成功破解汽輪機(jī)推力軸承磨損難題
2012-04-11馬鞍山當(dāng)涂發(fā)電有限公司2號(hào)汽輪機(jī)組為哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司采用日本三菱重工業(yè)公司技術(shù)制造的CLN660-24.2/566/566型單軸、三缸、四排汽、反動(dòng)凝汽式、一次中間再熱式超臨界汽輪機(jī)。推力軸承位于前軸承座內(nèi)，為單獨(dú)結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)式自位節(jié)能型推力軸承，推力瓦塊總面積（單側(cè)）1364cm2，工作面、非工作面各有八塊構(gòu)成，每塊推力瓦塊面積170.5cm2，推力軸承Z大荷載約40000Kg，機(jī)組設(shè)計(jì)推力為7000Kg。該機(jī)組自2008年12月投產(chǎn)以來(lái)，汽輪機(jī)推力軸承多次磨損。本文對(duì)推力軸承磨損進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，介紹了檢查與處理方法。
一、磨損情況與前期檢查處理
2號(hào)汽輪機(jī)推力軸承磨損均為工作面瓦塊，每次磨損都發(fā)生在出油側(cè)，Z大磨損量達(dá)3mm，同時(shí)磨損面存在局部疑是電腐蝕現(xiàn)象。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，高中壓缸左右膨脹偏差超過(guò)1mm（1.2mm），瓦溫較高，達(dá)到65℃左右，軸向位移逐漸增大，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，瓦溫、軸向位移均超標(biāo)準(zhǔn)要求，機(jī)組被迫停機(jī)。停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)：推力軸承工作面瓦塊均有不同程度的偏斜磨損現(xiàn)象，磨損量Z大4mm左右。檢查油系統(tǒng)及軸承相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)油系統(tǒng)母管油壓偏低，潤(rùn)滑油壓為0.088MPa，低于正常運(yùn)行要求的0.10~0.15MPa要求；瓦塊活動(dòng)靈活，不存在卡澀現(xiàn)象。檢修過(guò)程中，采取以下措施：1）通過(guò)擴(kuò)大推力軸承工作面進(jìn)油節(jié)流孔板直徑，加大工作面進(jìn)油量；2）對(duì)瓦塊進(jìn)油進(jìn)行油囊修刮，改善進(jìn)油狀況；3）增加瓦塊內(nèi)弧進(jìn)油口；4）調(diào)整瓦塊之間間隙，盡量減少進(jìn)油槽泄油量；5）更換大功率潤(rùn)滑油泵；6）更換射油器，增大潤(rùn)滑油壓及油量；7）主機(jī)油系統(tǒng)漏點(diǎn)消除等措施對(duì)油系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，潤(rùn)滑油壓提高到0.13MPa。
通過(guò)上述采取的措施，雖然取得一定效果，但仍沒(méi)有從根本上解決瓦塊磨損情況。從運(yùn)行參數(shù)看，機(jī)組運(yùn)行參數(shù)正常，機(jī)效良好。通過(guò)對(duì)實(shí)際運(yùn)行的推力計(jì)算，實(shí)際軸向推力遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計(jì)極限，初步排除了因軸向推力過(guò)大而造成的瓦塊偏磨原因。為了徹底查清磨損原因，專業(yè)人員加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的收集和分析，通過(guò)平時(shí)缸脹數(shù)據(jù)觀察，當(dāng)高中壓缸左右膨脹偏差超過(guò)1mm時(shí)，同時(shí)發(fā)生磨瓦現(xiàn)象，為查清缸脹趨勢(shì)，在2011年11月及12月兩次停機(jī)后，分別對(duì)前軸承箱收縮進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。