駱建成
（廣東拓奇電（diàn）力技術發展有限公司，廣（guǎng）州 510735）
摘 要：推力軸承（chéng）溫度超標的問題（tí）在各（gè）電廠時有（yǒu）發生，因推力軸承推力（lì）瓦塊烏金溫（wēn）度高（gāo），使機（jī）組（zǔ）不能滿（mǎn）負荷（hé）運行（háng），給企業的經濟效益和設備的（de）安全帶來威脅。本文介紹汽輪機推力軸承原理結構基（jī）礎上（shàng），對推力瓦塊溫度超標原因進行了安裝檢修及運行等方麵分析，並對東汽N60-8.83型（xíng）汽輪機支（zhī）持推力聯合軸承推力瓦塊烏金溫度超標進行處理，供從事汽輪機運行、安裝和檢修的人員參考。
關鍵（jiàn）詞：汽輪機；推力軸承；溫度；分析；探討
1.支持推力聯合軸承的結構（gòu）
汽輪發電機組（zǔ）的推力（lì）軸承主要作用是承受（shòu）汽輪機轉子（zǐ）在運行中的軸向推力（lì），維持汽輪機轉子（zǐ）和靜止部件間的正常軸向間隙，因此推力軸承的正（zhèng）常工作是汽輪發電機組安全經濟運行關鍵部件之一。推力軸承（chéng）瓦塊溫度是（shì）推力軸承運行狀態的一（yī）個重要參數，一但造成瓦塊溫度超標，烏金磨損燒壞，轉子便會發生軸向位移，使汽輪機通流部分發生動靜部件碰磨事故。雖然大型汽輪機采用高中壓缸對頭布置和低壓缸采用分流式等措施以減小軸向（xiàng）推力，但軸向推（tuī）力還是很大的。當工況變動（dòng）、隔板（bǎn）汽封磨損間隙變大，特別是水衝擊、甩負荷時，會產生瞬間軸向推力突（tū）增和反推力，從而對推力（lì）軸承提出（chū）進一步要求。
應用較廣泛的推力軸承是（shì）密切爾推力軸承，這種軸承在推力盤上裝有若幹塊推力瓦塊，瓦塊（kuài）可以是固定的（用於小型機組（zǔ））和擺動的（用於大、中（zhōng）型機組上）。推力軸承和（hé）支持軸承合為一體稱推力――支持聯合軸承。如圖1及圖2這種軸承結（jié）構，他在國（guó）產機組使用得較廣泛。為保證軸向推力（lì）均勻地分配至各個瓦塊上，選用球麵支（zhī）承軸承。軸承徑向位置（zhì）靠軸瓦外（wài）圓的墊塊及其墊片來調整，軸向位置靠調整環1來調整，參看圖1。支持推力聯合軸承可以縮短機組軸向長度，但球（qiú）麵支承與球麵座之間的（de）球麵加工（gōng）工作量較大（dà）。
軸承的推力瓦塊分為工（gōng）作瓦片2和（hé）非工作瓦片3，各有十片左右。工（gōng）作瓦片承受轉子的正向推力，非工作瓦片承受部分負荷下（xià）可能出現的反向推力。瓦片利（lì）用銷釘掛（guà）在其背麵處分半的安裝環10上。銷釘與瓦片上的孔為較鬆的配合，瓦片（piàn）背麵有（yǒu）一條突起的肋，使瓦（wǎ）塊可繞肋稍作轉動，從而使瓦片2與推力盤7之間形成（chéng）楔形間隙，建（jiàn）立液體摩擦。
為減少推（tuī）力盤在潤滑油中的摩擦損失，用青銅油封4來阻止（zhǐ）潤滑油進入推力盤外緣腔室中。油（yóu）擋11用來防止潤（rùn）滑油外泄以及防（fáng）止蒸汽漏入。
推力軸承前下部的支撐彈簧（huáng）8支持著推（tuī）力軸承的懸臂重量，以使支持軸承部分（fèn）在軸頸（jǐng）全（quán）長上均勻受（shòu）力。
潤滑油從支持軸承下瓦（wǎ）調整墊片中心孔引入，經過軸承（chéng）環（huán）形室，一路順中分麵（miàn）進入支持軸瓦，另一路經過油（yóu）孔（kǒng）A、B分別流向推力盤兩側的工作瓦片（piàn）和非工作瓦片中去。Z後兩（liǎng）路油分別經泄油孔C、D流回油箱，在泄油孔D上裝有（yǒu）針形（xíng）閥以調節潤滑油（yóu）量。
