方亮

摘 要：針對某電廠兩臺機組6、7、8號軸承軸瓦溫度高及啟停機過程中瓦塊頻繁碾瓦燒損的問題，通過進行系統(tǒng)分析，逐步定位故障原因：軸承座內(nèi)球面損壞造成了軸承自位能力較差。本文進一步針對該問題提出了多種修復(fù)方案，并對比分析了各方案的優(yōu)缺點。最終選擇通過機加工方法修復(fù)軸承原有主球面墊塊的方案。以修復(fù)完好的球面作為基準面，再手工修配軸承座內(nèi)球面的方法，提高軸承的自位能力，徹底地解決了該缺陷，可為同類故障的檢修、維護提供參考。本文可為同類故障的檢修、維護提供參考。

關(guān)鍵詞：軸承;汽輪機;溫度;修復(fù);碾瓦

中圖分類號：TM621

Abstract：In view of the high temperature of NO. 6， 7 and 8 bearing bushes of two units in a power plant and the frequent grinding tiles during the start and stop process， the fault causes are gradually located through systematic analysis： the spherical damage in the bearing seat causes the poor self-positioning ability of the bearings. This paper further puts forward a variety of repair schemes for this problem， and compares and analyzes the advantages and disadvantages of each scheme. Finally， the scheme of repairing the original main ball surface cushion block of the bearing by machining method is selected. Taking the repaired spherical surface as the datum plane， and then manually repairing the spherical surface in the bearing seat， the self positioning ability of the bearing is improved， and the defect is completely solved， which can provide a reference for the repair and maintenance of similar faults. This paper can provide reference for the repair and maintenance of similar faults.

Key Words： Bearing; Steam turbine; Temperature; Repair; Grinding tile

隨著節(jié)能意識的不斷提高，大容量、高參數(shù)火力發(fā)電機組大規(guī)模投建，這同樣使得汽輪發(fā)電機設(shè)備的大型化問題。單軸布置的汽輪發(fā)電機變得更長，需要更多、更大的軸承支承轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)做功。軸承工作狀態(tài)與汽輪機的運行狀態(tài)密切相關(guān)，軸承問題也會造成汽輪機諸如振動異常、瓦溫異常等問題，嚴重時甚至?xí)斐赏C事故。因此，針對汽輪機軸承故障問題的研究也得到了廣泛的關(guān)注[1]。

汽輪機本體主要包括推力軸承、徑向軸承，不同作用的軸承其工作機理存在一定的差異性，因此造成故障的原因也并不相同[2，3，4]。軸承工作異常主要表現(xiàn)為機組振動異常[2]、瓦溫超溫等問題[5]，進一步會產(chǎn)生碾瓦、燒瓦等軸承損傷問題[6]。而造成汽輪機軸承損傷的原因又紛繁復(fù)雜，軸承供油問題[7]、軸承負荷分配不合理、轉(zhuǎn)子對中問題等[8]，而每類問題又對應(yīng)更多故障原因。

以軸承供油問題為例，油路損壞[6，9]、油質(zhì)差[10，11]、軸承自位能力差[12]、軸承制造工藝缺陷[13]、運行方式不合理[7]。并且許多軸承損傷事故并不是由單一原因造成的，多個故障相互耦合，使得診斷變得更加困難，需要通過大量的分析才能逐步定位出故障原因并給出針對性的處理措施[14]。

本文針對某電廠5、6號機組6、7、8號軸承頻繁燒損缺陷的處理過程和結(jié)果進行總結(jié)，對故障表征開展系統(tǒng)性分析，逐步定位故障源，并提出了相應(yīng)的處理措施，徹底解決了長期困擾機組正常運行的碾瓦問題。

1 設(shè)備概況

1.1 設(shè)備概況

某電廠5、6號600MW亞臨界機組為單軸式布置，除勵磁機外每一轉(zhuǎn)子各自支撐于兩徑向軸承上，整個軸系共有11只軸承。其中6、7、8號軸承為徑向圓柱形軸承。如圖1所示，整個軸承體上共有4塊球面墊塊，其中下方45°角兩塊球面墊塊為主球面墊塊。另有頂部球面墊塊，與軸承座內(nèi)球面有0.20～0.30mm的間隙，底部球面墊塊與軸承座內(nèi)球面有0.03～0.05mm的間隙。

