汽輪機軸瓦燒損的原因分析及處理
摘 要：軸承作為汽輪機的重要部件，汽輪機運行中軸瓦磨損問題是最常見、故障發生頻率最高的區域之一，本文通過新設計機型，在投產初期出現軸承燒損問題的原因進行分析，
關鍵字：可傾瓦軸承、燒損、潤滑
一、引言
某發電有限責任公司裝機為2X660MW超超臨界發電機組，汽輪機採用東方汽輪機廠生產的超超臨界、一次中間再熱、四缸四排汽、雙抽可調整式汽輪機。汽輪機型號為CC660/605-25/1.0/0.375/600/600，該機型為我國自行設計的首台超超臨界供熱機組。該汽輪機高壓內缸採用緊湊圓筒形汽缸，
自2015年試運開始，汽輪機#2瓦多次在機組停運過程中瓦溫升高甚至燒損。
二、汽輪機可傾軸瓦形式
本汽汽輪機組#1、#2號軸承採用可傾瓦滑動軸承，如圖1所示。軸承由1個鋼制的軸承外殼和6個澆有軸承合金的可傾瓦組成，可傾瓦依靠調整墊片厚度可作徑向調整，可傾瓦工作時可隨轉速、載荷及油溫變化而自由擺動，在軸頸四周形成多油楔，保證運行中較高的穩定性。。潤滑油來自潤滑油系統，通過軸承箱底部的油管供給，
三、軸瓦燒損情況及經過
2015年#2機組開始試運，在機組停運過程中發現#2瓦溫在轉子惰走至1000rpm時升高，揭瓦檢查#2瓦擦傷燒損。
2015年7月30日00:40，#2機負荷380MW,00:46汽輪發電機組因電氣原因跳閘，#2汽輪機ETS保護動作正常，主汽門、調門關閉正常，
圖2為#2機停機過程中軸瓦溫度變化曲線，從圖上可以看到，00:40#2機組在掉閘後#1、#2軸承溫度都有小幅上升後，隨轉速的降低而下降；00:56轉速降至1288r/min時#1軸承瓦溫度開始並且波動上揚。01:10轉速降至493r/min時#1軸承瓦溫度超過100℃，立即進行了破壞真空的操作；01:19機組轉速95r/min#1軸承瓦溫測點3達到峰值133℃。該點溫度從超過121℃到下降回121℃歷時3分鐘，過程中軸振無明顯變化，轉速到零盤車正常投入，電流較以往無明顯增大。8月7日翻瓦檢查#1軸承，發現#1軸承下半烏金碾傷，見圖3，深度約0.25-0.30mm，烏金與底胎粘合良好，屬輕度五金表面碾傷，進行了更換瓦塊處理。
四、軸瓦燒損原因分析
通過圖2可以看出，機組打閘瞬間#1、#2軸承溫度上升，可以看出在機組再掉閘瞬間，#1、#2軸瓦應受到了某方面來的衝擊力，時軸瓦短時受力升高，引起溫度上升。在轉速低於1500rpm以上後，#1軸瓦溫度的波動上升，基本上可以判定油膜破裂造成軸瓦冷卻不好甚至出現局部幹摩擦，時軸瓦溫度上升。所以分析#1、#2軸瓦在打閘瞬間的衝擊力和低轉速下軸瓦油膜破裂的原因就成了解決問題的關鍵。
1、#1、#2軸瓦在打閘瞬間的衝擊力
本機組設計為全周進汽節流調節，高壓缸為圓筒雙側下進汽結構，參看圖4。汽輪機#1、#2軸瓦為高壓轉子軸瓦，其中#1瓦在高壓排汽側、#2瓦在高壓進汽側。
從圖4可以看出，機組正常運行時，高壓缸進汽從高壓缸下部的兩根進氣管進入高壓進汽室，每股進汽對轉子產生一個向上的徑向力F1、F2,這兩個力的方向相同，所有機組正常運行中，轉子會收到一個向上的托舉力F1+F2。在機組打閘主汽門關閉後，由於蒸汽瞬間消失，F1、F2消失，轉子在重力作用下向下運動，使軸瓦瞬間受力增加，表現出了軸瓦溫度升高。右因為次進汽方式為高壓缸進汽方式，所以#1、#2瓦表現較為明顯。
2、低轉速下軸瓦油膜破裂的原因
從圖2可以看出，在轉速低於1300rpm是，#1、#2軸承溫度開式上升並震盪波動，分析其主要原因為潤滑不足。產生潤滑不足的原因有二。
第一：#1、#2軸承設計載荷較輕，造成瓦塊油膜建立的轉速升高，當轉速從額定轉速降低至1300rpm時，實際已經進入油膜建立的臨界區域，因油膜不穩或局部破壞使軸瓦潤滑惡化，軸瓦金屬溫度波動，致使機組停運過程中在低轉速時發生低速碾瓦現象，是導致軸承磨損的直接原因。