2.推力軸承（chéng）工作原理
推力瓦（wǎ）塊油膜形成原理與兩平板間油膜形成原（yuán）理相同。汽輪機靜（jìng）止（zhǐ）時，推力瓦表麵與推力盤表麵平行，如圖3（a）所示（shì）。當汽輪機轉動時（shí），推力盤帶著油進入間隙，當（dāng）轉子產生軸向推（tuī）力時，間隙中油膜受到（dào）壓力（lì），傳遞給瓦塊，起初油壓（yā）合力Q沒有（yǒu）作用在瓦塊的支承肩上，而是偏在進油口一（yī）側，如圖3（b）所示。合力Q與支承肩之間形成一個力偶，使瓦塊偏轉，形成油膜（mó）。隨著瓦塊的偏轉，油壓合力Q向（xiàng）出油口一側移動，當Q力移（yí）至支承肩處時，瓦塊才保持平衡位置，油（yóu）楔中油壓與推力盤上軸向推力保持平衡狀態，如圖3（c）所示。推力盤與推力瓦之間形成液體（tǐ）摩擦。
（a）靜止時推力盤與推力瓦表麵平行；（b）合力Q與支承間形成力偶；（c）油壓與軸向推力平衡，油膜形成
3.引起推力軸（zhóu）承溫度超標的（de）原因分析
3.1安裝和檢修方（fāng）麵
3.1.1推力軸承安裝或檢修後，其球麵和瓦塊經過（guò）了研刮，接觸麵積必須達（dá）到75%以上。但是由於加工、安裝、檢修（xiū）時對質量標準不能嚴格執行，推力瓦球麵研刮不好，軸承球麵卡澀，不能自位調（diào）整；推（tuī）力（lì）瓦塊（kuài）接觸麵（miàn）積小，不能承受大的軸向推力。這是造成推力瓦塊烏金溫度升高的主要原（yuán）因。因此安裝、檢修時對軸承球麵必（bì）須進（jìn）行研（yán）刮。
研刮前先將上下兩半軸瓦組裝好，在球（qiú）麵塗紅丹粉，扣上球麵瓦枕，使瓦枕結合麵的螺栓稍吃力，然後活動（dòng）軸瓦進行研磨。研好後拆開檢查其接觸情況，將高點刮（guā）去重新組裝研刮，直至達到質量標準要求（qiú）。推力瓦的研刮是在（zài）汽（qì）輪（lún）機轉子就位後，組裝好（hǎo）推力軸承，盤動轉子（zǐ）使轉子前後竄動，推力盤與瓦塊接觸（chù），然後解體推力瓦檢查接觸情（qíng）況是否符合質（zhì）量標準要求，如（rú）不符合，應（yīng）進（jìn）行研刮。為了保證推力（lì）瓦的油膜形成，可在推力瓦塊烏金麵開油楔，油楔為扇形，麵積宜（yí）超過瓦塊麵積的1/3，油楔深度（dù）由外緣0.30mm過渡至零。
3.1.2支持推力軸承組裝時，上瓦和下瓦的垂直度不（bú）一致，上（shàng）下推力瓦的吃力不均，運行時造成吃力大的一半溫度升高（gāo），吃力小的一半溫度較低。這種情況的原因（yīn）大多是軸承結合麵（miàn）銷子與銷孔間隙過大，銷子起不到定位作用，使上下（xià）兩半推力瓦錯口，造（zào）成推力瓦一半吃力一半不吃力（lì）。為保證推力盤與推力瓦垂直接觸，推力瓦就位後，將轉子推向工作瓦塊工作位置，使工作瓦（wǎ）塊全都吃力後再擰緊軸承結合麵螺栓。螺栓緊好後需重新絞孔配銷。
3.1.3支（zhī）持推力軸承就位（wèi）後出現低頭和抬頭現象時（shí），不能用撬、砸等方法將軸承水平找（zhǎo）正，這（zhè）樣會造成人為的水平假象。當汽輪機運行時推力增大球麵（miàn）仍會發生卡澀，造成推力瓦溫度升高。軸承就（jiù）位（wèi）後，將軸承底部的調整彈簧（huáng）進行調整，使（shǐ）軸承在自然狀態下調平，這樣當軸承重心發生變化時就能保證軸承的自位調整。絕不允許轉子就位後再進行軸承水平的調整工作。
