摘　要：汽輪機橢圓軸承在運行期間常存在軸承溫度偏高的問題，對軸承承載區結構的分析發現設計負載下的軸承金屬溫度偏高，主要是由于軸承承載區的相對側隙較小，導致潤滑油流量偏小。通過適當提高該區域的進油流量，可使軸承的金屬溫度明顯降低。
關鍵詞：汽輪機；軸承；溫升；對策
一、引言
軸承是汽輪機本體的重要組成部分，種類和型式很多，主要用來確定轉子在汽缸中的正確位置并承受轉子的全部靜載荷和動載荷。軸承工作運行參數用軸承振動、軸瓦振動、軸承金屬溫度和回油溫度等參數衡量，這些軸承的參數關系到機組的安全可靠性。
1、軸承金屬溫度偏高原因
1.1溫度測點誤報
電廠的事故分析首先要確認各測點的測定值是否準確，在確認不是測點誤報后才能進一步分析問題發生的原因。
軸承金屬溫度測點因安裝在軸承內，不易取出，難以觀察損壞情況。但軸承金屬溫度的高低對汽輪機的正常運行非常重要，因此在軸承金屬溫度測點處一般均安裝了雙支熱電偶。如果軸承金屬溫度發生變化，則相應的雙支熱電偶溫度數值應該同向變化，并且相差很小，所以從雙支熱電偶的2個測定值就能判斷是否屬于溫度測點誤報。
1.2潤滑油溫升高
潤滑油在軸承中的作用除了形成油楔外，還同時用于軸承冷卻，即潤滑油在循環過程中不斷帶走軸承摩擦所產生的熱量，從而保持軸承溫度穩定，因而潤滑油溫度的升高會在一定程度上減弱潤滑油冷卻作用，使得軸承金屬溫度升高。而潤滑油溫度的升高會顯著降低潤滑油黏度，降低軸承中潤滑油油楔剛度和厚度，導致油膜承載力減小，Z終可能會發生油楔破裂。一旦油楔發生破裂，將產生所謂的混合摩擦，軸承金屬溫度立刻上升，嚴重時會發生咬合現象。
1.3潤滑油油質差
如果潤滑油中混有雜質就可能影響油膜的正常形成，而且雜質顆粒還會劃傷金屬表面，發生所謂的磨粒磨損，而磨粒磨損是滑動軸承Z常見的失效形式。在動壓軸承中，線狀傷痕往往會引起潤滑油泄漏，破壞油膜，降低軸承承載能力。雜質對軸承的影響取決于雜質顆粒的大小。
1.4球面銷或墊片卡澀
可傾瓦軸承背部有一個球面銷，裝配時會配上相應的墊片。設置球面銷目的是為了應對軸承運行條件的變化，通過調整油楔讓軸承具有自動對中功能，增強軸承的穩定性。如果球面銷或墊片出現問題，可傾瓦會卡澀，將造成軸承下半部可傾瓦載荷分配不均勻、局部載荷偏高、潤滑油油楔厚度降低等，導致軸承和軸頸混合摩擦，軸承金屬溫度升高。
1.5頂軸油系統故障
汽輪機啟動過程中因轉速未達到一定數值，無法形成壓力油楔，軸承尚不能支承軸頸，因而規定在轉速低于1200r/min時必須開啟頂軸油泵以托起軸頸。同樣汽輪機停機后，若轉速低于1200r/min，必須自動開啟頂軸油泵，以防軸頸和軸承間的直接摩擦。為節省投資，部分電廠因高中壓(合)缸相比低壓缸較輕，其頂軸油系統未設置高中壓缸軸承的頂軸油，運行過程中均相繼出現低速碾瓦現象，而對高中壓缸進行頂軸油改造后都不再出現此現象。
1.6汽輪機臨界轉速
汽輪機處在過臨界轉速(一般都是一階臨界轉速，因為二階臨界轉速已經超過3000r/min以上)時會導致振動顯著增大。如果此時軸承潤滑油楔建立不好，有可能會因振動增大而導致磨瓦。
2、影響軸承溫度偏高的因素分析
2.1軸承溫度與潤滑油溫升的關系
軸承運行時的總進油量主要由承載區流量、非承載區流量、供油槽附加流量3個部分組成。非承載區流量和供油槽附加流量主要對軸頸和軸瓦的非承載區進行冷卻；承載區流量主要對軸頸、軸承承載部位起潤滑和冷卻作用。軸承承載區的潤滑油溫升主要與其流量、功耗有關，承載區的潤滑油溫升大小與軸承溫升直接相關，承載區的潤滑油溫升越高，軸承溫升也越高。
