汽轮机轴承温度高的原因及处理方法

现场检查处理情况 针对600MW汽轮机在带负荷过程中#1可倾瓦金属属温度 偏高问题，进行了以下分析和现场试验。 复测了测温元件（WZPM2-001 Pt100端面铂热电阻）的 精度以及检查DCS系统分度的设置情况均正常；并检查了 测温元件的安装深度（即端面铂热电阻头的中心距钨金表 面的距离为14mm）情况均符合要求。 检查下瓦块与轴颈接触情况；每块可倾瓦的径向摆动量 1.8±0.45mm、轴向摆动量1.1±0.28mm和瓦块与前、后 油挡的轴向间隙0.75±0.38（单侧），均无异常现象，可 以排除因可倾瓦接触不良、卡涩而造成瓦块局部受力过大 温升过高的因素。
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可倾瓦轴承结构及特点 汽轮机的高中压转子是由#1、#2支持轴承支承， 其结构采用六瓦块可倾瓦结构形式（如图1所示）， 上、下半各三块，每块瓦背弧加工成大半径球面， 以便可倾瓦自动找中，无论是径向还是轴向，都 可以获得最佳位置。即可倾瓦支承在轴承座上， 每块瓦在运行时随转子方向自由摆动，以获取适 应每块的最佳油楔。装在轴瓦套上的螺纹挂销用 间隙配合的形式固定着可倾瓦块，防止其旋转。 在轴承下部的瓦块上设有测量瓦块金属温度的双 支点热电偶装置。
将#1可倾瓦轴承的进油节流孔板由设计值Ф18.5mm改为Ф22mm，开 机试验情况收益甚微。#1可倾瓦轴承工作金属温度几乎无降低，回油 温度（49.8～51.7℃）也无明显变化。证明此轴承的用油量由自身结 构限定了（即轴承体的排油孔Ф16.5和瓦体前、后油挡间隙泄油决定 的）。 考虑改变轴承工作时的动态载荷降低轴承金属温度。首次在兰溪电厂 #1机试运中，经现场调试单位摸索和试验，改变#1可倾瓦轴承在带负 荷过程中的动载荷，将高压调节阀的开启曲线顺序进行了优化处理， 将原来设计的调节阀的开启曲线顺序分别为CVⅠ+CVⅡ →+CVⅢ →+CVⅣ，改为开启顺序分别为CVⅣ+CVⅡ →+ CVⅢ →+CVⅠ，即 将CVⅠ阀和 CVⅣ阀对调处理，收效很好。整个机组带负荷过程中， #1可倾瓦轴承的金属温度不超过90℃。同时轴承的稳定性没有受到明 显影响。实践证明可倾瓦对动载荷变化适应范围较宽。
可倾瓦轴承被广泛应用于大型汽轮机的高中压转 子支承上，这种轴承具有以下特点： 与固定式支持轴承相比，稳定性高。可倾瓦块轴 承具有良好的阻尼特性，具有减低转子不平衡响 应和抑制不稳定振动的能力（即抗御振动的能 力）。 与椭圆轴承相比，可倾瓦轴承对轴颈的歪斜和轴 承载荷(支反力)变化的敏感性较小；但承载能力 较椭圆轴承稍低，功率消耗较大。 轴承钨金采用了日立牌号(WJ2B)，最高工作温度 达120℃。正常运行温度值∠107～110℃，报警 温度值为110～115℃，跳机温度值121℃。结合 性能优于传统滑动轴承材料ZSnSb11Cu6。
600MW汽轮机轴承温度偏高 分析处理
汽轮机结构概述 汽轮发电机组由东方电站成套设备公司 和日本株式会社日立制作所合作设计及合 作生产的600MW汽轮机组，本汽轮机为亚 临界参数，单轴三缸四排汽，具有一次中 间再热的凝汽式机组。
汽轮机的高中压缸为合缸结构，低压缸为 双流反向布置，高压通汽（高压缸）和中 压通流（中压缸）采用反向合缸布置。主 蒸汽从高中压外缸中部上、下对称布置的4 个进汽口，进入汽轮机，通过高压9级作功 后去锅炉再热器。再热蒸汽由高中压外缸 上、下对称布置的4个进汽口进入汽轮机的 中压部分，通过中压5级作功后的蒸汽，经 一根异径连通管分别进入两个双流7级的低 压缸，作功后的乏汽排入两个不同背压的 凝汽器。