兩次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示：1）、前箱在收縮過(guò)程中，機(jī)頭端向右側(cè)偏斜約0.20mm，結(jié)合推力瓦磨損過(guò)程中，缸脹Z大偏差右側(cè)大于左側(cè)1.2mm。從DCS歷史站調(diào)取機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中前箱膨脹數(shù)據(jù)看，發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)過(guò)程中左右膨脹過(guò)程局部出現(xiàn)偏差2.2mm的偏差。判斷前箱在膨脹過(guò)程中有向左側(cè)偏斜現(xiàn)象。造成此現(xiàn)象的原因初步分析為：通過(guò)定中心梁傳遞到前箱的推力不均，造成汽缸左右膨脹不均。2）、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示前箱左側(cè)在收縮過(guò)程中有間斷向前突然脹出現(xiàn)象，收集停機(jī)過(guò)程中前箱收縮趨勢(shì)，證實(shí)此數(shù)據(jù)真實(shí)有效，說(shuō)明前箱收縮過(guò)程中受到向機(jī)頭方向的推力。導(dǎo)致前箱前后移動(dòng)的力，主要來(lái)自于汽缸熱脹冷縮過(guò)程中通過(guò)定中心梁傳遞的推力或拉力。停機(jī)過(guò)程中，正常情況下，前箱受到定中心梁傳遞的來(lái)自于汽缸收縮而產(chǎn)生的拉力而回縮，此推力的存在說(shuō)明高中壓缸在停機(jī)收縮過(guò)程中受到了向機(jī)頭方向的推力，分析認(rèn)為，此力Z大的可能是來(lái)自于與汽缸連接的管道應(yīng)力。結(jié)合以往檢修過(guò)程中，曾經(jīng)在拆卸中壓導(dǎo)汽管連接法蘭螺栓過(guò)程中，存在法蘭錯(cuò)口，螺栓被法蘭憋死的現(xiàn)象，再結(jié)合2號(hào)機(jī)2號(hào)高調(diào)門振動(dòng)，導(dǎo)致油動(dòng)機(jī)連接螺栓頻繁斷裂的現(xiàn)象，說(shuō)明過(guò)大的管道應(yīng)力是存在的。
二、檢查與處理
2011年2月，2號(hào)機(jī)按計(jì)劃進(jìn)行中修，為徹底查清造成#2機(jī)推力軸承頻繁磨損的原因，重點(diǎn)對(duì)推拉裝置，汽缸、軸承箱及軸頸揚(yáng)度，汽缸及軸承座洼窩，管道應(yīng)力，軸系中心等進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)并處理了以下問(wèn)題。
2.1、前軸承箱及滑銷系統(tǒng)檢查與處理解體前測(cè)量前軸承箱有關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)高中壓缸調(diào)端A排側(cè)貓爪聯(lián)系螺栓壓板無(wú)間隙，角銷與前箱左右均0.02塞尺不進(jìn)，前軸承箱與臺(tái)板間隙超標(biāo)，前部Z大間隙0.55mm，前箱左側(cè)前揚(yáng)1.88mm/m，右側(cè)前揚(yáng)1.62mm/m，整體揚(yáng)度超標(biāo)。吊出高中壓外下缸，重新研磨前軸承箱與臺(tái)板接觸面積，按#1軸頸揚(yáng)度調(diào)整前箱縱向水平至合格范圍，重新調(diào)整滑銷系統(tǒng)間隙至合格范圍。
2.2、吊高中壓外下缸過(guò)程中重點(diǎn)監(jiān)視了高中壓缸底部管道割口前后及管道焊接前后的高中壓缸外缸水平。管道割口前后外缸水平變化較大，割口前汽缸整體向A排揚(yáng)，割口后汽缸橫向水平符合規(guī)范要求，管道焊接后，復(fù)測(cè)高中壓外缸水平符合要求。
2.3、汽缸及軸承座洼窩檢查與處理解體時(shí)高中壓轉(zhuǎn)子相對(duì)于#2中壓持環(huán)中心偏A排0.45mm,
