| 北仑电厂2号机主机轴向位移问题与处理 |
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| 谢澄 来源：本站原创 点击数： 更新时间：2007-7-24 13:06:55 |
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谢澄 浙江北仑第一发电有限责任公司
【摘要】通过对推力轴承多次解体检查和机组在变负荷、调门开关试验，分析得出汽轮机轴向位移异常是由润滑油流冲击测量矢量板引起的结论。对轴承油挡间隙的调整和测量装置防护罩的整改，消除了影响，轴向位移值显示正常。
【关键词】轴向位移；异常；矢量板；推力轴承；油挡；防护罩；间隙
【Abstract】：Based on the overhaul of thrust bearing and the vary load & CV test, the results show that the abnormity of axial position is caused by oil surge to the vector plate. According to the adjustment of oil deflector clearance and the treatment of defending casing, the axial position displayed normally.
【Key words】：axial position; abnormity;vector plate;thrust bearing;oil deflector; defending casing;clearance
1. 主机缸体
2号汽轮机为法国ALSTOM公司设计生产的T2·A·650·30·4·46型，亚临界、一次中间再热、单轴、四缸、四排汽、冲动、冷凝式。主蒸汽额定参数为16.66MPa、537℃，主蒸汽流量为1747.1t/h。再热蒸汽额定参数为3.618 MPa、537℃，流量为1525.5 t/h。通流部分由高、中压缸、低压缸（A）、（B）组成，共有38个压力级。其中高压缸部分为1个单列调节级和8个压力级，中压缸部分为单流的9个压力级，低压缸A/B均为分流式2×5个压力级。高压缸的功率占机组负荷的28％、中压缸占39％、低压缸占33％，高压缸中有2段抽汽。
汽轮机的高、中压缸和低压缸（A）、（B）均为双层缸、水平中分面结构，高、中压缸分别有前、中和＃3轴承箱支撑，其外缸都采用上猫爪支承形式。汽轮机高、中压和低压转子均为整锻转子、其叶轮、联轴器法兰与主轴锻制为一体，高、中、低压转子之间为刚性连接。
高、中压缸分别各自设有4个主汽门和4个调门，4根高压导汽管与高压缸之间采用上、下1800垂直的布置方式，汽轮机采用喷嘴调节方式，喷嘴结构见图1。
2. 滑销系统（推拉杆）
该机组滑销系统共设有3个固定点，分别位于低压缸（A）、（B）排汽口和＃3轴承
图1
座底部的中心线上，以此为基点，低压缸（A）、（B）分别向机头和发电机方向膨胀，高、中压缸向机头方向膨胀。转子的相对膨胀死点在高压转子的推力盘处，位于中轴承箱内，并以此为基点，高压缸转子向机头方向——，中、低压转子向发电机方向膨胀。高、中压外缸（下半）底部设有纵向导向键外，还在高、中压外缸上猫爪、高压外缸上猫爪/推力轴承之间各设有2根推拉杆，用以改善汽缸、转子的膨胀情况，结构见图2。高、中压外缸的上猫爪通过2个半球面垫片与位于轴承箱上的滑动垫块接触，该接触面位于汽缸水平中分面处；中压外缸后部（即发电机侧）下猫爪端部的1个凸肩嵌入＃3
图2
轴承座的洼窝内，该凸肩则作为高、中压杆纵向膨胀时的死点；高、中压下外缸底部两侧与轴承箱之间均设有纵向导向键，亦作为横向膨胀的基点；高、中压外缸上猫爪、高压外缸上猫爪、推力轴承之间各用2根水平推
力杆连接，以确保高、中压外缸沿纵向自由膨胀。
当汽机受膨胀时，中压外缸以其后端下猫爪底部的凸肩为死点，通过其前端上猫爪下部的垫片，使中压外缸在中轴承箱上的滑动垫块上沿纵向滑动；并通过一对（外侧）推拉杆使高压外缸以同样方式在中、前轴承箱上向前滑动；而前、中轴承箱本身不作移动。
在高压外缸向前膨胀的同时，通过高压外缸上猫爪与推力轴承之间另一对（内侧）推拉杆又带动推力轴承一起向前移动。
位于中轴承箱侧的高、中压下缸猫爪，在其靠中分面处分别设有凸缘，而在与其对应的中轴承箱处则分别配有外伸形压板；该压板用螺栓与中轴承箱固定，其外伸端又紧压在下缸猫爪的凸缘上。
推拉杆内侧有润滑油进行冷却，以减小其受热后的膨胀。
3. 推力轴承
3.1 基本情况
推力轴承为米切尔式，其工作瓦块位于中压缸侧，非工作瓦位于高压缸侧，工作瓦和非工作瓦块各为10块，推力面积相同，均为1675cm2。推力轴承主要由轴承体、弹性支承环、瓦块、油封环、调整垫片、轴承盖等部件组成。轴承体及弹性支承环均为上、下两半结构。瓦块由其背部凸缘紧贴在弹性支承环上，并以定位插销和止动销为定位和支撑，相对于转子推力盘的端面作左、右自由摆动，使各瓦块承力均匀。轴承结构见图3、4。
图3 推力轴承部件图
图4 推力轴承内部结构
推力轴承设计总间隙为0.2～0.3mm，现场初次安装的调整值为0.26mm。
3.2 检修情况
94年机组投产，95年底大修时第一次解体，未见异常。大修启动后，发现推力瓦温度超标，解体发现非工作面瓦块背部定位销断裂，瓦块相对移动并剪断热电偶。
大修中，因浮动环与推力盘外缘相碰摩，根据ALSTOM公司的方案，取消该浮动环，并封堵了部分的油孔。至今除推力盘外缘气蚀加重外，未发现其他异常现象（下次检修时，计划对损伤的外缘进行修补）。
2000年11月中修，调整轴向通流间隙时，通过转动偏心销，瓦座整体平移0.35毫米。
2001年春节，推力瓦解体检查，发现非工作面瓦块有三块背部定位销断裂，其它未见异常。
2001年11月，因轴向位移增量增大，再次解体主要发现以下问题：
a.非工作面瓦块(编号B/C)定位销断裂。
