宋 威

（新疆維美化工有限責(zé)任公司，新疆 庫爾勒 841000）

空壓機組汽輪機軸位移高故障原因分析與處理

宋 威

（新疆維美化工有限責(zé)任公司，新疆 庫爾勒 841000）

針對汽輪機軸位移開車后持續(xù)增高問題，通過對機組檢查測量與分析判斷，發(fā)現(xiàn)推力軸承座偏斜導(dǎo)致推力軸承的偏磨是軸位移持續(xù)增長的主要原因，并采取了針對性措施進行檢修調(diào)整，解決了軸位移持續(xù)增高的問題。

汽輪機；軸向力；推力軸承；軸位移

維美化工一期空分裝置是美克化工園上游裝置，為下游裝置提供氧氣和氮氣，一期空壓機組汽輪機為杭州汽輪機股份公司產(chǎn)NK30/32/30-3DA型單缸正常進汽參數(shù)凝汽式汽輪機，其額定參數(shù)是：額定輸出功率5324kW，進汽壓力3.9MPa（a），溫度420℃，進汽量6.71kg·s-1，排汽壓力0.009MPa（a），額定轉(zhuǎn)速7510r·min-1。一期空分裝置自2008年開車運行以來，軸位移運行半年就從開車時的0.26mm漲至0.50mm左右，曾經(jīng)最高一次漲至0.72mm（報警值：±0.5mm，聯(lián)鎖值：±0.8mm）。軸位移增長到最大值后會對轉(zhuǎn)子的葉輪造成損傷，對轉(zhuǎn)子、內(nèi)缸噴嘴和梳齒汽封造成破壞，增加備件損耗，嚴重影響空壓機組的安穩(wěn)長運行，造成整個美克化工園每年必須停車檢修，此問題困擾維美化工長達8年之久。

1 軸位移高故障原因分析

1.2 軸位移高故障原因分析

空壓機組正常生產(chǎn)運行過程中，汽輪機轉(zhuǎn)子推力盤作用在推力軸承瓦塊上，依靠潤滑油油膜進行潤滑、降溫。導(dǎo)致軸向推力增大的因素一般有：1）機組負荷增大導(dǎo)致系統(tǒng)進汽量增大，各級動葉片前后壓差隨之增大，各級動葉片軸向推力也隨之增大，使得轉(zhuǎn)子總軸向推力增大；2）機組運行過程中，汽封磨損導(dǎo)致漏汽量增大，使得各級動葉片壓差增大，導(dǎo)致總軸向推力增大；3）蒸汽品質(zhì)差導(dǎo)致通流部分結(jié)垢，使得各級動葉片前后壓差增大，進而導(dǎo)致總軸向推力增大；4）機組發(fā)生水沖擊事故時，會造成水堵塞汽流通道，各級動葉片前后壓差增大，導(dǎo)致總軸向推力急劇增大。無論是哪一種原因?qū)е螺S向推力增大到破壞推力瓦塊表面形成的穩(wěn)定油膜，都會導(dǎo)致軸位移增長，造成推力瓦塊損壞甚至汽輪機動靜部分相互碰撞摩擦等嚴重設(shè)備事故。

1.1 軸位移形成原因

軸流式汽輪機在運行時，蒸汽沿軸向從高壓端膨脹做功流向低壓端，各級動葉片上都有偏差，加之轉(zhuǎn)子不是等根徑而是沿氣流方向逐段增大，這就使得蒸汽在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生與蒸汽汽流方向相同的推力，這個力就是轉(zhuǎn)子的軸向推力。為了維持不同運行工況下汽輪機轉(zhuǎn)子軸向位置的穩(wěn)定性，防止發(fā)生軸向竄動，在采取平衡活塞汽封、葉輪上開平衡孔等措施以減小大部分軸向推力后，由推力軸承承擔(dān)剩余的軸向推力，轉(zhuǎn)子的推力盤壓在推力軸承瓦塊上，同時可以起到對轉(zhuǎn)子的軸向定位作用。

2 軸位移高故障處理措施

對該汽輪機深入徹底地檢查測量，對所存在的問題進行分析，得出結(jié)論：推力軸承座偏斜導(dǎo)致推力軸承偏磨，是軸位移持續(xù)增長的主要原因。根據(jù)以上結(jié)論進行分析判斷，并采取針對性措施逐一修復(fù)調(diào)整。

2.1 調(diào)整找正前軸承座

前軸承座包括推力軸承座、推力軸承、徑向軸承、油封以及連接件。前軸承座擱置在調(diào)整平板上，在前軸承座底面和前半支架安裝面之間左右兩側(cè)各有5組調(diào)整平板。檢修中發(fā)現(xiàn)，前軸承座本體偏斜，瓦窩間隙左右相差2mm，使用框式水平儀，利用調(diào)整螺栓使前軸承座與汽缸中心（高度方向）對中后配準調(diào)整平板厚度，通過調(diào)整前半支架邊緣凸塊上的頂開螺栓，使前軸承座的軸向位置（左右瓦窩間隙）左中右數(shù)據(jù)偏差控制在0.01mm以內(nèi)，將前軸承座橫向軸心與轉(zhuǎn)子軸心重合，偏差不大于0.01mm。在前軸承座軸向位置和橫向軸心調(diào)整到位后，將調(diào)整螺栓擰松直至取出，用手鎖緊頂開螺栓頂住軸承座，然后鎖緊地腳螺栓及前半支架與前軸承座之間的連接螺栓，保證前軸承座不偏不斜，保持軸向位置和橫向軸心。