相對(duì)于高壓持環(huán)中心偏A排0.275mm。說(shuō)明高中壓缸整體偏向B排。軸系找中結(jié)束后汽缸及其內(nèi)部部套按轉(zhuǎn)子重新找中，消除汽缸洼窩偏移。
2.4、高中壓平衡管檢查高中壓過(guò)橋至高壓排汽的平衡管與汽缸連接環(huán)焊縫脫焊，管道在汽流頂托下向缸外側(cè)移動(dòng)達(dá)90mm，導(dǎo)致過(guò)橋處蒸汽大量進(jìn)入高排。平衡管重新焊接復(fù)位。
2.5、管道應(yīng)力檢查與處理
2.5.1、中壓導(dǎo)汽管法蘭錯(cuò)口拆卸中壓導(dǎo)汽管過(guò)程中，B側(cè)中壓導(dǎo)汽管法蘭錯(cuò)口，連接螺栓無(wú)法拆除，割開(kāi)該段中導(dǎo)法蘭，回裝中重新焊接，消除導(dǎo)汽管對(duì)汽缸的應(yīng)力。
2.5.2、高中壓下缸連接管道檢查與處理高中壓外缸水平在割管前后的變化，說(shuō)明下缸管道對(duì)汽缸存在很大的應(yīng)力。割管后，檢查管口錯(cuò)位情況，下述管道存在偏斜現(xiàn)象，四抽管道偏B排10mm，偏電機(jī)端3mm，三抽管道偏B排10mm，偏電機(jī)端5mm，回裝時(shí)，通過(guò)支吊架調(diào)整消除。A排高壓導(dǎo)汽管偏A排6mm，B排高壓導(dǎo)汽管偏B排6mm，設(shè)計(jì)冷拉值為16mm，雖冷拉值偏小，但考慮到管道已經(jīng)熱態(tài)運(yùn)行過(guò)且兩側(cè)對(duì)稱，重新焊管時(shí)對(duì)冷拉值不再調(diào)整。A排高壓排汽管偏調(diào)速端5mm，偏B排25mm，B排高壓排汽管偏調(diào)速端5mm，偏B排22mm，焊管時(shí)通過(guò)調(diào)整高排母管上的限位支架及其它彈簧支架消除高排管道偏斜，限位支架調(diào)整量約為50mm。
2.6、為保證推力軸承瓦塊的充分潤(rùn)滑，對(duì)推力軸承進(jìn)行換型。在破解推力軸承磨損難題的過(guò)程中，當(dāng)涂發(fā)電公司黨政工團(tuán)齊上陣，組成專題攻堅(jiān)小組，參與過(guò)程問(wèn)題發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)記錄，為解決問(wèn)題提供了重要的數(shù)據(jù)參考，在攻堅(jiān)小組中80%是中共黨員，他們嚴(yán)格嚴(yán)以律己，精心監(jiān)控分析，潛心查找問(wèn)題原因，經(jīng)過(guò)艱苦的連續(xù)作戰(zhàn)，終于化解了這一影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的難題。造成2號(hào)機(jī)推力軸承頻繁磨損的原因是復(fù)雜的，是多種因素綜合作用造成的，但從多次研究分析及處理結(jié)果，得出的結(jié)論：推力軸承偏磨現(xiàn)象，應(yīng)該定性為“偏載性磨損”。通過(guò)中修，消除了上部B側(cè)中壓導(dǎo)汽管法蘭錯(cuò)口，上半高中壓平衡管高壓端焊縫裂開(kāi)，平衡管上抬等缺陷。利用吊高中壓下缸檢查前軸承箱的機(jī)會(huì)，重新研磨前箱與臺(tái)板接觸面積，調(diào)整前箱水平，使前箱與1號(hào)軸頸揚(yáng)度一致，消除汽缸洼窩偏斜，前箱上翹，貓爪及前箱角銷脹死等缺陷，高中壓下缸連接管道重新焊接過(guò)程中，檢查、核對(duì)管道偏斜及冷拉值，通過(guò)調(diào)整支吊架，消除高壓排汽管偏斜，減少管道熱膨脹應(yīng)力對(duì)汽缸的影響。針對(duì)磨損面存在電蝕現(xiàn)象，為消除轉(zhuǎn)子軸電流的影響，在發(fā)電機(jī)前軸頸處增加一路感應(yīng)碳刷，并增加獨(dú)立接地網(wǎng)。
2011年3月25日，經(jīng)過(guò)四十多天的檢修，2號(hào)機(jī)組B級(jí)檢修如期竣工，開(kāi)機(jī)一次成功，汽缸膨脹均勻，推力瓦溫、軸向位移穩(wěn)定正常，推力軸承磨損現(xiàn)象消除。檢修后的2號(hào)機(jī)組保持連續(xù)在網(wǎng)運(yùn)行，供電煤耗下降了3克/千瓦時(shí)，滿負(fù)荷水平大幅提升，日發(fā)電量按連創(chuàng)新高。