骆建成
（广东拓奇电力技术发展有限公司，广州　510735）

　　摘　要：推力轴承温度超标的问题在各电厂时有发生，因推力轴承推力瓦块乌金温度高，使机组不能满负荷运行，给企业的经济效益和设备的安全带来威胁。本文介绍汽轮机推力轴承原理结构基础上，对推力瓦块温度超标原因进行了安装检修及运行等方面分析，并对东汽N60-8.83型汽轮机支持推力联合轴承推力瓦块乌金温度超标进行处理，供从事汽轮机运行、安装和检修的人员参考。

　　关键词：汽轮机；推力轴承；温度；分析；探讨

　　1.支持推力联合轴承的结构
　　汽轮发电机组的推力轴承主要作用是承受汽轮机转子在运行中的轴向推力，维持汽轮机转子和静止部件间的正常轴向间隙，因此推力轴承的正常工作是汽轮发电机组安全经济运行关键部件之一。推力轴承瓦块温度是推力轴承运行状态的一个重要参数，一但造成瓦块温度超标，乌金磨损烧坏，转子便会发生轴向位移，使汽轮机通流部分发生动静部件碰磨事故。虽然大型汽轮机采用高中压缸对头布置和低压缸采用分流式等措施以减小轴向推力，但轴向推力还是很大的。当工况变动、隔板汽封磨损间隙变大，特别是水冲击、甩负荷时，会产生瞬间轴向推力突增和反推力，从而对推力轴承提出进一步要求。
　　应用较广泛的推力轴承是密切尔推力轴承，这种轴承在推力盘上装有若干块推力瓦块，瓦块可以是固定的（用于小型机组）和摆动的（用于大、中型机组上）。推力轴承和支持轴承合为一体称推力――支持联合轴承。如图1及图2这种轴承结构，他在国产机组使用得较广泛。为保证轴向推力均匀地分配至各个瓦块上，选用球面支承轴承。轴承径向位置靠轴瓦外圆的垫块及其垫片来调整，轴向位置靠调整环1来调整，参看图1。支持推力联合轴承可以缩短机组轴向长度，但球面支承与球面座之间的球面加工工作量较大。

　　轴承的推力瓦块分为工作瓦片2和非工作瓦片3，各有十片左右。工作瓦片承受转子的正向推力，非工作瓦片承受部分负荷下可能出现的反向推力。瓦片利用销钉挂在其背面处分半的安装环10上。销钉与瓦片上的孔为较松的配合，瓦片背面有一条突起的肋，使瓦块可绕肋稍作转动，从而使瓦片2与推力盘7之间形成楔形间隙，建立液体摩擦。

　　为减少推力盘在润滑油中的摩擦损失，用青铜油封4来阻止润滑油进入推力盘外缘腔室中。油挡11用来防止润滑油外泄以及防止蒸汽漏入。
　　推力轴承前下部的支撑弹簧8支持着推力轴承的悬臂重量，以使支持轴承部分在轴颈全长上均匀受力。
　　润滑油从支持轴承下瓦调整垫片中心孔引入，经过轴承环形室，一路顺中分面进入支持轴瓦，另一路经过油孔A、B分别流向推力盘两侧的工作瓦片和非工作瓦片中去。Z后两路油分别经泄油孔C、D流回油箱，在泄油孔D上装有针形阀以调节润滑油量。
　　2.推力轴承工作原理
　　推力瓦块油膜形成原理与两平板间油膜形成原理相同。汽轮机静止时，推力瓦表面与推力盘表面平行，如图3（a）所示。当汽轮机转动时，推力盘带着油进入间隙，当转子产生轴向推力时，间隙中油膜受到压力，传递给瓦块，起初油压合力Q没有作用在瓦块的支承肩上，而是偏在进油口一侧，如图3（b）所示。合力Q与支承肩之间形成一个力偶，使瓦块偏转，形成油膜。随着瓦块的偏转，油压合力Q向出油口一侧移动，当Q力移至支承肩处时，瓦块才保持平衡位置，油楔中油压与推力盘上轴向推力保持平衡状态，如图3（c）所示。推力盘与推力瓦之间形成液体摩擦。