1.2 事故描述

自投產(chǎn)以來，兩臺機組的6、7、8號軸承一直存在兩點瓦溫偏高的缺陷。其中以5號機8號軸承為代表，正常運行中軸承烏金溫度軸向前后兩點溫度差最高可達到20℃。啟停機過程中5號機8號軸承瓦溫高的問題更為突出，經(jīng)常由于軸瓦瓦溫高導(dǎo)致軸瓦烏金起皮，堵塞頂軸油孔，影響機組正常開停機。

據(jù)不完全統(tǒng)計，2008年至2013年，僅5號汽輪機就在啟停機過程中發(fā)生5次軸承瓦溫高碾瓦燒損的情況，如表1所示。

2瓦溫高的原因分析

2.1 常見導(dǎo)致瓦溫高的原因

2.1.1 軸承供油量不足

汽輪機滾動式軸承的冷卻主要依靠潤滑油。供油量不足會導(dǎo)致軸承冷卻不足，瓦溫偏高。

2.1.2 軸系載荷分配不均，軸承負載過高

如汽輪機中心調(diào)整不佳，會使個別軸承負載過高，瓦溫偏高。

2.1.3 軸承內(nèi)進異物

如潤滑油顆粒度大或者軸承檢修后未清理干凈，導(dǎo)致軸承內(nèi)進異物，可能會損壞烏金及軸頸，導(dǎo)致軸承瓦溫偏高[15]。

2.1.4軸承自位能力不佳

軸承自位能力不佳，汽輪機在開停機過程中發(fā)生的位置變化無法通過軸承自位來進行位置調(diào)整，載荷未均勻分布在軸承上，會導(dǎo)致軸承局部溫度過高而燒損。該種情況常見的現(xiàn)象是軸承前后兩點瓦溫偏差較大，翻瓦檢查時烏金燒損起皮現(xiàn)象在軸向通常靠近一端[16]。

軸瓦自位的原理主要依靠軸承底部球面墊塊凸面與軸承座內(nèi)球面在基本同心同直徑的情況下，凹凸球面基本可以達到全接觸，在兩個球面均達到足夠的光潔度時，兩球面可以向任意方向進行滑動而不受到阻礙。從而使軸瓦可以隨轉(zhuǎn)子軸頸的方向變化而任意變化，并達到軸瓦與軸頸均勻接觸，進而使軸瓦各處受力均勻，瓦溫均勻。

2.2軸承頻繁碾瓦燒損的原因

按照徑向軸承安裝技術(shù)要求，軸承安裝到軸承座內(nèi)時，需要調(diào)整球面墊塊和墊片，使主球面墊塊與軸承座內(nèi)球面有75%以上的均勻接觸。在接觸良好的情況下，徑向軸承可在軸承座內(nèi)轉(zhuǎn)動自如。當軸系受力發(fā)生變化時，徑向軸承可隨著受力變化自我調(diào)整位置，平衡整體受力，起到自位作用[17]。

該電廠圓柱形軸承瓦溫高的表現(xiàn)一般為前后兩點的溫度差較大，最高偏差達到20℃。這是軸瓦在機組啟停過程中未能隨軸頸揚度的變化進行自我調(diào)整，軸瓦的一端與軸頸接觸比較多而另一端脫空，造成受力不均而瓦溫高。

從多次的檢修情況來看，每次翻瓦檢查時，主球面墊塊和軸承座內(nèi)球面損傷嚴重，相互間無明顯滑動痕跡，可以判斷軸承自位能力不佳是5、6號機組6、7、8號軸承頻繁碾瓦主要原因，如圖3、圖4所示。

