发电机组轴瓦温升问题的分析及处理

郭庆华

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040)

0 引言

在火力发电厂中，轴瓦对于机组工作运行稳定性有着重要的作用和意义，对于提高生产运行效益也有着很大的积极作用。在此对轴瓦在整个机组中的作用进行简单介绍，结合现场实际案例分析轴瓦温度升高的原因并做出具体解决方法，希望大家在以后类似问题处理时可有所参考。

1 轴瓦的作用

火力发电机组中的轴瓦主要是选用优质钢材进行铸造，轴瓦的内表面浇筑有一层钨金材料，形成的金属复合层对轴颈进行保护。发电机的轴瓦大部分为径向支撑，在机组运行过程中，主要支撑发电机的转子重量，以及对转子不平衡质量和高速转动作用下的离心力进行支撑，同时还对转子的径向位置进行限定。

通常情况下，机组在运行过程中，进行高速运转的转子会对轴瓦造成非常大的径向负载，而且还会对轴瓦造成突发性的冲击作用力。如果轴瓦上存在脱层或者其他缺陷时，会对整个机组的安全运行以及稳定性造成很大的威胁，还会对发电厂的正常生产运行及效益等造成一定的影响。

2 轴瓦温升过高的原因

(1)机组的润滑油品质不达标，如有机械杂质、黏度不合格等，造成轴瓦温升过高。

(2)安装的机构组件在装配过程中间隙过小、紧凑，导致摩擦增大，温升过高。

(3)机组高负荷运转后，轴瓦磨损，摩擦增大，导致高温。

(4)润滑油油量不足或者油压过低，使轴瓦的冷却不够，大量的热量无法及时散出导致温升过高。

(5)轴瓦的制造质量问题，如巴氏合金材质有问题等，造成乌金表面有气孔、夹渣、线性脱壳等。

(6)轴瓦设计存在问题。

3 案例

某新建电厂发电机轴瓦为四瓣可倾瓦，具体结构见图1。该机组在第一次冲转过程中，当转速达到2 200 r/min时，发电机汽、励两端轴瓦温度快速升高，升到137 ℃时触发机组保护值跳机，然后温度继续升到153 ℃后回落。

针对此现象，现场对发电机轴瓦进行解体检查，发现油盒油腔内部存在沙子、密封胶等杂质，高压油进油口处存在金属碎屑，瓦块表面存在研磨痕迹。根据以上检查情况，分析因为油质不合格，导致轴颈与瓦块存在研磨情况；沙子等杂质堵塞油口，导致进入轴瓦油量不足，无法进行有效冷却。待现场处理后重新启机观察，对发电机两个轴瓦进油量进行监测，并对标制造厂的设计要求。

1.定位销；2.止动销；3.限位螺钉；4.自锁锁片；5.支撑块6.垫片；7.螺钉；8.瓦块；9.油盒；10.螺栓；11.把合螺栓

机组再次启机冲转，当转速达到3 000 r/min时，温度升至127 ℃，再次触发保护值引发机组跳机，发电机汽端轴瓦温度升到130 ℃后开始回落。虽然轴瓦温升较之前有放缓向好趋势，但温升仍不满足机组正常运行要求。

