330MW汽轮机推力瓦温度高原因分析及处理

330MW汽轮机推力瓦温度高原因分析及处理

王其军

（国家电投集团河南电力检修工程有限公司，河南 开封 475000）

摘 要：某火电厂330MW汽轮发电机组于2014年8月A级检修后启动正常，在并网发电增加负荷的过程中，推力瓦温度升高超过报警值，临近跳机值，负荷只能保持在150MW以下无法增加，不能满足机组满负荷运行。本文针对这一问题进行详细的分析，提出解决方案，达到机组满负荷运行时推力瓦的温度降低到报警值以下的目的。

关键词：汽轮机；推力瓦；轴向推力；轴向位移；喷嘴改造；负荷

某机组是东方汽轮机厂设计制造的 330/238-16.7/537/537，亚临界、一次中间再热、三缸双排汽、单轴、两级可调整供热抽汽凝汽式汽轮机。该机组的推力轴承为活支可倾瓦块型，带有球面轴瓦套，依靠球面的自位能力保证推力瓦块载荷均匀。工作推力瓦和定位推力瓦各11块，分别位于转子推力盘前后两侧，承受轴向推力，成为轴系的相对死点。本次机组检修为计划性A级检修，2014年8月23日开工，2014年10月13日机组第一次并网，检修中配合东方汽轮机厂家进行高压喷嘴改造、低压进汽分流环改造、低压轴封供汽改造、汽封改造等工作。在机组启动并网带负荷阶段出现了汽轮机推力瓦温度偏高，影响机组带满负荷的情况，为此特别重点进行整理分析论证。

1 事件过程

2014年10月12日16：00，机组检修后启动冲转至3000rpm，各项指标正常。13日01:20，机组并网带负荷，轴向位移开始增大，推力瓦工作瓦块#3、#4、#5的温度开始爬升。14日，机组带负荷至107MW。轴向位移增大明显，推力瓦工作瓦块#2、#3、#4、#5的温度分别是81.51、97.56℃、97.96℃、98.36℃。其余各瓦块温度正常（低于70℃），各支持轴瓦振动正常。

10月15日，机组带负荷150MW，轴向位移最大0.57mm，推力瓦工作瓦块#3、#4、#5的温度分别达到95℃、97℃、98℃。集控运行通过各种调整手段进行调整，瓦块温度变化不明显。16日，决定将推力瓦温度保护指令暂时解除，做超保护试验。试验过程中当负荷增加至260MW时，#5瓦最高达108℃，同时#11号瓦温度达到101℃。轴向位移最大值0.70mm，各轴瓦振动正常。试验完毕后，负荷降至150MW以下，热控保护投入。

10月23日，停盘车、润滑油，解体推力瓦检查。26日晚，推力瓦处理完毕，27日机组启动，10:30开始带负荷，修后轴向位移重新定位，（基准点改为转子向后靠死推力瓦工作面为零位）。17：05负荷280MW时，轴向位移最大为0.20mm推力瓦工作面各瓦块温度#2瓦块为90.85℃，#11瓦块为95.44℃。

10月27日晚，因负荷不能继续增加，决定对高压进汽调阀的进汽方式进行调整，由原来的阀序4→3→2→1改为4→3→1→2，从而改变推力瓦的受力。未调整前，#9、#10、#11瓦块温度较高，调整后继续升负荷，随着负荷的增加，对称的#2、#3、#4、#5、#6、#7瓦块温度较调整前有了明显升高，而#9、#10、#11瓦块温度升高不明显，且瓦块温度趋向均匀，满负荷330MW时，11块瓦块有9个均在85℃以上，受力比较均，调整高压进汽的阀序起到了一定的效果。

28日10：45负荷330MW时，轴向位移最大达到0.27mm，推力瓦工作面各瓦块温度最高达到#2瓦块96.98℃，#11瓦块98.92℃，低于报警值以下。

2 原因分析

（1）从以上现象可以推断，机组带负荷后转子受到特别大的向发电机侧的轴向推力，最根本的原因是高压喷嘴改造造成的。

本次A修前，专家对机组做了性能测试，根据试验得出结论：机组调节级实际通流面积大于最佳经济工况的面积值，喷嘴组出口面积设计裕度偏大，从而导致调节级效率较低及高压调节阀的节流损失偏大，高压缸效率偏低。建议：东方汽轮机厂对喷嘴组进行改造，从而达到“减小喷嘴通流面积，减少高压调节阀的节流损失，提高调节级的效率，进而提高高压缸效率”的目的。东方汽轮机厂对此次改造制定方案，具体技术要求是：喷嘴组通流面积缩小，以降低喷嘴叶栅的高度为主，辅以减小导叶型线的安装角，从而减小导叶出口面积，实现提高调节级后压力，优化调节级速比，提高调节级效率，同时减少高压调节阀的节流损失。

分析一：从事件概述中描述的现象分析，证明转子异常受到向发电机侧的轴向推力，而且力量非常大。在机组运行带负荷期间，轴向随着机组负荷的增加，轴向位移变化明显，最大达到0.70mm左右。推力瓦在第二次解体检修后，机务与热控配合，重新确定了轴向位移的死点。方法是：在推力瓦组装后，轴承箱盖扣全箱的情况下，使用100T的千斤顶将转子顶死至推力盘工作面定零位。而后在机组带满负荷330MW时，轴向位移相对零位又向发电机侧移动了0.27mm左右。由此也进一步证明轴向推力随负荷增加也在不断的增加，而且推力非常大。