3.1.4推力瓦球麵（miàn）緊力的測量和（hé）確定值（zhí）不準確，使軸承球麵的緊力過大或過小。當緊力過大時，球麵不能（néng）進行（háng）自位調整，緊力過小（xiǎo）時容易引起球麵竄動。推力瓦（wǎ）球（qiú）麵緊力（lì）的測量是（shì）用（yòng）在球（qiú）麵上壓鉛（qiān）絲的方法（fǎ）取（qǔ）得的，測量被壓鉛絲的厚度取哪一個厚度值是關鍵問題（tí）。如果取平均值的話，Z小（xiǎo）值就有了緊力，所以（yǐ）取被壓鉛絲的Z小值是比較可靠的。對於球麵瓦的緊力，製造廠一般規定為±0.03mm，根據我們多年的安（ān）裝、檢修（xiū）實踐（jiàn），對溫度較高的推力瓦，取負（fù）值要比取正值可靠（kào）。使（shǐ）球（qiú）麵有0.01～0.03mm的間隙，即使球麵有點卡澀也能保證軸承的自位調（diào）整，不使推力瓦因球麵緊力（lì）大發生（shēng）卡澀，引起（qǐ）推力瓦（wǎ）的溫度升高。
3.1.5推力瓦塊和推力盤的平（píng）行度超標
軸承和軸（zhóu）頸的揚度不一致，致（zhì）使工作瓦中某個區域的（de）瓦塊溫度偏高，當軸（zhóu）頸前（qián）揚值大於軸承前（qián）揚值較多時，由於上半瓦塊承受（shòu）的推力大於下半瓦塊，會造成推（tuī）力工作麵上部瓦塊溫度高於下半瓦塊溫度。反之，下半瓦塊承受的推力大於上半瓦塊，下半瓦塊溫度高於上（shàng）半瓦塊溫（wēn）度。
3.1.6推力間隙不（bú）符合設計技術標準
因測量原因或軸承竄動錯位，推力（lì）間隙偏小不符合設計技術要求（qiú），致使潤滑油流量不夠，油膜形成不好，瓦塊烏金溫度偏高。
3.1.7推力瓦塊本身的搖擺度（dù）不夠
由（yóu）於擋油環的製造、推力瓦塊與懸掛銷子配合間隙不夠等原因造成推力瓦塊隨轉（zhuǎn）子轉動時，擋油環的凸肩處靠死而不能靈活轉動，破壞油（yóu）膜的正常建立，導致推力瓦塊和推力盤（pán）之間形成少油膜或接近幹（gàn）摩擦的運（yùn）行狀態，導致瓦塊烏金溫（wēn）度較高。
3.1.8支持推力聯合軸承油（yóu）封（fēng）環間隙調整不當
支持推力軸承內有四道（dào）油封環，由於油封環間隙調（diào）整不當，運行中出現（xiàn）油封環靠著汽輪機轉子造成支持推力軸承球麵不（bú）能在運行過程中靈活自位，導（dǎo）致部分推力瓦（wǎ）塊承受（shòu）的軸向推力較大，烏金溫度偏高。
3.2運行方麵
3.2.1運行中由（yóu）於機組振動、膨脹不均及操作不當等原因，造成汽封、阻汽片（piàn）磨損，使間隙（xì）增大造成級間漏汽增大，輪盤及汽封凸肩上承受的軸向推力增大，推力瓦因超過了（le）能夠承受的（de）推力，推力瓦溫度就會升高。因此運行人員要嚴格按（àn）規程操作，保證汽缸法蘭加熱時上下缸的溫差，轉（zhuǎn）子和汽（qì）缸的（de）脹差，以及振動值在標準範圍（wéi）之內。在安裝、檢修中，要保證汽封、阻汽（qì）片及通流部分的間隙符（fú）合質（zhì）量標準。
3.2.2運行中由於葉片結鹽垢，汽流通過隔板及葉片的壓降增加，工作葉（yè）片的反動度也隨（suí）之增加，作用在轉子（zǐ）輪盤、葉片上的軸向（xiàng）推力增大，推力瓦塊承受的推力大於設（shè）計值（zhí），推力瓦塊烏金溫度就會升高。這種情況可以通過監視（shì）段壓力的變化來確定，此時監視段（duàn）壓力偏高，監（jiān）視段壓力的變化一般不大於15%，如大於（yú）15%時應停（tíng）機處理。葉片結垢嚴重時，可以（yǐ）通過降負荷（hé）利用（yòng）減溫水（shuǐ）進行清洗。同時要加強化學除鹽水的質量管理。
