汽轮机#4轴承瓦温偏高分析与处理
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摘 要：本文对机组调试、运行过程中汽轮机#4轴承瓦温偏高的问题进行了具体分析，并对相应的解决处理方案进行论述。
关键词：汽轮机 瓦温偏高 分析 处理
前言
由国内生产的350MW汽轮机，型号为N350-17.5/538/538，是为巴西项目制造的60Hz亚临界机组。本机组是单轴、两缸两排汽、一次中间再热凝汽式汽轮机。汽轮机低压转子前后支撑轴承（对应编号为：#3、#4轴承）采用由垫块支撑的具有自位功能的可倾瓦轴承，具有径向调整和润滑性能。可倾瓦轴承设计为四个瓦块，上下各有两个瓦块。机组自2010年12月底正式投运以来，#4轴承瓦温一直处于偏高运行状态，最高温度为92℃左右。
1、#4轴承瓦温高导致异常情况
巴西当地时间 2011年 3月 17日凌晨 4:05左右，运行人员发现#4 轴承：#1测点温度 为133.8℃；#2 测点维持 86.64℃未发生变化；回油温度 57.2℃，比正常运行值高 0.8℃；振动值 119/106μm 。就地检查#3 轴承座内（#4轴承布置在#3 轴承座内）振动正常且无异音。经检查热控温度测点显示正确后，为保证机组安全决定打闸停机。机组在打闸惰走过程中，当转速降到 812r/min 时，#4 轴承#1测点温度突然上升到 186℃，#2测点突然上升到 180℃ ，然后下降。在此后转速继续下降的过程中，#4轴承两测点均又发生了三次升温反复，但均未超过 150℃。。
2011年 3月 22日下午 4点左右，在间歇停盘车的情况下，打开#3 轴承座，取出#4轴承上半检查，发现上部左侧瓦块出油侧有两处明显乌金脱落。其中调端乌金脱落面积约为15×15 mm2，最深 4mm 左右；励端乌金脱落面积约为 25×40 mm2，最深4mm 左右；且乌金脱落处轴瓦母材处呈明显蜂窝状。轴颈有轻微划伤。
2011年 3月 28日下午 2点左右，翻出#4 轴承下瓦，发现下瓦两个瓦块均有较浅的沟槽，沟槽最深大约 0.2mm，瓦块上均有一层被擀平的乌金， 部分乌金被擀到顶轴油孔和顶轴油囊处。
2、初 步 原因分析
从现场实物分析认为，直接原因是由于瓦块存在浇铸质量问题，在运行过程中由于#4轴承运行工况比较恶劣导致上瓦部分乌金脱落，脱落的乌金被带入下瓦，造成轴瓦油膜被破坏。在转子的挤压下乌金碎屑被压成一层很薄的乌金片粘在下瓦表面，使转子和下瓦造成干磨，并使下瓦瓦温短时间内迅速升高。
为排除是否因油质清洁度而引起的问题，在机组停运后随即进行了油质取样化验工作。化验结果显示在合格范围内。由此将油质问题排除在外。
将#4轴承有关资料提供给厂家后，设备厂家意见认为：轴瓦本身不存在制造质量问题。造成轴瓦损坏的原因安装是轴瓦的顶部间隙过大，造成运行过程中的“拍瓦”，乌金疲劳损坏后脱落。经核实安装时的技术记录，轴瓦安装间隙控制在技术要求范围内。
由于意见存在分歧，问题产生的最终原因没有最终定论。
3、第一次处理方案
为保证机组的尽快投运，暂时搁置原因分析，对#4轴承采取了以下处理方案：
更换#4 轴承全部 4 块瓦块；对#4轴承进行全面的检查和检修。
修复轴颈上的轻微划痕。
清理#3 轴承座及大机主油箱，并进行油质过滤。
为确保#4轴承瓦块更换过程中的安全和质量，专门编制了《#4轴承瓦块更换技术方案》和相关安全措施。
参照厂家图纸，依据以往的安装经验对#4轴承进行了全面的检查，主要包含：瓦块进油楔口尺寸是否符合要求；正常运行时瓦内应保持一定的油压的螺塞是否安装；支持弹簧和轴瓦温度测点安装的位置是否正确等等。
4、#4轴承温度继续偏高
#4轴承更换新的瓦块重新开机后，轴承瓦温偏高的问题还是未能彻底解决。机组在运行过程中，#4轴承瓦温还是一直偏高，多次超过100℃（该支持轴承瓦温报警值：107℃，跳机值：113℃），这样给整个机组安全运行带来了很大的安全隐患。为了防止#4轴承再次出现问题，长时间耽搁机组的连续运行，不得已又重新购置了一套#4轴承瓦块备品。