表1 瓦窩間隙調(diào)整數(shù)據(jù)記錄表

2.2 修整推力軸承座調(diào)整墊片

推力軸承座與前軸承座下部之間有調(diào)整墊片，通過調(diào)節(jié)調(diào)整墊片的厚度保證推力軸承座在高度方向的中心對中，推力軸承座側(cè)向中心對準左右兩側(cè)的導(dǎo)向板來達到要求。同時推力軸承座通過兩根導(dǎo)向桿與汽缸相連，在汽輪機運行時，保證推力軸承座隨著汽缸軸向熱膨脹同向滑動時前軸承座中心不走動。檢修時發(fā)現(xiàn)兩片調(diào)整墊片都有明顯的變形和毛刺，對調(diào)整墊片校正、打磨毛刺，保證推力軸承座在汽輪機運行時沿軸向滑動時順暢無卡澀，避免因卡澀導(dǎo)致推力軸承座偏斜，確保不會因推力軸承座滑動不暢導(dǎo)致推力瓦塊偏磨。

2.3 更換、研磨主推瓦塊，調(diào)整推力間隙

推力軸承1#、2#上主推瓦塊磨損0.15mm，其余6塊主推瓦沒有磨損，每塊瓦塊烏金面都有明顯擦痕，沒有裂紋、局部脫落和脫胎，主推瓦塊存在明顯偏磨現(xiàn)象。上次檢修發(fā)現(xiàn)主輔推瓦塊與推力盤接觸面積偏小，且呈片狀分布，由于上次檢修至本次檢修周期內(nèi)裝置負荷較低，主推瓦塊并沒有出現(xiàn)嚴重磨損情況。

原主推瓦塊全部換新，將新主輔推瓦塊進行研磨，保證推力瓦塊和推力盤的接觸面達到75%以上，并且推力瓦塊表面形成均勻分布的龜背紋，確保推力盤和推力瓦塊之間在運行中形成穩(wěn)定、厚度適宜的潤滑油油膜。檢修前推力間隙為0.28mm，檢修調(diào)整為0.35mm，在標準值0.30～0.38mm之內(nèi)，確保汽輪機平穩(wěn)運行。

2.4 清除轉(zhuǎn)子結(jié)垢

將汽輪機解體后，發(fā)現(xiàn)動靜葉片、噴嘴等通流部分大面積積鹽結(jié)垢，判斷結(jié)垢是由于蒸汽品質(zhì)差引起。結(jié)垢導(dǎo)致汽輪機效率、功率降低和軸向推力增大，從而使推力軸承超負荷運行，引起推力軸承磨損和軸位移增長。經(jīng)取樣化驗，成分主要為Na鹽和少量硅酸，用濕蒸汽和高壓清洗機加微量檸檬酸，分別對轉(zhuǎn)子和汽缸通流部分進行清洗，清除結(jié)垢，保障汽輪機運行效率和功率。

2.5 修復(fù)調(diào)整高、中、低壓級噴嘴梳齒汽封

拆除時發(fā)現(xiàn)高、中、低壓級噴嘴梳齒汽封由于被長時間沖刷，明顯磨損損壞，已經(jīng)無法起到級間密封作用。汽封損壞導(dǎo)致漏氣量增大，使得各級動葉片級間壓差減小，汽輪機做功減?。ㄏ嗤瑮l件下），因為要保證功率輸出，控制系統(tǒng)將會持續(xù)開大調(diào)節(jié)汽閥，等于增加汽輪機入口的壓力。在背壓一定的情況下，汽輪機入口壓力增加，轉(zhuǎn)子軸向推力自然也會增大，導(dǎo)致軸位移增長。利用工具對中壓缸導(dǎo)葉持環(huán)所有汽封進行更換與間隙調(diào)整，達到廠家要求數(shù)值（2.0～3.5mm）。

2.6 重新調(diào)整前貓爪的間隙

檢修前汽缸貓爪螺栓間隙測量值為左0.01mm，右0.03mm，遠低于標準值0.10～0.14mm。汽輪機正常運行膨脹會導(dǎo)致汽缸前軸承座中心升高，造成汽封下部間隙減小，甚至產(chǎn)生碰擦。檢修后前汽缸貓爪螺栓間隙調(diào)整為0.11～0.12mm。

3 處理效果

自2016年5月至今，空壓機組開車維持滿負荷近1年，汽輪機軸位移始終保持在0.26～0.27mm之間，軸位移偏高問題得到徹底解決，完全能夠滿足下游生產(chǎn)負荷要求，為整個美克化工園安穩(wěn)長運行和實現(xiàn)兩年一修目標提供有力保障。

[1] 黃樹紅.汽輪機原理[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2] 江玉林.汽輪機設(shè)備運行及事故處理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[3] 甘肅省電力工業(yè)局，等.汽輪機設(shè)備運行技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，1995.

[4] 山西省電力工業(yè)局.汽輪機設(shè)備檢修：中級工[M].北京：中國電力出版社，1997.

Cause Analysis and Treatment of High Displacement of Turbine Shaft of Air Compressor

SONG Wei
(Xinjiang Weimei Chemical Co. Ltd., Korla 841000, China)

TH 453

B

1671-9905(2017)08-0063-02

宋威(1987-)，男，新疆庫爾勒市人，學(xué)士，助理工程師，從事化工設(shè)備管理工作。電話：13319077297，E-mail:183076436@qq.com

2017-05-08