　　
　　（a）静止时推力盘与推力瓦表面平行；（b）合力Q与支承间形成力偶；（c）油压与轴向推力平衡，油膜形成
　　3.引起推力轴承温度超标的原因分析
　　3.1安装和检修方面
　　3.1.1推力轴承安装或检修后，其球面和瓦块经过了研刮，接触面积必须达到75%以上。但是由于加工、安装、检修时对质量标准不能严格执行，推力瓦球面研刮不好，轴承球面卡涩，不能自位调整；推力瓦块接触面积小，不能承受大的轴向推力。这是造成推力瓦块乌金温度升高的主要原因。因此安装、检修时对轴承球面必须进行研刮。
　　研刮前先将上下两半轴瓦组装好，在球面涂红丹粉，扣上球面瓦枕，使瓦枕结合面的螺栓稍吃力，然后活动轴瓦进行研磨。研好后拆开检查其接触情况，将高点刮去重新组装研刮，直至达到质量标准要求。推力瓦的研刮是在汽轮机转子就位后，组装好推力轴承，盘动转子使转子前后窜动，推力盘与瓦块接触，然后解体推力瓦检查接触情况是否符合质量标准要求，如不符合，应进行研刮。为了保证推力瓦的油膜形成，可在推力瓦块乌金面开油楔，油楔为扇形，面积宜超过瓦块面积的1/3，油楔深度由外缘0.30mm过渡至零。
　　3.1.2支持推力轴承组装时，上瓦和下瓦的垂直度不一致，上下推力瓦的吃力不均，运行时造成吃力大的一半温度升高，吃力小的一半温度较低。这种情况的原因大多是轴承结合面销子与销孔间隙过大，销子起不到定位作用，使上下两半推力瓦错口，造成推力瓦一半吃力一半不吃力。为保证推力盘与推力瓦垂直接触，推力瓦就位后，将转子推向工作瓦块工作位置，使工作瓦块全都吃力后再拧紧轴承结合面螺栓。螺栓紧好后需重新绞孔配销。
　　3.1.3支持推力轴承就位后出现低头和抬头现象时，不能用撬、砸等方法将轴承水平找正，这样会造成人为的水平假象。当汽轮机运行时推力增大球面仍会发生卡涩，造成推力瓦温度升高。轴承就位后，将轴承底部的调整弹簧进行调整，使轴承在自然状态下调平，这样当轴承重心发生变化时就能保证轴承的自位调整。绝不允许转子就位后再进行轴承水平的调整工作。
　　3.1.4推力瓦球面紧力的测量和确定值不准确，使轴承球面的紧力过大或过小。当紧力过大时，球面不能进行自位调整，紧力过小时容易引起球面窜动。推力瓦球面紧力的测量是用在球面上压铅丝的方法取得的，测量被压铅丝的厚度取哪一个厚度值是关键问题。如果取平均值的话，Z小值就有了紧力，所以取被压铅丝的Z小值是比较可靠的。对于球面瓦的紧力，制造厂一般规定为±0.03mm，根据我们多年的安装、检修实践，对温度较高的推力瓦，取负值要比取正值可靠。使球面有0.01～0.03mm的间隙，即使球面有点卡涩也能保证轴承的自位调整，不使推力瓦因球面紧力大发生卡涩，引起推力瓦的温度升高。
　　3.1.5推力瓦块和推力盘的平行度超标
　　轴承和轴颈的扬度不一致，致使工作瓦中某个区域的瓦块温度偏高，当轴颈前扬值大于轴承前扬值较多时，由于上半瓦块承受的推力大于下半瓦块，会造成推力工作面上部瓦块温度高于下半瓦块温度。反之，下半瓦块承受的推力大于上半瓦块，下半瓦块温度高于上半瓦块温度。
　　3.1.6推力间隙不符合设计技术标准
　　因测量原因或轴承窜动错位，推力间隙偏小不符合设计技术要求，致使润滑油流量不够，油膜形成不好，瓦块乌金温度偏高。
　　3.1.7推力瓦块本身的摇摆度不够
