作者：潘卫东，李好林，赵乾
摘 要：黄岛发电厂#3机#2轴承在汽轮机启动带负荷后，轴瓦乌金温度超标升高并且随负荷变动而线性变化，非常敏感。通过调整改变汽轮机进汽方式，改变#1、2调门进汽方式，调整调门开度差，开启#3门，关闭#1门，将#1、3、4门投入运行，Z终解决了#2轴承乌金温度高无法带满负荷问题，探讨出一条不需要停机即可解决轴承温度高问题，取得很好的运行和经济效果。
关键词：轴承；干磨擦现象；调节阀；喷嘴进汽方式；负荷；承载过重；油膜减薄；油膜加厚；转子的位置；不平衡力
一、汽轮机结构概述
黄岛发电厂#3汽轮机为原苏联列宁格勒金属加工厂生产制造，型号为K－225－130－1型，单轴、三缸、双排汽、中间再热凝式汽轮机组。汽缸分为高压缸、中压缸、低压缸三个部分。从锅炉来的新蒸汽沿二根主蒸汽管道经机侧电动主闸门，自动主汽门分别通过导管进入高压缸四个调速汽门进入高压缸，排汽进入锅炉再热器进行一次再热，然后由炉再热器出来的再热蒸汽，再经过四根再热管道进入两个中压自动主汽门和装在中压缸上的四个中压调速汽门进入中压缸，中压缸排汽沿两根导汽管进入低压缸的中间部分，分两路排入凝汽器。
高压缸共有十二级，级为调速级，缸内设有四组喷嘴，分别被四个高压调门所控制，每个调门各控制一组喷嘴，该机组#1、#2、#3、#4调门对应的4个喷嘴组的喷嘴数分别为10、14、9和12，喷嘴数目有较大的差别。
表一 调速汽门控制喷嘴数
图一 高压调速汽门排列顺序（沿汽流方向看）
高压缸调节门是装在自身缸体上，通过蒸汽管道，输送到两个高压缸主汽门。由于蒸汽从２号轴承侧进入高压缸，故高压转子为左旋。
中压缸四个调门两个在上汽缸上，下部两个紧固在下汽缸上，中压转子共有十一个压力级。中压调速汽门排列顺序为：
图二 中压调速汽门排列顺序（沿汽流方向看）
二、轴承的结构分析
汽轮机组轴系共有九个轴承，汽轮机五个，其中#2轴承为支承推力综合轴承，发电机励磁机各两个。支承轴承#1-7号为椭园形轴承，#8、9为园筒形轴承，轴瓦材料为锡基巴氏合金。轴承进油孔设在侧面垫铁间，润滑油进入轴瓦后，顺时转动方向到轴颈上部，冷却轴颈，再到下部起润滑作用。为防止轴瓦转动，轴承均设有销饼，它一半装在轴瓦处园铣出的槽内，另一半嵌在轴承座结合面的凹坑中。
#2综合式推力轴承。推力轴承承受转子的轴向推力和限定转子的轴向位置，汽轮机串动过大，动静轴向间隙消失，甚至发生碰撞或磨擦，正常情况下，轴向推力的方向推向低压侧。推力轴承外壳与支持轴承铸为一体，支持轴承为球形瓦，球面的自调作用将保证各瓦块承担推力的均匀性。推力部分的重量由装在瓦下支持弹簧加以平衡，适当调整弹簧的紧力，便可使轴瓦保持正确的位置；转子上的轴向推力经过推力盘传给其前后的扇形推力瓦块，工作面与非工作面均为10块推力瓦块，推力瓦块的固定是用背后的销孔挂在支持环的销钉上，可以防止瓦块随推力盘转动。
推力轴承结构图：
图三 综合推力轴承结构图
表二 推力轴承测量：单位：毫米
三、存在的问题
#3机组小修完成后，机组按照启动计划正常启动，至3000转/分，各轴承振动和轴瓦温度无异常，但是带负荷2千瓦时，发现#2和#3轴承振动突然增大，#2轴承Z大到0.13毫米，打闸停机。
机组重新启动后，维持3000转/分，振动基本正常，检查并测量轴承振动和汽缸振动无异常后带负荷。
2006年7月3日9：30机组负荷150MW时，发现#2下瓦温度93℃；负荷167MW时，#2下瓦温度99℃，限定负荷150MW以下，轴承温度95℃，开启顶轴油泵后，瓦温降到93℃，维持运行。
说明机组在低负荷时，瓦温正常，但是随负荷的上升，瓦温随即上升，瓦温上升的趋势略滞后于负荷上升趋势，并随负荷变动而变动，较为敏感，负荷变化2MW，瓦温大约升高1℃，开启甲顶轴油泵，#2瓦乌金温度可以下降1.2℃，机组因此限定负荷150MW以下维持运行。
三、轴承瓦温高初步处理措施
为解决此问题，黄岛发电厂与山东电力研究院热能所专家，共同对轴承瓦温升高的原因进行了诊断试验，首先对轴承检修情况检查分析。
1、2005年11月，#3机大修中检查乌金无异常，发现#2轴径有磨损现象。
