jù)推力瓦與推力盤的接觸情況修刮推力瓦塊，保證推力瓦塊與推力盤均勻接觸。③更換#4、#6厚度偏小的瓦塊，修研各瓦塊，保證各瓦塊厚度差小于0.02mm。④修整瓦塊進油囊，有效增加各瓦塊進油量，保證每片瓦塊有效冷卻。⑤球面與瓦殼對研接觸，修復(fù)卡口、高點等問題，提高推力瓦球面接觸，增加球面自位能力。

（2）調(diào)整運行進汽方式，平衡軸向推力：①根據(jù)經(jīng)驗，運行閥序由4→3→2→1改為4→3→1→2，調(diào)整后，各瓦塊溫度較均衡，受力均勻。②后期根據(jù)電科院對噴嘴室處的壓力檢測，可判斷出軸向推力的變化量，詳細記錄，為下次大修中解決軸向推力大的問題提供參考。

（3）檢修后效果：引起這臺機組推力瓦溫度高的最根本原因是轉(zhuǎn)子向發(fā)電機側(cè)的軸向推力大，是由高壓噴嘴改造而引起的，這也是最主要的原因。除了這個原因無法解決以外，其他因素經(jīng)過處理已使機組能夠帶滿負荷運行。且各瓦塊溫度較平均，每片瓦塊均在平均溫度90.52℃附近，達到預(yù)期檢修效果。

4 結(jié)語

改造方案的不成熟對機組運行產(chǎn)生了較大的影響，目前無法解決，只有等到大修揭缸對噴嘴進行返廠處理。另外，在檢修過程中要做到精密化檢修，加強標準化施工管控，各級質(zhì)檢人員各負其責，做好質(zhì)量驗收工作，不能只憑經(jīng)驗施工，不進行精細化檢修，造成部分數(shù)據(jù)超標問題不處理、有缺陷輕易讓步驗收，沒有做到精益求精。這種行為在機組不正常狀態(tài)下無形中會放大缺陷的影響程度，影響機組的正常運行。

注釋：

1.軸向推力：是指蒸汽經(jīng)過噴嘴以后作用在轉(zhuǎn)子葉輪、輪轂、動葉柵、汽封凸肩上的壓力。

2.推力瓦溫度保護值為：報警值100℃，跳機值110℃。

3.軸位移保護值：報警值-1.05mm，+0.6mm，跳機值-1.65mm，+1.1mm。

TM621

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1671-0711（2017）04（下）-0051-02