　　由于挡油环的制造、推力瓦块与悬挂销子配合间隙不够等原因造成推力瓦块随转子转动时，挡油环的凸肩处靠死而不能灵活转动，破坏油膜的正常建立，导致推力瓦块和推力盘之间形成少油膜或接近干摩擦的运行状态，导致瓦块乌金温度较高。
　　3.1.8支持推力联合轴承油封环间隙调整不当
　　支持推力轴承内有四道油封环，由于油封环间隙调整不当，运行中出现油封环靠着汽轮机转子造成支持推力轴承球面不能在运行过程中灵活自位，导致部分推力瓦块承受的轴向推力较大，乌金温度偏高。
　　3.2运行方面
　　3.2.1运行中由于机组振动、膨胀不均及操作不当等原因，造成汽封、阻汽片磨损，使间隙增大造成级间漏汽增大，轮盘及汽封凸肩上承受的轴向推力增大，推力瓦因超过了能够承受的推力，推力瓦温度就会升高。因此运行人员要严格按规程操作，保证汽缸法兰加热时上下缸的温差，转子和汽缸的胀差，以及振动值在标准范围之内。在安装、检修中，要保证汽封、阻汽片及通流部分的间隙符合质量标准。
　　3.2.2运行中由于叶片结盐垢，汽流通过隔板及叶片的压降增加，工作叶片的反动度也随之增加，作用在转子轮盘、叶片上的轴向推力增大，推力瓦块承受的推力大于设计值，推力瓦块乌金温度就会升高。这种情况可以通过监视段压力的变化来确定，此时监视段压力偏高，监视段压力的变化一般不大于15%，如大于15%时应停机处理。叶片结垢严重时，可以通过降负荷利用减温水进行清洗。同时要加强化学除盐水的质量管理。
　　3.2.3机组真空降低和转子动叶片进出侧磨损，都会使转子上的轴向推力增大，引起推力瓦块乌金温度的升高。当真空降低时，汽缸排汽温度升高，转子末级叶片的反动度作用增大，使轴向推力增大。因此提高机组的真空度也能降低推力瓦块乌金温度。
　　3.3其它方面
　　3.3.1由于基础下沉使汽轮机转子的扬度及汽缸的水平发生变化。当推力轴承的自位调整量达不到扬度变化的要求时，推力轴承的上瓦块或下瓦块乌金温度就要升高。对于这种情况只有通过调整汽轮机转子的扬度和汽缸的水平来解决。
　　3.3.2汽轮机转子的动静叶片制造加工存在缺陷，设计的轴向推力与实际制造加工的轴向推力相差较大。叶片的反动度大承受的轴向推力就大。推力瓦块必将因推力大而温度升高。减少汽轮机转子的推力，可以用加大轮盘平衡孔和平衡活塞以及改变动叶片的反动度的方法来解决。从安全、经济上看，采用改变叶片的反动度来降低汽轮机转子上的推力比较可靠，但是必须经过严格计算。
　　3.3.3热工表计、测量元件的误差造成推力瓦温度升高的假象。当发现推力瓦温度升高后，首先应检查表计、线路、测温元件是否正常，以免盲目停机检查，造成不必要的经济损失。
　　4.韶关仁化煤矸石电厂东汽N60-8.83型汽轮机支持推力联合轴承推力瓦块乌金温度超标处理情况
　　机组运行中推力轴承瓦块乌金温度高的缺陷是很难处理的，有的机组工作面推力瓦个别瓦块温度超过100度，超过允许范围，但是由于无法处理，只好长期带病运行生产。
　　4.1机组缺陷
　　2012年1月18日，该机组在负荷59.5MW，推力轴承工作面各瓦块乌金温度偏差很大，Z高温度点为#2瓦块达99℃，Z低点为#9瓦块只有42℃，彼此温差57℃。
　　运行参数如下：负荷59.5MW推力轴承工作面各瓦块乌金温度（单位：℃）

