汽轮发电机轴承振动和温度高的原因分析

摘　要：在各个电厂中，汽轮发电机轴承振动高和轴瓦温度高一直是一个难以解决的难题。本文通过通过具体案例，分析发电机的相关油系统对其的重大影响。

　　

关键词：发电机；振动；温度；油

　　

引言

　　

在各个电厂中，汽轮机轴承振动高和轴瓦温度高一直是一个难以解决的难题。我厂采用的是HN650-6.41型汽轮机。轴承（支承和推力轴承）是汽轮机的一个重要组成部件轴承工作的情况主要依靠轴承温度、轴承回油温度、轴承振动、轴系的稳定性等衡量，关系到机组的安全性和可靠性到机组的安全性和可靠性。
　　

根据对大量事件的分析我们总结出汽轮机轴承振动和温度高主要由以下几方面的原因引起：

（1）润滑油系统管路堵塞造成油流不畅从而引起热量的积聚。

（2）轴承的节流孔对油品的分配不合理引起的轴承间隙偏离标准值。

（3）顶轴油系统管路布置，管线断裂，油压分配不合理引起的瞬间温升。

（4）轴承膨胀不均带来的影响

（5）发电机密封油温度和压力的变化。
　　

从上面可以看出，发电机相关的油系统的不正常是引起发电机轴承的振动和温度高重要原因之一，因为在发电机的运行过程中它们起到了润滑、密封等作用，只有他们运行正常，才能保证发电机轴承和轴瓦之间的间隙，从而防止摩擦，保证发电机的正常运行。
　　

下面从两个案例分析油系统对轴承振动和温度高的影响：
　　

案例一：
　　

2013年7月2日浙江某电厂8瓦轴承振动8Y和8A出现小幅上涨后回落，8瓦轴瓦金属温度则持续上涨且没有回落迹象，09：44分开始以30MWe/min降功率至30MWe，11：25分打闸停机。机械解体8瓦发现顶轴油管水平布置的测压管线断裂，导致顶轴油泄漏，造成顶轴油供油不足。
　　

初步分析：停机后检查发现断裂管线为不锈钢管与碳钢管嘴对接焊而成，长度约为38cm，不锈钢管外径约为15.4mm，壁厚约为2.81mm，碳钢管嘴外径约为19.0mm，壁厚约为2.0mm。断口位于异种钢焊接接头碳钢侧近焊缝处（热影响区）。该管线为单面焊双面成型，断口与管线轴向方向垂直，表面有明显挤磨痕迹，肉眼可见断口有多个小台阶，此皆为疲劳断裂特征。焊接接头内壁不齐平，焊前未开坡口，内壁存在严重的错边。由于安装时焊接工艺粗糙，在长时间的运行之后，由于管线的振动，最后断裂形成破口，导致顶轴油压力无法维持。
　　

汽轮发电机组在启动和停机过程中由顶轴油泵供给顶轴油将汽机大轴托起0.06-0.10mm，形成油膜，防止轴颈与轴瓦间发生干摩擦。而在机组正常运行时由于轴颈直径比轴瓦内径小，轴颈放入轴瓦中便形成油楔间隙。轴颈旋转时与轴瓦形成相对运动。停机后机械将8#轴瓦解体检查发现，1#机组8#轴瓦的顶轴油管水平布置的测压管线发生断裂。断裂位置在逆止阀下游，破坏油膜压力边界的完整，导致楔形间隙无法建立正常工作油压，8#瓦顶轴油压从4.5MPa降低到1MPa，导致轴瓦供油不足轴瓦温度上升，最终导致一号机组被迫降负荷停机。
　　

经过以上分析我们可以发现：顶轴油在机组的启动、正常运行和停运过程中会形成的油膜，可以防止轴颈和轴瓦之间的干摩擦，一旦发生破口，顶轴油压力无法维持，油膜无法建立，就会导致轴颈和轴瓦的干摩擦，振动和温度就会很快升高。发电机的稳定运行对于电厂来说至关重要，我么必须在每个环节都严格把关，不放过任何的环节。
　　

案例二：
　　

北仑发电厂2号机组是由法国GEC-AL-STHOM设计制造的600MW机组，商运以来，10号瓦多次出现振动的现象。1995年5月8日，符合550MW，运行人员发现瓦振值缓慢爬升，在减负荷过程中，振动上身更快，最大至122μm，手动停机，之后，对10号瓦的振动进行较长时间的观察和试验，发现密封油油温起到了主要的作用，其它的因素对振动影响不大。当密封油温达到或超过51℃时（图一），相位角基本不变，振幅在30μm以内，并趋于稳定，振动波动得到有效控制。而当密封油温从51℃恢复至正常运行的45℃时振动开始波动（图二），相位角发生连续变化，振幅上升，但增大到一定值，不再上升而趋于稳定并开始下一周期的循环，这是典型的摩擦振动，有密封环与转子的动静碰磨引起，但并不严重。

大修打开10号瓦，发现转轴上对应密封环处有明显磨痕。测得密封环间隙比原设计值偏小，且密封环侧面与支持密封环的瓦座有整圈的磨痕，深度约为20μm。由此可判断10号瓦的振动式由密封环与发电机转子碰磨引起的。由于密封环与转子之间间隙过小及密封环与瓦座卡涩，不能自由运动，在一定的原始不平衡力的作用下，产生动静碰磨，又因为密封环本身有耐磨材料制成，有时可活动的部件，加上转子热弯曲的自动较直效应，使得10号瓦虽经较长时间的碰磨始终未进入摩擦的中、后期，但也不能脱离碰磨，造成长时间的振动波动。密封油温的提高，主要起到2个作用：
　　

（1）使密封环温升膨胀，增加动静间隙；
　　

（2）改变密封油的流动特性，有利于密封环的自由活动，从而使动静脱离，振动稳定。
　　

由此可见北仑2号机10号瓦德振动是由于密封环与转轴的动静碰磨引起的，密封环间隙过小以及与瓦座的卡涩时引起振动的主要原因，但密封油的温度变化在一定情况下同样可以改善振动情况。
　　

小结
　　

汽轮机轴承振动和温度高一直是一个困扰发电厂的难题，原因多种多样，在运行过程中，除了更加严格的检查之外，适当的根据具体情况对其进行允许范围内的调整，寻找最佳的运行参数有可能会改善发电机轴承振动和温度高的不良情况。