2、2006年6月#3机小修，检查轴承乌金，发现下瓦两侧磨干约有1/3，无脱胎现象，对干磨部位刮削处理，下瓦两侧油囊刮削增大，轴径沟痕清理打磨完成后装复。
3、两次检修轴承各部位测量的数据，见表三。
表三 轴承各部位测量值：单位：毫米
4、对发电机碳刷接地等装置检查，重点检查#1轴径处转子接地碳刷，临时增加一路电阻值0.05欧姆的接地线，测量电压和电流值较小，轴瓦温度没有明显变化。
四、改变进汽方式与轴承温度之间的关系试验
黄岛电厂#3机组配汽方式为：正常运行时，阀门开启顺序为#1→#2→#3→#4顺序开启，采用滑压运行的方式，负荷130-150MW时，#1、2调门的开度50%左右，在高负荷段190-225MW时，#1、2高调全开，#3高调部分开启，#4高调满负荷且参数比较低时参与调节。见下图四
图四 阀杆升程曲线
来自锅炉的高压蒸汽通过高压调门，进入高压调节级作功时，会对调节级动叶片产生汽流力的作用。当调节级均匀进汽，汽流力均匀的分布于整个圆周，转子能够自平衡；但当采用喷嘴进汽时，调节级部分进汽，由于调节级水平方向上较大的不平衡汽流力的影响，转子轴心位置发生变化，在机组的轴承处产生附加载荷，改变轴承静动特性，靠近调节级的高压转子#2轴承受到的影响Z大，出现振动异常、瓦温升高等异常现象。
2006年7月7日上午，对汽轮机进汽调节的方式进行试验，通过调整改变汽轮机进汽方式，使#2轴承乌金温度恢复到正常运行状态。原运行方式为#1、2喷嘴调节，它们全部分布在汽轮机的上缸，这时开启#3门，逐渐关闭#1门，改变调节阀喷嘴进汽方式，#2轴承下瓦乌金迅速降到80度，直到正常温度60度左右，机组汽缸膨胀，上下缸温差没有任何变化。机组满负荷后运行正常，消除了#2轴承温度高这一缺陷。
表四 在负荷不变的情况下的试验表
表五 切换调门直至带满额定负荷后轴瓦温度之间关系试验
原运行方式为#1、2喷嘴调节，它们全部分布在汽轮机的上缸，这时开启#3门，逐渐关闭#1门，改变调节阀喷嘴进汽方式，调整调门开度差，运行方式改为#1、3、4门参与调节。由此分析，#2轴承乌金温度高的原因是受到不均衡外力的作用，该轴承负载过大，使得建立起来的油膜减薄，从而引起轴瓦乌金升高。
轴承在运行过程中，在润滑油通畅的情况下，如果承载过重，则油膜减薄，容易破裂造成轴径和轴瓦间干磨擦，乌金温度升高；如果承载过轻，则油膜加厚，容易发生轴承振动大。因此，汽轮机的Z佳运行方式就是使轴承油膜适度，即不厚也不薄。
通过以上的分析，黄岛电厂#3机的进汽方式对转子的位置有一个不平衡力，使得轴径与轴瓦乌金无法建立起来油膜，轴径与轴瓦乌金发生干磨擦现象，乌金温度升高。一般情况下需要停机处理，解决的方法有：
（1）减小#2瓦承载，减小轴承比压。轴承比压P=P1/λD P1为轴承载荷，λ为轴承长度，D为轴承直径。根据油膜压力比较，该轴承比压较高，对轴瓦低部垫铁降低0.20-0.30mm。
（2）增加轴瓦进油，改变原有的进油节流孔，扩大进油量。
（3）重新分配进入推力瓦和支持瓦的进油量。
（4）检查轴瓦接触角，油海径向形态修刮为抛物线形状。
（5）减小轴瓦顶部间隙，增大瓦口间隙。
但这些措施改变轴瓦的结构形式，工作量大，检修费用高、不容易操作。因此，通过改变调节阀喷嘴进汽方式来降低轴承乌金温度，不需要停机即可解决处理好，是一项简便易于操作的新技术。
五、效果和结论
黄岛发电厂#3机#2轴承在汽轮机启动带负荷后，轴瓦乌金温度升高并随负荷变动而线性变化，非常敏感。按照此调整进汽方式方法改进后，#3瓦温度由Z高温度99℃，降到60℃左右安全稳定运行，轴承振动也没有异常现象，Z终解决了#2轴承乌金温度高无法带满负荷问题，机组恢复到正常运行状态，彻底得到了很好的解决。
这次处理并彻底解决#3机#2轴承乌金温度高问题，探讨出一条不需要停机即可解决轴承温度高问题，黄岛发电厂在全省20万千瓦机组等级，这一技术难题上创出了一条新路子，可以在同型号机组以及在解决轴承温度高问题上予以推广和应用。
实践证明，该调整方法简便易于操作，节约了大量人力和检修费用，减少一次停机消缺费用（开停机燃油费约30万元，停机48小时抢修费用），取得非常明显的经济效益。