表1

　　2012年3月20日，该机组推力轴承工作面各瓦块乌金温度整体升高，Z高温度点为#3瓦块达97.6℃，Z低点为#4瓦块79.3℃，彼此温差18.3℃。
　　运行参数如下：负荷50.1MW推力轴承工作面各瓦块乌金温度（单位：℃）

表2

　　4.2处理过程方法
　　4.2.1推力盘检查
　　经测量推力盘的瓢偏值符合设计技术要求，瓢偏值为0.01mm；对推力盘用刀口尺检查，平面平整度良好；推力盘表面有轻微刮痕，对此进行修磨平整。
　　4.2.2轴承体球面及球面座的检查
　　经过涂红丹对轴承体球面、球面座的接触面检查，接触面积大于75%，符合东方汽轮机厂技术要求；对球面紧力进行测量调整，在标准范围内。
　　在标准研磨平板上组合轴承体，插上定位销子及紧固结合面螺栓检查发现上下半轴承体错位，偏差约0.40mm，解开后发现上半轴承体右侧定位销孔加工粗糙，内孔壁光洁度差，且定位销插入深度较浅。把推力轴承的定位销孔重新加工，定位销的插入深度加大，重新定位铰孔及配置定位销。
　　4.2.3推力工作瓦块检查处理
　　分别取下各瓦块后，发现工作面推力瓦块磨损严重，并有划伤现象。本次大修决定更换工作面上的全部推力瓦块。在研磨平板上使用百分表测量各个新瓦块厚度，检查巴氏合金表面，不能有气孔、缩松、脱壳等缺陷。根据测得数据，Z厚瓦块厚度值40.06mm，Z薄瓦块厚度值40.00mm，瓦块之间Z大厚度差0.06mm超过标准要求（按要求瓦块间厚度差不大于0.02mm）。推力瓦块检修要保证瓦块接触面积和瓦块间厚度差都要符合要求。对各个瓦块分别在平板上进行红丹法研刮，使接触面积达到不小于75%后，使用百分表重新测量各个瓦块厚度值，Z厚瓦块厚度值40.04mm，Z薄瓦块厚度值39.99mm。以厚度为39.99mm的瓦块为基准，对厚度大于39.99mm的瓦块采用锉刀锉背面的铜肋筋面的方法，使瓦块间的厚度差值为0.01mm。把支持推力轴承全部装配完毕后，将汽轮机转子推向发电机端，使推力盘与推力瓦块相接触，盘动转子2～3转后，将支持推力轴承拆卸，查看推力瓦块上的接触面积符合要求。
　　4.2.4推力间隙测量检查调整
　　支持推力轴承解体过程中，架设百分表测量推力间隙，反复测量3次，发现修前推力间隙只有0.29mm，远小于东方汽轮机厂设计标准0.40～0.45mm。待更换后的工作面各个新瓦块之间厚度差及重新组装支持推力轴承完毕后，将汽轮机转子推向发电机端，使推力盘与推力瓦块相接触，盘动转子2～3转后，将支持推力轴承拆卸，查看推力瓦块上的接触面积符合要求后，重新反复测量3次推力间隙，推力间隙只有0.25mm。根据汽轮机转子通流间隙图纸进行轴向定位后，通过对支持推力轴承工作面瓦块定位环精加工，厚度磨去0.16mm，把推力间隙调整为0.41mm。
　　通过一系列的检修处理，该机组2012年5月20日投运后带满负荷情况下支持推力轴承工作面瓦块乌金温度正常，较为明显的是各瓦块之间的温差大大的减小，能够保证机组满负荷安全稳定运行。
　　参考文献：
　　[1]庄肖曾高继鸣刘卫编著，火力发电厂高级工培训教材《汽轮机本体检修》，北京：中国电力出版社，1998.11；
　　[2]周礼泉.《大功率汽轮机检修》［M］.北京：中国电力出版社，1997；
　　[3]欧阳安主编.《火电厂汽轮机故障诊断分析处理与技术改造手册》卷、第二卷、第三卷、第四卷.银声音像出版社。

来源：《房地产导刊：中》2014年第5期