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轴承知识
成功破解汽轮机推力轴承磨损难题
2012-04-11马鞍山当涂发电有限公司2号汽轮机组为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司采用日本三菱重工业公司技术制造的CLN660-24.2/566/566型单轴、三缸、四排汽、反动凝汽式、一次中间再热式超临界汽轮机。推力轴承位于前轴承座内，为单独结构的滑动式自位节能型推力轴承，推力瓦块总面积（单侧）1364cm2，工作面、非工作面各有八块构成，每块推力瓦块面积170.5cm2，推力轴承Z大荷载约40000Kg，机组设计推力为7000Kg。该机组自2008年12月投产以来，汽轮机推力轴承多次磨损。本文对推力轴承磨损进行分析的基础上，介绍了检查与处理方法。
一、磨损情况与前期检查处理
2号汽轮机推力轴承磨损均为工作面瓦块，每次磨损都发生在出油侧，Z大磨损量达3mm，同时磨损面存在局部疑是电腐蚀现象。机组正常运行时，高中压缸左右膨胀偏差超过1mm（1.2mm），瓦温较高，达到65℃左右，轴向位移逐渐增大，随着运行时间的增加，瓦温、轴向位移均超标准要求，机组被迫停机。停机检查发现：推力轴承工作面瓦块均有不同程度的偏斜磨损现象，磨损量Z大4mm左右。检查油系统及轴承相关数据，发现油系统母管油压偏低，润滑油压为0.088MPa，低于正常运行要求的0.10~0.15MPa要求；瓦块活动灵活，不存在卡涩现象。检修过程中，采取以下措施：1）通过扩大推力轴承工作面进油节流孔板直径，加大工作面进油量；2）对瓦块进油进行油囊修刮，改善进油状况；3）增加瓦块内弧进油口；4）调整瓦块之间间隙，尽量减少进油槽泄油量；5）更换大功率润滑油泵；6）更换射油器，增大润滑油压及油量；7）主机油系统漏点消除等措施对油系统进行改进，润滑油压提高到0.13MPa。
通过上述采取的措施，虽然取得一定效果，但仍没有从根本上解决瓦块磨损情况。从运行参数看，机组运行参数正常，机效良好。通过对实际运行的推力计算，实际轴向推力远未达到设计极限，初步排除了因轴向推力过大而造成的瓦块偏磨原因。为了彻底查清磨损原因，专业人员加强对运行数据的收集和分析，通过平时缸胀数据观察，当高中压缸左右膨胀偏差超过1mm时，同时发生磨瓦现象，为查清缸胀趋势，在2011年11月及12月两次停机后，分别对前轴承箱收缩进行了监测。两次监测数据显示：1）、前箱在收缩过程中，机头端向右侧偏斜约0.20mm，结合推力瓦磨损过程中，缸胀Z大偏差右侧大于左侧1.2mm。从DCS历史站调取机组启动过程中前箱膨胀数据看，发现启动过程中左右膨胀过程局部出现偏差2.2mm的偏差。判断前箱在膨胀过程中有向左侧偏斜现象。造成此现象的原因初步分析为：通过定中心梁传递到前箱的推力不均，造成汽缸左右膨胀不均。2）、监测数据显示前箱左侧在收缩过程中有间断向前突然胀出现象，收集停机过程中前箱收缩趋势，证实此数据真实有效，说明前箱收缩过程中受到向机头方向的推力。导致前箱前后移动的力，主要来自于汽缸热胀冷缩过程中通过定中心梁传递的推力或拉力。停机过程中，正常情况下，前箱受到定中心梁传递的来自于汽缸收缩而产生的拉力而回缩，此推力的存在说明高中压缸在停机收缩过程中受到了向机头方向的推力，分析认为，此力Z大的可能是来自于与汽缸连接的管道应力。结合以往检修过程中，曾经在拆卸中压导汽管连接法兰螺栓过程中，存在法兰错口，螺栓被法兰憋死的现象，再结合2号机2号高调门振动，导致油动机连接螺栓频繁断裂的现象，说明过大的管道应力是存在的。
二、检查与处理
