核电汽轮机轴瓦温度高的常见原因分析

朱钢梁

（海南核电有限公司运行处，海南 海口570100）

核电汽轮机轴瓦温度高的常见原因分析

朱钢梁

（海南核电有限公司运行处，海南 海口570100）

针对核电厂汽轮机轴承温度高的常见现象，本文结合某核电厂1、2号机组及参考电厂发生过的汽机轴承温度高的事例，介绍了可倾瓦轴承的工作原理及特性，分析阐述了汽轮机轴承温度高的常见原因，并在运行及检修中实施后取得了良好的效果。

核电；汽轮机；轴承温度

0 前言

某核电厂1#、2#机组运行的汽轮发电机组是一台单轴、四缸六排汽带中间汽水分离再热器的反动凝汽式汽轮机，型号为HN650-6.41。轴系中共有11个轴承（含发电机和励磁机转子），其中汽轮机设有8个支承轴承，均采用四瓦块可倾瓦轴承[1]，该电厂机组的轴承在调试阶段和运行期间曾出现多次出现轴承温度异常升高的问题。

1 轴承温度偏高原因分析及处理

1.1 润滑油油质不合格

润滑油油质不合格，对汽机轴承温度的影响很大，主要有以下几个方面：

1）若润滑油中含有的杂质，尤其是金属杂质，则瓦块易被刮伤，瓦块刮伤会造成轴瓦金属温度高，这在新建成投产的机组中较为常见[4]。

2）若润滑油中含有杂质，可能引起油管路的堵塞，造成油品的流通不畅，无法形成油品的大流量循环，不能够及时带走系统产生的热量，极易引导起热的积聚，这是轴承温度高的原因之一。

3）若润滑油中含有杂质，则在汽轮机低转速时，可能破坏轴瓦的顶轴油囊，造成顶轴油压不正常，不能建立符合要求的油膜。在汽机正常运行情况下油中杂质会使瓦块摆动功能受限、活动不灵敏，可能影响油膜的正常形成，造成大轴与轴瓦之间的摩擦，损害轴瓦。

1.2 润滑油温度的影响

润滑油在轴承中的作用除了形成油楔外，还同时用于轴承冷却，即润滑油在循环过程中不断带走轴承摩擦所产生的热量，从而保持轴承温度稳定，因而润滑油温度的升高会在一定程度上减弱润滑油冷却作用，使得轴承金属温度升高。而润滑油温度的升高会显著降低润滑油黏度，降低轴承中润滑油油楔刚度和厚度，导致油膜承载力减小，最终可能会发生油楔破裂。一旦油楔发生破裂，将产生所谓的混合摩擦，轴承金属温度立刻上升，严重时会发生咬合现象。相反，如果润滑油温度越低，则润滑油粘度愈大，油膜的承载力愈大，但油的粘度过大，会使油分布不均匀，增加摩擦损失。

1.3 轴承载荷变化

1.3.1 轴承标高变化

机组在冷态下进行轴系中心调整，当机组起动后从冷态变化到热态时，各轴承的标高变化可能不同，会引起各轴承负荷发生变化，从而导致各轴承温度发生相应变化[11]。例如在某核电厂发生的几次汽机轴瓦温度高事件中，根据设计要求，在冷态情况下调整各轴瓦位置标高不同，使得各转子连接成整体轴系时，各轴瓦能够均衡承载。但是机组启动从冷态到热态后，各轴承标高变化可能不同，将导致个别轴瓦的载荷过大，会造成瓦块和轴颈间油膜变薄。相应的，润滑油量供给变少，轴颈处摩擦热量带出能力下降，瓦温会明显升高[5]。

1.3.2 机组运行方式的影响

当任一调门开启后，蒸汽会产生轴向分力和圆周切向分力，其中圆周切向分力推动汽轮机动叶片旋转做功，同时上部调门的高压蒸汽会使汽轮机转子产生向下的作用力导致轴瓦载荷增加;同样下部调门的高压蒸汽使汽轮机转子产生向上的作用力导致轴瓦载荷减少，因此改变调门的开启顺序会对轴瓦的载荷产生影响，从而影响轴瓦的金属温度[14]。