b. 工作面瓦块巴氏合金表面出油侧点蚀，点蚀后使块厚有稍微减薄。
c. 推力瓦座轴向与转子杨度偏差大，达0.55毫米/米。
2002年大修后，推力瓦检查，瓦块存在点蚀（滑动轴承及轴颈均有此现象），弹性板背面的定位销有较多变形，间隙也超标较大，弹性板情况良好，重新更换新的备品销。
2005年中修，除非工作面推力有二块瓦块存在脱胎外，其它未发现异常。弹性板后的定位销间隙基本上都在设计值，只有几个稍微有超标，重新调整。
4. 几次检修轴向位移变化情况
轴向位移测量装置图见图5。
图5 轴向位移测量装置图
定轴向位移的零位值，我们是在开启顶轴油泵后，把转子往推力面靠足，仪控与机务的零位相对应。
ALSTOM公司设计的轴向位移及其报警控制值如下：
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跳闸 |
报警 |
报警 |
跳闸 |
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-0.70mm |
0.50mm |
+0.30mm |
+0.50mm |
而ALSTOM公司现场专家对轴向位移值解释为汽轮机在3000r/min空负荷下，推力轴承只受轻微的轴向推力，因此，一般情况下，3000r/min空负荷时的轴向位移应为零；机组在设计工况下运行，轴向推力一般不大于20t，对应推力盘位移量不超过0.30mm。
机组在调试期间，当负荷首次达300MW时，轴向位移已超过0.30mm的设计报警值；由于机组未发现异常，又找不到降低轴向位移显示值的具体办法，ALSTOM公司最终决定将正向报警值改为0.45mm，其余未变，移交电厂生产。
投产以来不同时期典型状态下轴向位移变化量及增量
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时间 |
盘车 |
3000r/min |
600MW |
增量 |
|
投产至95大修前 |
－0.05 |
0.1 |
0.39 |
0.29 |
|
大修后至00.11月 |
－0.30 |
0 |
0.29 |
0.29 |
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00.12月小修后 |
－0.16 |
0.13 |
0.39 |
0.26 |
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01年春节消缺后 |
－0.10 |
0.20 |
0.47 |
0.27 |
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01年国庆消缺后 |
－0.12 |
0.18 |
0.46 |
0.28 |
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01.10.8日后 |
0.52(550MW) |
0.34 |
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01.11月检修后 |
－0.07 |
0.19 |
0.42 |
0.23 |
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02.12月大修后 |
0.16 |
0.45 |
0.29 |
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05.7.22日后 |
-0.15 |
0.14 |
0.45 |
0.31 |
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05.8.28日后 |
-0.14 |
0.15 |
0.43(500MW) |
0.28 |
从统计数据中看：01年10月8日后，轴向轴移增量基本在0.3mm左右
注：增量为3000r/min 至 600MW
95年大修后至00年11月实际是把3000r/min 时显示的轴向位移值迁移至0mm。
5. 负荷对轴向位移的影响
负荷从600MW降至550MW，1、2、3调门开度不变，4号调门开度从99.5%降至41.4％，轴向位移由0.451mm升至0.455mm，振动变化在正常范围，轴向位移也仅是微小的变化。550MW降至500MW，4号调门开度由41.4%降至28％，轴向位移瞬间由0.454mm升至0.466mm，之后慢慢稳定于0.457mm。在负荷未变情况下，机组根据滑压曲线，将4号调门开度28％升至41.4%，轴向位移由0.457 mm降至0.447 mm；之后4号调门开度由41.4%降至33.6％，轴向位移略微增加至0.452mm。500MW降至450MW，4号调门开度微降至32.9％，轴向位移在由0.452mm和0.440mm之间波动，之后慢慢稳定于0.442mm。在负荷未变情况下，4号调门开度32.9％降至23.5%，轴向位移升至0.447 mm。
升负荷过程，没有稳定各个工况来运行，只实时记录500MW、550MW各试验参数。在加负荷过程中，随着4号调门开度由23.7%慢慢开至43.8％，负荷升至478MW，轴向位移减少至0.426mm。之后，4号调门开度保持不变，主汽流量和主汽压增加，轴向位移重新变大。负荷升至525MW时，轴向位移已增大至0.435mm，此时4号调门开度由43.8%直接开至49.8％，轴向位移降至0.425mm。负荷升至540MW时，4号调门开度由49.8%直接开至66.7％，轴向位移由0.432mm降至0.409mm。此后升负荷过程，轴向位移持续增加，调门开度增大不能降低轴向位移。负荷对轴向位移的影响值见附表1-1、1-2。
在变负荷试验过程中，机组的振动波动情况无异常。
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