3.2.3機組真空降（jiàng）低和轉子動葉片進出（chū）側磨損，都會使轉子上的軸向推力增大，引起推力瓦塊（kuài）烏金溫度的升高。當真（zhēn）空降低時，汽缸排汽溫度升高，轉（zhuǎn）子末級葉片的反動度作用增大，使軸向推力增（zēng）大。因此提高機組的真空度也能降低推力瓦塊烏金（jīn）溫度。
3.3其它方麵
3.3.1由於基礎下沉使（shǐ）汽輪機轉子的揚度及汽（qì）缸的水平發（fā）生變（biàn）化。當推力軸承的自位調整量達不（bú）到揚度變化的要求時，推力軸承的（de）上瓦塊（kuài）或下瓦塊烏金溫度就要升高（gāo）。對於這種情況隻有通（tōng）過調整汽輪機轉子的揚度（dù）和汽缸的水平來解決。
3.3.2汽輪機轉子的動（dòng）靜葉片製造加工存在缺陷，設計的軸向推力（lì）與實際製造（zào）加工的軸向推力（lì）相差較大。葉片的反動度大（dà）承受的軸向推力就（jiù）大（dà）。推力瓦塊必將因推力大而溫度升高。減少汽輪機轉子的推力，可以用加大輪盤平衡（héng）孔和平衡活（huó）塞以及改（gǎi）變動葉片的反動度的方法來解決。從安全、經濟上看，采用改變葉片的反動度來降低汽輪（lún）機轉子上的推力（lì）比較（jiào）可靠，但是必須經過嚴格計（jì）算。
3.3.3熱工表計、測量元件的誤差造成推力瓦溫度升高的（de）假象（xiàng）。當發現推力瓦（wǎ）溫度升高後，首先應檢查表計、線路、測（cè）溫元件是否正常，以免盲目停機（jī）檢查，造成不必要的經濟損失。
4.韶關仁化煤矸石電廠東（dōng）汽N60-8.83型汽輪機支持推力聯合軸承推（tuī）力瓦（wǎ）塊烏金溫度超（chāo）標（biāo）處理情況
機組運（yùn）行（háng）中推力軸承瓦塊烏金溫度（dù）高的缺陷是很難處理的，有的機（jī）組工作麵推（tuī）力瓦（wǎ）個別瓦塊溫度超過100度，超過允許範圍，但是由於無法處理，隻好長（zhǎng）期帶病運（yùn）行生產。
4.1機組缺陷
2012年1月18日，該機組在（zài）負荷59.5MW，推力軸承工作麵各瓦塊烏金（jīn）溫度偏差很大，Z高（gāo）溫度點為#2瓦塊達99℃，Z低點為#9瓦塊隻有42℃，彼此溫（wēn）差57℃。
運行參數如下：負荷59.5MW推力（lì）軸承工作（zuò）麵各（gè）瓦塊（kuài）烏（wū）金溫（wēn）度（單（dān）位：℃）
表1
2012年3月（yuè）20日，該機組推力軸承工作麵各瓦塊烏金溫度整體升（shēng）高，Z高溫（wēn）度點為#3瓦塊達97.6℃，Z低點為#4瓦塊79.3℃，彼此溫差18.3℃。
運行參數如（rú）下（xià）：負（fù）荷50.1MW推力軸承（chéng）工（gōng）作（zuò）麵各瓦（wǎ）塊烏金溫度（單位：℃）
表2
4.2處理（lǐ）過程方法
4.2.1推力盤檢查
經測量推力盤的瓢偏值符合設計（jì）技術要求，瓢偏值為0.01mm；對推力盤（pán）用刀口尺檢查，平麵平整度良（liáng）好；推力盤（pán）表麵有輕微刮痕（hén），對此進行修磨平整。
4.2.2軸承體球麵及球麵座的檢查