1.4 润滑油流量不足

轴承润滑油有润滑和冷却功能，如果轴瓦进油量不足或排油不畅，运行中厂成生的热量无法及时带走，就会导致轴瓦温度偏高。当然，润滑油系统的交、直流油泵在启、停机及事故跳机时不能正常工作、主油泵故障等原因造成润滑油压降低、润滑油流量减少也将引起轴瓦温度升高。

1.5 顶轴油系统故障

汽轮机启动过程中因转速未达到一定数值，无法形成压力油楔，轴承尚不能支承轴颈，因而规定在转速低于2200r/min时必须开启顶轴油泵以托起轴颈。同样汽轮机停机后，若转速低于2200r/min，必须自动开启顶轴油泵，以防轴颈和轴承间的直接摩擦。但是当顶轴油管逆止阀不严或者顶轴油管下游管线破裂等都将导致油膜压力下降，轴瓦温度升高。

1.6 轴瓦自位能力不足

1.6.1 球面销或垫片卡涩

可倾瓦块在背部设置有支撑销饼，运行中可根据轴颈状态实现轻微摆动，能够在一定程度上补偿转子振动、载荷及位置的变化，始终保持所有瓦块中油膜作用在转子的支持力指向中心，具有较高的稳定性。当瓦块背部销饼存在有垫片制作不良，有毛刺存在，或油中杂质卡涩等情况时，会使瓦块摆动功能受限、活动不灵敏，油膜不能正常建立，也会是润滑和冷却效果变差，造成瓦温升高。例如某核电厂发生的几次汽轮机轴瓦温度高事件中均有这方面的因素存在[5]。

1.6.2 轴瓦安装有问题

轴承紧力过大、轴承底座垫片过多、可倾瓦垫块装反限制了活动范围、轴承安装偏斜、轴承与轴颈扬度不一致(不同轴)等，都可能使轴瓦自动调整能力变差，从而导致轴瓦温度升高。

1.6.3 轴瓦本身结构的影响

在2015年3月8日发生的1号轴承温度异常上升事件中发现1号轴瓦与轴颈曲率不一致的现象。可倾瓦的瓦块独立配置，加工和制作过程是整体车削、整体成型，同时轴瓦与瓦套共同配套制作，制作完成后要求轴瓦各瓦块安装后与轴颈配合曲率一致。如瓦块和轴颈曲率不一致，轴瓦进油口与出油口处油膜厚度不均匀,轴瓦承载不均匀，局部油膜建立不良。如果承载过大，严重时会出现瓦块与轴颈抱死，进油间隙消失的情况发生，导致机组低速下瓦温迅速升高或烧瓦。

实际轴瓦在现场使用中一般只对轴瓦间隙和接触情况进行检查，而轴瓦曲率方面则由厂家加工质量保证。此次瓦温异常发生后，检查中临时由厂家制作了假轴，通过匹配轴瓦和假轴来校核轴瓦的曲率，发现轴瓦中部位置有一定的间隙，接触不良，轴套、轴瓦、假轴安装就位后，轴瓦进油楔处应无间隙，说明轴瓦曲率存在一定的加工偏差，轴瓦与轴颈接触面积减小，局部载荷大，造成瓦温升高。

当然，轴承钨金浇铸质量不良、结合不佳等制造原因也将引起轴承金属温度升高。

1.7 汽轮机临界转速

汽轮机处在过临界转速时会导致振动显著增大。如果此时轴承润滑油楔建立不好，有可能会因振动增大而导致磨瓦。

2 结论

轴承是汽轮机的重要组成部件，其温度高不仅会损坏部件，甚至会导致机组停机，为电力生产带来安全隐患。本文结合某核电厂及参考电厂发生过的事例对汽轮机轴承温度高的常见原因进行分析阐述，给出了相应的处理措施，并取得了良好的效果，为今后运行人员在汽轮机冲转及正常运行期间有效防止轴承温度异常升高提供了借鉴及方法。

［责任编辑：田吉捷］

朱钢梁（1987—），男，浙江绍兴人，东北电力大学本科毕业，海南核电有限公司，助理工程师，主要从事核电厂运行专业领域研究。