第二：設計潤滑油量偏小。潤滑油量偏小進一步加劇#1、#2軸瓦在低轉速潤滑惡化的程度不能形成良好穩定的油膜與油楔，是導致軸承磨損的另一個原因。
五、軸瓦燒損的處理措施及效果
1、經過揭瓦檢查，對磨損嚴重的下瓦塊進行了更換處理，對磨損不嚴重的的瓦塊進行了修研處理。
#1～#4可傾瓦軸承的下瓦塊加裝的頂軸油如圖5所示，在可傾瓦軸承的下瓦塊中心沿軸向位置轉頂軸油供油孔，一端用絲堵堵死，另一端接供油管。為了保證可傾瓦塊能自由擺動，供油管另一端用高壓軟管與頂軸油供油管相連。在可傾瓦軸承的下瓦塊中心開設40mm×60mm油囊，形成靜壓油腔，頂軸油通過一φ4油孔進入油囊內，避免在啟動和停機過程中軸瓦與軸頸發生幹摩擦，保證軸瓦和軸頸不被損壞。
如圖6所示，2號機組檢修後於8月3日再次停機過程中，汽機軸承振動、溫度等參數均正常，由此證明處理措施有效，消除了軸瓦燒損的隱患。
過程中軸振無明顯變化，轉速到零盤車正常投入，電流較以往無明顯增大。8月7日翻瓦檢查#1軸承，發現#1軸承下半烏金碾傷，見圖3，深度約0.25-0.30mm，烏金與底胎粘合良好，屬輕度五金表面碾傷，進行了更換瓦塊處理。四、軸瓦燒損原因分析
通過圖2可以看出，機組打閘瞬間#1、#2軸承溫度上升，可以看出在機組再掉閘瞬間，#1、#2軸瓦應受到了某方面來的衝擊力，時軸瓦短時受力升高，引起溫度上升。在轉速低於1500rpm以上後，#1軸瓦溫度的波動上升，基本上可以判定油膜破裂造成軸瓦冷卻不好甚至出現局部幹摩擦，時軸瓦溫度上升。所以分析#1、#2軸瓦在打閘瞬間的衝擊力和低轉速下軸瓦油膜破裂的原因就成了解決問題的關鍵。
1、#1、#2軸瓦在打閘瞬間的衝擊力
本機組設計為全周進汽節流調節，高壓缸為圓筒雙側下進汽結構，參看圖4。汽輪機#1、#2軸瓦為高壓轉子軸瓦，其中#1瓦在高壓排汽側、#2瓦在高壓進汽側。
從圖4可以看出，機組正常運行時，高壓缸進汽從高壓缸下部的兩根進氣管進入高壓進汽室，每股進汽對轉子產生一個向上的徑向力F1、F2,這兩個力的方向相同，所有機組正常運行中，轉子會收到一個向上的托舉力F1+F2。在機組打閘主汽門關閉後，由於蒸汽瞬間消失，F1、F2消失，轉子在重力作用下向下運動，使軸瓦瞬間受力增加，表現出了軸瓦溫度升高。右因為次進汽方式為高壓缸進汽方式，所以#1、#2瓦表現較為明顯。
2、低轉速下軸瓦油膜破裂的原因
從圖2可以看出，在轉速低於1300rpm是，#1、#2軸承溫度開式上升並震盪波動，分析其主要原因為潤滑不足。產生潤滑不足的原因有二。
第一：#1、#2軸承設計載荷較輕，造成瓦塊油膜建立的轉速升高，當轉速從額定轉速降低至1300rpm時，實際已經進入油膜建立的臨界區域，因油膜不穩或局部破壞使軸瓦潤滑惡化，軸瓦金屬溫度波動，致使機組停運過程中在低轉速時發生低速碾瓦現象，是導致軸承磨損的直接原因。
第二：設計潤滑油量偏小。潤滑油量偏小進一步加劇#1、#2軸瓦在低轉速潤滑惡化的程度不能形成良好穩定的油膜與油楔，是導致軸承磨損的另一個原因。
五、軸瓦燒損的處理措施及效果
1、經過揭瓦檢查，對磨損嚴重的下瓦塊進行了更換處理，對磨損不嚴重的的瓦塊進行了修研處理。
#1～#4可傾瓦軸承的下瓦塊加裝的頂軸油如圖5所示，在可傾瓦軸承的下瓦塊中心沿軸向位置轉頂軸油供油孔，一端用絲堵堵死，另一端接供油管。為了保證可傾瓦塊能自由擺動，供油管另一端用高壓軟管與頂軸油供油管相連。在可傾瓦軸承的下瓦塊中心開設40mm×60mm油囊，形成靜壓油腔，頂軸油通過一φ4油孔進入油囊內，避免在啟動和停機過程中軸瓦與軸頸發生幹摩擦，保證軸瓦和軸頸不被損壞。
如圖6所示，2號機組檢修後於8月3日再次停機過程中，汽機軸承振動、溫度等參數均正常，由此證明處理措施有效，消除了軸瓦燒損的隱患。