2.2軸承進油區及承載區結構
對于橢圓軸承，軸承的進油區截面積與軸承的相對側隙直接相關。橢圓軸承的相對側隙一般為0.2％，相對頂隙為0.15％。由于進油管口直徑大于回油管口直徑，在軸承左側形成一個壓力相對穩定的進油區B，潤滑油在轉子摩擦力的作用下向承載區A流動；其中有部分潤滑油在該過程中通過轉子與軸承的側隙流出軸承，其余潤滑油進入承載區A，對軸承底部承載區起主要潤滑和冷卻作用。
3、汽輪機軸承金屬溫度偏高的對策
3.1運行方面
加強機組啟停、正常運行期間主機振動、軸承金屬溫度、供回油溫度、油膜壓力等參數的監視和記錄，尤其要做好油膜壓力的巡視、檢查和參數分析工作。設置典型機組工況參數，定期對比分析；尤其重視汽輪機調速汽門控制方式優化，既考慮軸承載荷又要考慮轉子穩定性。
3.2檢修工藝
汽輪機軸承檢修后軸承載荷、各部間隙、進油流量、接觸面積、軸承緊力、軸系揚度、軸承標高等符合檢修工藝規程。尤其是軸承承載力按照設計負荷進行分配，軸承重載比軸承輕載，抗汽流激振性能強，提高軸承的穩定性。機組Ａ級檢修時，應將頂軸油管檢查列入標準檢查項目，發現缺陷，及時處理。頂軸油管采用液壓軟管的，宜在Ａ級檢修時進行更換。頂軸油管采用不銹鋼管的，機組Ａ級檢修時，應重點對焊口進行著色檢驗。
3.3設計方面
落實能源局頒布的二十五項反措要求汽輪機潤滑油系統設置主油箱油位低保護。新建汽輪機安裝技術協議要求頂軸油管采用不銹鋼管，且必須安裝逆止閥，安裝前對頂軸油管要進行金屬檢驗。汽輪機選型與制造廠商榷，采用噴嘴調節的汽輪機高壓轉子宜采用可承受水平力的可傾瓦軸承。
4、軸承溫度高的處理措施及效果
將軸承進油區設計出一個附加進油區，附加進油區深度0.30mm、長度250mm、寬度比進油區寬度小40mm。沿該區域(D區域)修刮出一個拋物曲線面進油油囊，增加承載區進油量，而不增加非承載區的泄漏量。處理后的軸承進油區D區域相對側隙增加31.58％(保持軸承的端泄漏量不變)，理論上可以使潤滑油溫升降低1.66K。經過實際運行驗證，軸承的溫升降低更為明顯。軸承在經過增加相對側隙后，8號軸承溫度在各個工況的溫度比處理前降低4.8～7.1K、軸承溫升率降低9.78％～11.46％(以潤滑油進入進油區溫度50℃為基礎)。
由于軸承的寬徑固定，繼續增加附加進油區的深度對軸承溫度的降低效果會越來越不明顯，且增加軸承的相對側隙會降低轉子的失穩角速度，影響轉子的運行可靠性。8號軸承的相對側隙由0.314％增加到0.3925％，其轉子的失穩角速度會由725.73S1降低到639.14S，失穩轉速由6930.17r/min降低到6103.36r/min，雖然其校核轉速仍然為2.034，高于要求值1.25，軸承運行的安全系數還是會有一定程度的降低。增加附加進油區深度的處理方式主要在軸承相對側隙較小的狀況下使用效果較好，但必須保證轉子的校核轉速高于要求值。
三、結束語
當汽輪機橢圓軸承出現軸承溫度偏高的主要原因是軸承進油側相對側隙偏小導致軸承承載區潤滑油流量較小，處理時建議參考以下方式：
(1)如相鄰軸承之間的跨度較小，可以采用調整軸承標高的方法降低軸承運行溫度。
(2)軸承標高調整的條件受限時且在保證軸承校核轉速可靠的前提下，可以采取將軸承下半部分的進油區部位增加軸承的局部相對側隙，保證軸承端泄漏量不增加時可以對軸承內的承載區和非承載區用油量進行重新分配，增加軸承承載區進油量，可以比較有效地降低軸承運行溫度。