从设计结构和受力情况分析 从转子的动载荷表2所示，#1可倾瓦轴承所受总的动载荷 为17900Kgf，对于六瓦块可倾瓦结构来说，轴承的正下 部的一瓦块是主要承受载荷的瓦块。从表3各轴承参数看： #1、#2可倾瓦轴承的设计动比压也比较大，设计工作轴承 金属温度也较高；从表4看：#1可倾瓦轴承的设计用油量 也是最小（除#9轴承外）。#1可倾瓦轴承金属温度设置点 也在正下部的一瓦块上，超临界600MW汽轮机运行时， 出现#1可倾瓦金属温度偏高也是可以理解的。要解决#1可 倾瓦轴承的金属温度偏高问题，不仅可以考虑轴承的动载 变化影响，也可从增加轴承用油量和降低轴承动载荷着手 处理。
机组膨胀位移共设三个死点，分别位于中 间轴承箱下及低压缸（A），低压缸（B） 的中心线附近，死点处的横键限制汽缸的 轴向位移，同时，在前轴箱及两个低压缸 的纵向中心线前后设有纵向键，它引导汽 缸沿轴向自由膨胀而限制横向跑偏。
机组型号：N600-16.67/538/538 机组型式：亚临界中间再热冲动式单轴三缸四排 汽凝汽式汽轮机。 功率： 额定功率（TRL）：600MW 最大连续功率 (TMCR)：641MW 阀门全开功率(VWO)： 668MW 转速及转向： 额定转速：3000r/min 旋转方向：逆时针（从汽轮机端向发电端看）
高压调阀开启顺序对#1轴承动荷的影响分析 超临界600MW汽轮发电机组在汽机启动冲转定速 3000r/min过程中，主要是用中压缸启动，即高压 缸不进汽或进少量蒸汽，由中压调门调节蒸汽量 进入中压喷嘴全周进汽方式冲转整个机组，并网 带低负何，然后切缸再由高压调节阀调节进汽量 进入喷嘴组按图4高压调节阀配汽曲线进行复合喷 嘴调节方式带负荷。
增大可倾瓦轴承用油量途径 从汽轮发电机组油系统总体看，设计依据各轴承的情况计 算出自身的用油量，并将系统的总油量合理分配给各轴承 的用油量，针对此计算值，#1可倾瓦轴承的用油量相应最 小（除发电机磁端外伸#9轴承外），要增加#1可倾瓦轴承 的用油量，不仅要增大润滑油管的进口节流孔板的大小， 而且还要将轴承体上的排油孔径增大，才能起到降低轴承 金属温度的效果，但要考虑整个油系统的用油量平衡情况。 从图1六瓦块可倾瓦轴承结构图看：为了降低#1可倾瓦下 部瓦块的金属温度，在增大进油节流孔板（Ф18.5改为 Ф22）的前提下，将轴承体前、后挡油环底部进油槽各开 一个Ф5排油孔，这种处理方法可将#1可倾瓦金属温度降 至在≤95℃水平。此方法加大下部瓦块的冷却油流量还有 待于实践检验。
实践证明东汽600MW汽轮机可以在机组调 试阶段和机组停机检修期间，通过将CVⅠ、 CVⅣ高压调节阀的开启阀序在DEH控制系 统中互换的方法来降低#1可倾瓦轴承金属 温度。由于互换后的CVⅣ高压调节阀处于 常开状态(机组启动时)，其疏水量亦发生了 变化，为保证新CVⅠ高压调节阀的疏水顺 畅和新CVⅣ高压调节阀后的压力变化影响， 应将Ⅰ、Ⅳ高压进汽管上的疏水节流装置 互换。
采取高压缸启动方式时，直接按图4高压调节阀配汽曲线 进行复合喷嘴调节方式启动、冲转至额定转速、并网带负 荷，中压调节阀处于全开状态（此启动方式不建议推荐在 冷态启动采用）。由前述公式C可知：汽轮机在启动升速 过程中，随转速的升高而轴承的金属温度也随之升高；当 汽轮机定速后，并网带负荷过程中，转速恒定不变，润滑 油量也相应不会变化，轴承耗功的变化只与轴承的动载荷 有关。高中压转子的支持轴承受力情况见图3所示。蒸汽 流量通过高压7个压力级和中压6个压力级时，沿轴向的推 力是对称分布的，即总的合力在纵向轴线上，主要由推力 轴承来平衡。而蒸汽流量通过高压单列调节级时，产生四 组的轴向合力FZ1、FZ2、FZ3和FZ4。