根据第一次拆卸检查情况，现场提出了导致轴瓦温升的可能原因及下一步检查处理方向：

(1)油盒进油口径过小，导致润滑油量不够，要求对油盒进油口进行扩孔径处理。

(2)轴瓦与轴颈间隙太小，导致无法形成有效油膜，要求对瓦块进行加工，增加油楔。

(3)怀疑轴瓦安装过程中受到巨大外力，导致轴瓦变形，使得轴瓦与轴颈间隙不满足设计要求，无法形成有效油膜。

(4)安装问题，导致轴瓦与轴颈不同心。

(5)设计问题。

针对以上存在的疑问，现场对轴瓦及安装尺寸进行了全面检查。检查项目如下：

(1)轴瓦扭度测量

现场发电机轴瓦扭度测量详见下图2和表1。

图2 轴瓦扭度测量示意图

表1 轴瓦扭度测量记录表

(2)瓦块自由度检查

现场发电机轴瓦瓦块自由度检查详见下图3和表2。

(3)轴瓦内孔、外圆尺寸测量

现场发电机轴瓦内孔、外圆尺寸测量详见下表3。

(4)瓦块厚度测量

现场发电机轴瓦瓦块厚度测量详见下图4和表4。

(5)瓦块曲率测量

现场发电机轴瓦瓦块曲率测量详见下图5和表5。

图3 轴瓦自由度检查示意图

表2 2#轴瓦瓦块活动度检查记录表

表3 轴瓦内孔、外圆尺寸测量表

图4 轴瓦瓦块厚度测量示意图

表4 瓦块厚度测量表

图5 轴瓦瓦块曲率测量示意图

表5 1#、2#轴瓦瓦块曲率测量记录表

注：表中瓦块编号原则，从汽轮机端向发电机端看，旋转方向为逆时针，从左上方开始，顺着旋转方向，1#轴瓦瓦块编号依次为5#、6#、7#、8#，2#轴瓦瓦块编号依次为1#、2#、3#、4#。

(6)瓦块安装间隙测量

轴瓦安装间隙测量方式说明：将下半轴承座就位，将下半轴瓦安装到下半轴承座上，再安装上半轴瓦，将上下半轴瓦把紧，此时测量上半轴瓦内瓦块背部曲面最高点距离轴瓦内孔的间隙；然后再将上半轴承座安装到位，并与下半轴承座把合牢固，重新测量上半轴瓦内瓦块背部曲面最高点距离轴瓦内孔的间隙，详见下图6和表6。

图6 轴瓦瓦块曲率测量示意图

表6 2#轴瓦瓦块1、4安装间隙测量表

注：本检查记录表中瓦块编号原则，从汽轮机端向发电机端看，旋转方向为逆时针，从左上方开始，顺着旋转方向，1#轴瓦瓦块编号依次为5#、6#、7#、8#，2#轴瓦瓦块编号依次为1#、2#、3#、4#。

通过检查结果看，安装尺寸符合厂家要求，且轴瓦不存在变形情况，进入发电机轴瓦油量满足设计要求，但轴瓦自由活动存在受限现象。

针对在检查过程中发现的情况，厂家最终给出答复：

(1)不建议对油盒油孔进行扩孔处理。因为油孔与轴颈存在一定的距离，且距离较大，设计本意就是在此处形成节流，可以形成一定油压，使润滑油直接喷到轴颈上，以进行冷却。如扩孔，会导致油压下降，润滑油无法有效喷到轴颈上去，且扩大油孔会对各个轴瓦进油量有影响，需重新计算分配每个轴瓦的进油量，工作量大，且不能满足现场工期。

(2)不同意在瓦块上增加油楔，因为此举可能导致轴瓦刚度下降满足不了机组运行要求，可能会对整个轴系产生影响。

(3)虽然测量数据与标准值存在一定的偏差，但考虑到现场测量手段存在误差，从现场反馈看，安装数据满足设计要求。

(4)轴瓦瓦块自由度存在受限现象。设计人员重新审查轴瓦图纸相关尺寸，发现限位螺钉长度和限位孔深度存在问题，导致瓦块在限位螺钉处活动自由度受限，无法满足机组正常运行要求，建议现场对限位孔加深6 mm或对限位螺钉加工短3～4 mm。

根据厂家回复，现场为了防止限位螺栓过短导致瓦块脱落，避免破坏限位螺钉端部球面影响瓦块活动自由度，决定对限位孔加深6 mm。处理完毕后，机组重新启动，轴瓦温度满足设计要求。

4 结论

参考以上现场实际案例，告诉我们轴瓦在设计过程中，应详细考虑各方面因素，并经过其可行性的严格验证。在制造、安装过程中，应严格按照图纸进行。在机组启动前，应严格遵循相关规程。出现问题后要详细查找原因并认真听取厂家专业意见，避免出现更严重的后果。