另外，由于业主运行人员的操作原因，机组多次启停，更增加了机组的安全运行风险。
2011年7月8日1: 30汽轮机冲转时，在1500rpm临界转速时，#4轴承实时温度最高达到103℃；转速升到2650rpm时，#4轴承温度最高仍然有103℃，启动直流油泵并联运行后温度仅降低至99℃，考虑瓦温太高，进行打闸停机。随后再次挂闸冲转，机组在临界转速时#4轴承温度最高为102.5℃，达到3600rpm及带负荷过程中#4轴承温度在93℃～94℃之间。
2011年7月8日17: 50汽轮机冲转，#4轴承温度最高为100.8℃，达到3600rpm及带负荷过程中#4轴承温度在93℃～94℃之间。
本次记录数据大于以往历次开机同类数据。
5、第二次处理方案
为了彻底解决#4轴承瓦温偏高的问题，确保机组的安全正常运行。决定利用2011年8月份机组进行性能试验前的停机消缺时间（初步计划为15天）对#4轴承瓦温偏高问题进行彻底处理。
首先对历次开机启动及运行过程中的相关数据进行了仔细研究和分析，发现：在历次机组启动过程中，#4轴承右侧瓦块温度（#1测点）在汽轮机升速过程中的升温明显比左侧瓦块（#2测点）要快，最高温差可达到30℃。达到3600rpm及带负荷过程中温差约6℃～9℃；汽轮机其余轴承在整个升速过程中的最大温差7℃。
为降低#4轴承瓦温偏高问题，与设备厂家进行了积极的联系分析，初步判定瓦温高的主要原因是由于#4轴承承载力偏大。经过充分的讨论，确定了#4轴承处理方案。
首先，通过降低#4轴承标高来减小#4轴承的承载力；经计算，将#4轴承标高下调约0.09mm，其他轴承标高不变。下为#4轴承标高调整前后各轴承的支反力：
轴承号 调整前反力（KN） 调整后反力（KN） 变化值（KN） 变化百分比（%）
#1 119.5 119.65 +0.15 +0.1
#2 125.7 121.67 -4.03 -3.0
#3 238.4 246.4 +8.00 +3.0
#4 243.4 219.06 -24.34 -10.0
#5 266.9 290.15 +23.25 +8.0
#6 245.3 242.28 -3.02 -1.2
根据上述数据显示，下调#4轴承标高使整个轴系的轴承反力均发生变化，其中#4、#5轴承反力变化量较大。承载力高低与瓦温呈线性正比关系，结合现场日常运行时数据知，#4瓦温最高为105℃，承载力降低后能减低瓦温；而#5瓦温运行时较正常，最高为68℃，承载力升高后瓦温升高能在合理且可控范围内。
同时，增大#4轴承进油节流孔孔径。经现场分析，将#4轴承节流孔孔径扩大1mm，其他节流孔不变，此时#4轴承进油通流面积将比原来增大5%，而对发电机#5、#6和汽轮机#1～#5轴承进油通流面积几乎可以忽略不计，由于正常运行过程中，#4轴承回油观察窗油流相对#3和#5轴承明显较少，增大进油量能降低瓦温。
另外，通过分析运行数据发现，#4轴承两测点运行温度偏差近30℃，采取将轴承下半中心向左平移0.03mm方案，此举意在使轴颈与瓦块之间建立起均匀油膜，使得油流均匀流畅的对轴瓦进行冷却，一定程度上会起到降低瓦温效果。
现场按照上述处理方案对#4轴承进行相关的检修处理工作。制定了专门的安全技术措施并严格按照执行。在进行轴承拆卸过程中，对轴承紧力、顶隙、油挡洼窝、油封环间隙进行全面的检查和对比分析，并对轴承内部润滑油和顶轴油管路、接头进行了认真检查清理，不放过任何一个细节，确保检修工作一次成功。
6、结论
2011年09月25日，汽轮机冲转至3600rpm过程中，#4轴承瓦温最高为83℃，机组满负荷运行过程中，各轴承瓦温均未超过90℃。由此可见第二次的分析处理方案是切实可行的，是科学客观的。通过近一年的对机组#4轴承瓦温偏高的问题的分析处理和解决，也证明了对待机组调试运行中出现的问题只要以科学、实事求是、严谨的态度去分析研究，最终会找到解决的方案。
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