2011年2月，2号机按计划进行中修，为彻底查清造成#2机推力轴承频繁磨损的原因，重点对推拉装置，汽缸、轴承箱及轴颈扬度，汽缸及轴承座洼窝，管道应力，轴系中心等进行了检查，发现并处理了以下问题。
2.1、前轴承箱及滑销系统检查与处理解体前测量前轴承箱有关数据，发现高中压缸调端A排侧猫爪联系螺栓压板无间隙，角销与前箱左右均0.02塞尺不进，前轴承箱与台板间隙超标，前部Z大间隙0.55mm，前箱左侧前扬1.88mm/m，右侧前扬1.62mm/m，整体扬度超标。吊出高中压外下缸，重新研磨前轴承箱与台板接触面积，按#1轴颈扬度调整前箱纵向水平至合格范围，重新调整滑销系统间隙至合格范围。
2.2、吊高中压外下缸过程中重点监视了高中压缸底部管道割口前后及管道焊接前后的高中压缸外缸水平。管道割口前后外缸水平变化较大，割口前汽缸整体向A排扬，割口后汽缸横向水平符合规范要求，管道焊接后，复测高中压外缸水平符合要求。
2.3、汽缸及轴承座洼窝检查与处理解体时高中压转子相对于#2中压持环中心偏A排0.45mm,
相对于高压持环中心偏A排0.275mm。说明高中压缸整体偏向B排。轴系找中结束后汽缸及其内部部套按转子重新找中，消除汽缸洼窝偏移。
2.4、高中压平衡管检查高中压过桥至高压排汽的平衡管与汽缸连接环焊缝脱焊，管道在汽流顶托下向缸外侧移动达90mm，导致过桥处蒸汽大量进入高排。平衡管重新焊接复位。
2.5、管道应力检查与处理
2.5.1、中压导汽管法兰错口拆卸中压导汽管过程中，B侧中压导汽管法兰错口，连接螺栓无法拆除，割开该段中导法兰，回装中重新焊接，消除导汽管对汽缸的应力。
2.5.2、高中压下缸连接管道检查与处理高中压外缸水平在割管前后的变化，说明下缸管道对汽缸存在很大的应力。割管后，检查管口错位情况，下述管道存在偏斜现象，四抽管道偏B排10mm，偏电机端3mm，三抽管道偏B排10mm，偏电机端5mm，回装时，通过支吊架调整消除。A排高压导汽管偏A排6mm，B排高压导汽管偏B排6mm，设计冷拉值为16mm，虽冷拉值偏小，但考虑到管道已经热态运行过且两侧对称，重新焊管时对冷拉值不再调整。A排高压排汽管偏调速端5mm，偏B排25mm，B排高压排汽管偏调速端5mm，偏B排22mm，焊管时通过调整高排母管上的限位支架及其它弹簧支架消除高排管道偏斜，限位支架调整量约为50mm。
2.6、为保证推力轴承瓦块的充分润滑，对推力轴承进行换型。在破解推力轴承磨损难题的过程中，当涂发电公司党政工团齐上阵，组成专题攻坚小组，参与过程问题发现和数据记录，为解决问题提供了重要的数据参考，在攻坚小组中80%是中共党员，他们严格严以律己，精心监控分析，潜心查找问题原因，经过艰苦的连续作战，终于化解了这一影响企业经济效益的难题。造成2号机推力轴承频繁磨损的原因是复杂的，是多种因素综合作用造成的，但从多次研究分析及处理结果，得出的结论：推力轴承偏磨现象，应该定性为“偏载性磨损”。通过中修，消除了上部B侧中压导汽管法兰错口，上半高中压平衡管高压端焊缝裂开，平衡管上抬等缺陷。利用吊高中压下缸检查前轴承箱的机会，重新研磨前箱与台板接触面积，调整前箱水平，使前箱与1号轴颈扬度一致，消除汽缸洼窝偏斜，前箱上翘，猫爪及前箱角销胀死等缺陷，高中压下缸连接管道重新焊接过程中，检查、核对管道偏斜及冷拉值，通过调整支吊架，消除高压排汽管偏斜，减少管道热膨胀应力对汽缸的影响。针对磨损面存在电蚀现象，为消除转子轴电流的影响，在发电机前轴颈处增加一路感应碳刷，并增加独立接地网。
2011年3月25日，经过四十多天的检修，2号机组B级检修如期竣工，开机一次成功，汽缸膨胀均匀，推力瓦温、轴向位移稳定正常，推力轴承磨损现象消除。检修后的2号机组保持连续在网运行，供电煤耗下降了3克/千瓦时，满负荷水平大幅提升，日发电量按连创新高。