分析二：修后增大转子轴向推力的主要原因是高压喷嘴改造引起的。因高压缸通流采用反向布置，高压进汽经过喷嘴后对转子有一个向机头方向的反向推力，此设计可以平衡机组正常运行时向后的推力。但此次喷嘴改造后降低了喷嘴叶栅的高度，减小了导叶安装角，造成了喷嘴通流面积减小，进气量减少，进汽作用在转子叶片上的方向发生了改变，由原来的直吹变为现在的斜吹，作用力相对减小，降低了反向推力，相应增大了机组运行时向后的推力，引起推力瓦承受的负荷增大，负荷越高，瓦温越高。

（2）高压喷嘴改造是此次产生巨大轴向推力的主要原因，但是在不揭缸状态下无法解决。因此秉着可以实现消缺的原则，从其他因素去分析原因，尽可能降低推力瓦温度，达到机组满负荷运行的目的。

分析一：10月15日下午17：00，召开分析会后，决定尝试对推力瓦盖采用敲击的办法来改善球面瓦的自位的能力。经过对轴承盖进行不断敲击，推力瓦工作瓦块#3、#4、#5温度有所下降，但是随负荷增加#11瓦块温度上升明显。可以说明此方法虽然可以暂时改变球面的自位程度，个别瓦块温度的下降会引起其他瓦块的温度上升，此方法不能解决根本问题。解体推力瓦后，发现推力瓦球面接触不好，下半球面有一处约直径150mm的范围有未接触锈蚀痕迹，未达到球面接触面积达75%以上的要求。造成推力瓦接触不好，从而引起自位能力差；另外，测量推力轴承的球面间隙超标：通过三次测量，结果是紧力0.04mm，小于标准值间隙0.00～0.05mm。球面紧力大，会造成球面自位能力差。

分析二：机组在未对推力瓦第二次解体前，机组负荷在200～240MW期间运行，瓦块温度相差较多，工作面11块瓦块中有1块温度在50～60℃之间，有4块在70～80℃之间，有5块在80～90℃之间，有1块在90℃以上，温度不均匀。解体推力瓦后检查发现推力瓦块有不同程度磨损，由磨损痕迹判断接触面积较小，在平板上研磨，发现接触面积较小，大部分在50%左右，未达到要求接触75%以上。对每个瓦块进行厚度测量，厚度的最大值与最小值相差0.04mm，未达到要求标准值（小于0.02mm）；检查各瓦块进油口倒角不明显，且宽度较小，不利于瓦块进油。

3 采取的措施及达到的效果

（1）针对以上对缺陷的原因分析，解体推力瓦，对不符合项进行处理：①调整推力瓦球面间隙，在瓦枕中分面两侧各加0.07mm垫子，调整球面间隙至合格范围0.00～0.05mm之间，改善球面自位能力。②修研瓦块与平板接触达到75%以上。推力瓦组装后盘动转子，根据推力瓦与推力盘的接触情况修刮推力瓦块，保证推力瓦块与推力盘均匀接触。③更换#4、#6厚度偏小的瓦块，修研各瓦块，保证各瓦块厚度差小于0.02mm。④修整瓦块进油囊，有效增加各瓦块进油量，保证每片瓦块有效冷却。⑤球面与瓦壳对研接触，修复卡口、高点等问题，提高推力瓦球面接触，增加球面自位能力。

（2）调整运行进汽方式，平衡轴向推力：①根据经验，运行阀序由4→3→2→1改为4→3→1→2，调整后，各瓦块温度较均衡，受力均匀。②后期根据电科院对喷嘴室处的压力检测，可判断出轴向推力的变化量，详细记录，为下次大修中解决轴向推力大的问题提供参考。

（3）检修后效果：引起这台机组推力瓦温度高的最根本原因是转子向发电机侧的轴向推力大，是由高压喷嘴改造而引起的，这也是最主要的原因。除了这个原因无法解决以外，其他因素经过处理已使机组能够带满负荷运行。且各瓦块温度较平均，每片瓦块均在平均温度90.52℃附近，达到预期检修效果。

4 结语

改造方案的不成熟对机组运行产生了较大的影响，目前无法解决，只有等到大修揭缸对喷嘴进行返厂处理。另外，在检修过程中要做到精密化检修，加强标准化施工管控，各级质检人员各负其责，做好质量验收工作，不能只凭经验施工，不进行精细化检修，造成部分数据超标问题不处理、有缺陷轻易让步验收，没有做到精益求精。这种行为在机组不正常状态下无形中会放大缺陷的影响程度，影响机组的正常运行。

注释：

1.轴向推力：是指蒸汽经过喷嘴以后作用在转子叶轮、轮毂、动叶栅、汽封凸肩上的压力。

2.推力瓦温度保护值为：报警值100℃，跳机值110℃。

3.轴位移保护值：报警值-1.05mm，+0.6mm，跳机值-1.65mm，+1.1mm。

中图分类号：TM621

文献标识码：A

文章编号：1671-0711（2017）04（下）-0051-02