5、6號機組6、7、8號軸承體上的主球面墊塊及軸承座內(nèi)球面在基建中心調(diào)整時均進行過修磨，因修磨能力不足已將兩個配合球面徹底破壞。通常翻瓦檢修時，對接觸面的修補一般以軸承座內(nèi)球面為基準面，壓紅丹檢查軸承主球面墊塊的接觸情況。但由于基準面實際已經(jīng)破壞，雖然壓紅丹粉檢查時接觸面積顯示75%以上，但實際上兩個球面在受力情況并不能自由活動。這也是多次翻瓦處理沒有效果的原因。

3 配合球面的修復(fù)方式及效果

3.1 基準球面的選擇

通過對比多種方案，最終采取了通過機加工將軸承原有的主球面墊塊修復(fù)為完好的球面，并以此作為基準面，再手工修配軸承座內(nèi)球面的方法，提高軸承的自位能力，徹底地處理該缺陷。

軸承主球面墊塊及軸承座內(nèi)球面的修復(fù)難點在于基準面的選擇和軸承體球心的定位。由于主球面墊塊與軸承座內(nèi)球面均損壞嚴重，因此，需要首先選取一個標準球面作為基準面。

基準球面的選擇可以采用更換新的主球面墊塊及使用原有主球面墊塊兩種方式。采用新的球面墊塊作為基準面存在以下問題。

3.1.1新球面墊塊的定位問題

雖然新、舊主球面墊塊的外球面理論上為同心同直徑球面，但事實上加工上的誤差及定位的不準導(dǎo)致兩塊新的球面墊塊安裝后球心很難調(diào)整到同一位置，也很難與軸承體調(diào)整到同心。

3.1.2 定位銷孔及進油孔的加工

由于新的球面墊塊上并沒有加工進油孔和定位銷孔，而新舊配合加工存在一定的難度，特別是定位銷孔的加工必然將廢棄或破壞原有銷孔。

對比以上情況，舊的主球面墊塊雖然有損傷。但總體的位置及中心偏差有限。因此，利用舊的主球面墊塊成為一種必然選擇。

3.2 主球面墊塊的修復(fù)

將舊的主球面墊塊裝在軸承體上整體在球面加工機床上加工，可利用受損情況較小的頂部球面墊塊和底部球面墊塊作為找正的依據(jù)。這樣既可以保證兩塊主球面墊塊的球心為同一點，同時也能保證主球面墊塊與軸承體同心，且不需要加工進油孔和定位銷孔。

軸承座內(nèi)球面的修復(fù)則以加工后的主球面墊塊為基準面，對軸承座內(nèi)球面進行修復(fù)。具體做法是將軸承體落入軸承座內(nèi)后紅丹粉檢查凹凸球面的接觸面，低點補焊，高點修刮。焊接方法采用微弧焊（減少瓦枕變形，同時可以控制補焊量），修刮采用刮刀挑硬點。全部完成后用細顆粒研磨砂進行研磨，金相沙皮打磨提高光潔度。

處理完成后，軸系中心根據(jù)修磨量進行細微調(diào)整即可。

3.3 處理后的效果

該電廠5、6號汽輪機6、7、8號軸承經(jīng)過處理后，軸承前后兩點偏差大的情況明顯消除，軸承溫度長期保持在88℃以下，且前后兩點溫度差均小于10℃，如表2所示。自兩臺機組進行同樣工藝方案處理后，兩臺機組運行累計時間已超過30 000h，運行和啟停機過程中再未發(fā)生過因軸承溫度異常升高導(dǎo)致的軸瓦燒損事故，為機組的安全穩(wěn)定運行提供了良好的保障。

4 結(jié)語

本文針對電廠5、6號汽輪機徑向圓柱形軸承頻繁燒損的原因展開分析，結(jié)果顯示造成碾瓦的主要原因為軸瓦主球面墊塊及軸承座內(nèi)球面損傷導(dǎo)致接觸不良而自位能力不佳。通過對兩配合球面的處理，提高球面的接觸面積及光滑度可以有效地解決正常運行過程中瓦溫偏差大、啟停機過程中軸承燒損等影響機組安全運行的重大隱患。同類型機組及同類型的軸承對存在類似的缺陷情況處理可以參考處理。

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