經過塗紅丹對軸承體球麵、球麵座的接觸麵檢查，接觸麵積大於75%，符合東方汽輪機廠技術要求；對（duì）球麵緊力進行測量調整，在標準範圍內。
在標準研磨平板上組合軸承體，插上（shàng）定位銷子及（jí）緊固結合（hé）麵螺栓檢查發現上下半（bàn）軸承體錯位，偏差約0.40mm，解（jiě）開後發現上半軸承體右（yòu）側定（dìng）位銷孔加工粗糙，內孔壁光潔度差，且定位銷插入深（shēn）度較淺。把（bǎ）推力軸承的定位銷孔重新（xīn）加工，定位銷（xiāo）的插入（rù）深度加大，重新定位鉸孔及（jí）配置定位（wèi）銷。
4.2.3推力工作瓦塊檢查處理
分別（bié）取下（xià）各瓦塊後，發現工作麵推力（lì）瓦塊磨損嚴重，並（bìng）有劃傷現象。本次大（dà）修決定更換工作麵上的全部（bù）推（tuī）力瓦塊。在研磨平板上（shàng）使用百分表（biǎo）測量（liàng）各個新（xīn）瓦塊厚度，檢查巴氏合金（jīn）表麵，不（bú）能有氣孔、縮鬆、脫殼等缺陷。根（gēn）據測得數據（jù），Z厚瓦塊（kuài）厚度（dù）值（zhí）40.06mm，Z薄瓦塊厚度值40.00mm，瓦塊之間Z大厚（hòu）度差0.06mm超（chāo）過標準要求（按要求瓦塊間厚（hòu）度差不大於0.02mm）。推力瓦塊檢修要保證瓦塊接觸麵積和瓦塊（kuài）間厚度差都要符合要求。對各（gè）個瓦塊分別（bié）在平板上進行紅丹法研刮，使接觸麵積達到不小於75%後，使用百分表重新測量各個瓦塊厚度值（zhí），Z厚瓦塊厚度值40.04mm，Z薄瓦塊厚（hòu）度值39.99mm。以厚度為39.99mm的瓦（wǎ）塊為基準，對厚度大於39.99mm的瓦塊采用銼刀銼背麵的銅肋筋麵的方法，使瓦塊間的厚度差值為0.01mm。把（bǎ）支持推力軸承全部裝配完畢後，將汽輪機（jī）轉（zhuǎn）子推向發電機端（duān），使推力盤與推力瓦塊相接觸，盤動轉子2～3轉後，將支持推力軸承拆卸，查看推力（lì）瓦塊上的接觸麵積符合要求。
4.2.4推力間隙（xì）測量檢（jiǎn）查調整
支持（chí）推（tuī）力軸承解體過程中，架設百（bǎi）分表測量推（tuī）力間隙，反複測量3次，發現修前（qián）推（tuī）力間隙隻（zhī）有0.29mm，遠（yuǎn）小於（yú）東方汽輪機廠設計標準0.40～0.45mm。待更換後的工作麵各個新瓦塊之間厚度差及（jí）重（chóng）新組（zǔ）裝支持推力軸承完畢後，將汽輪機轉子推向發電機（jī）端，使（shǐ）推力盤與（yǔ）推力瓦塊相接觸，盤動轉子2～3轉後，將支（zhī）持推（tuī）力軸（zhóu）承（chéng）拆卸，查看推力瓦塊上的接觸麵積符合要求後（hòu），重新反複測量（liàng）3次（cì）推力間隙，推力間隙隻（zhī）有0.25mm。根據汽輪機轉子通流間隙圖紙進行（háng）軸向定位後，通過對支持推力軸承工作麵瓦塊定位環精加工，厚度磨去0.16mm，把推力間隙調整為0.41mm。
通過一係列的檢（jiǎn）修處理，該機組2012年5月20日投運後帶滿（mǎn）負荷情況下支持推力軸承工作麵瓦塊烏（wū）金溫度正常，較為明顯的是各（gè）瓦塊之間的溫差大（dà）大的減小，能夠（gòu）保證機組滿負荷安（ān）全穩定（dìng）運行。
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來源：《房地產導刊：中（zhōng）》2014年（nián）第5期
