推力瓦溫度異常的分析及原因
汽輪機推力瓦的單點溫度異常,往往是機組受力不均或散熱不佳的直接表現。要準確診斷,你需要結合其工作原理,從機械結構、潤滑系統和運行狀態這三個核心方面入手排查。
推力瓦的工作原理與溫度監測
推力軸承的核心任務,是在高速旋轉中確定轉子的軸向位置,并平衡其受到的巨大軸向推力。它由推力盤和兩側的多塊推力瓦組成:
工作瓦:主要承受正常運行時,推動轉子向發電機方向的正向軸向推力。
非工作瓦:在甩負荷等工況下,承受轉子向機頭方向的反向軸向推力。
油膜是保證其正常工作的關鍵。在理想狀態下,潤滑油在推力盤與瓦塊間形成穩定的楔形油膜,將金屬摩擦變為液體摩擦,實現潤滑與散熱。溫度測點就布置在瓦塊上,用來實時監測每塊瓦的負載和散熱狀態,因此單點溫度異常直接指向了該瓦塊或其局部環境的問題。
單點溫度異常的主要原因
單點溫度異常,本質是“受力”與“散熱”平衡被破壞。原因主要來自以下方面:
1. 機械結構問題(導致受力不均)
這是最常見的原因,會造成局部壓力激增,油膜變薄,摩擦發熱劇增。
瓦塊或安裝缺陷:如同批次瓦塊厚度存在差異,或安裝時球面自位機構的緊力調整不當,會導致各瓦塊無法均勻分攤推力,個別瓦塊“硬扛”大部分載荷。
自位功能失效:推力軸承的球面支撐結構設計用于讓瓦塊自適應擺動,均勻受力。但如果球面配合處發生卡澀,此功能便失效,導致載荷分布不均,引發局部高溫。
支撐結構變形:瓦塊背后的支撐結構(如軸承座)若因安裝偏差或受力變形,會改變瓦面的角度,影響油膜形成。
2. 潤滑與冷卻問題(導致散熱不良)
潤滑系統故障會同時惡化所有瓦塊的工作條件,但若油路局部堵塞,則可能首先表現為單點異常。
油質劣化與污染:潤滑油中的水分、雜質或油品老化生成的漆膜,會附著在推力盤或瓦塊表面。漆膜如同隔熱涂層,嚴重阻礙熱量傳遞,導致溫度測點讀數異常升高。
油量不足:通往特定瓦塊或整個推力軸承的供油不足、油壓偏低,會直接導致冷卻和潤滑效果下降。
3. 運行與負荷變化(導致軸向推力異常)
軸向推力的大小和方向并非一成不變,異常變化會沖擊推力軸承。
負荷劇烈波動:特別是在快速降負荷或甩負荷時,蒸汽流動的突變會產生巨大的反向軸向推力,此時非工作瓦將承受瞬時沖擊。
通流部分問題:如果級間密封磨損、葉片結垢等,會改變蒸汽在汽輪機內的流動狀態,從而產生超出設計值的異常軸向推力。
典型案例與解決思路
以下兩個典型案例,清晰地展示了從發現問題到分析解決的完整邏輯。
案例一:N30-8.83型汽輪機推力瓦長期高溫
現象:某生物質電廠汽輪機的推力瓦溫度長期整體偏高。
分析與處理:檢修人員發現兩個核心問題并存:一是多個工作瓦塊的厚度不一致,二是推力軸承球面座的緊力調整過大。前者導致各瓦塊受力“苦樂不均”,后者則限制了球面的自位調整能力。通過更換為厚度一致的瓦塊,并重新調整球面緊力至合理范圍,問題得以解決。
核心原因:機械安裝與部件精度問題共同導致的載荷分布不均。
案例二:1000MW超超臨界機組推力軸承溫度高
現象:機組運行中,推力軸承溫度異常升高。
分析與處理:停機檢查發現,1號支持軸承存在安裝偏差,導致主軸位置不正,間接影響了推力軸承的對中;同時,2號軸承的供油量不足。前者改變了推力盤的受力姿態,后者削弱了冷卻效果。處理措施包括調整1號軸承的安裝位置,并檢查和疏通2號軸承的供油管路。
核心原因:相鄰部件安裝問題與潤滑系統故障的耦合作用。
系統性排查與解決建議
當遇到推力瓦單點溫度異常時,建議按以下順序排查:
第一步:分析運行數據
檢查軸向位移值是否隨溫度變化而改變。
回顧負荷變化曲線,看溫度突變是否與特定的運行操作(如調峰、啟停)相關。
對比其他瓦塊溫度及潤滑油溫、油壓趨勢。
第二步:進行針對性檢查
首選油液分析:這是一個非解體診斷的好方法。檢測潤滑油中是否含有大量金屬磨粒(預示磨損),或進行傅里葉紅外光譜分析判斷是否生成漆膜。
停機解體檢查:若油液分析指向明確或溫度異常嚴重,則需翻瓦檢查。
檢查磨損痕跡:高溫瓦塊表面是否存在偏磨、燒灼或裂紋。
測量瓦塊厚度:確認所有瓦塊厚度是否在允許公差內。
檢查自位機構:手動檢查球面支撐或彈性支撐是否活動靈活,有無卡澀。
檢查油路:確認供油孔、噴嘴是否 暢通無阻。
第三步:實施修復與預防
修復:根據檢查結果,采取更換問題瓦塊、修復自位機構、清理油路或更換潤滑油等措施。
預防:加強油質監督,防止漆膜生成;在檢修時嚴格控制推力軸承相關的安裝和調整工藝,特別是球面緊力和瓦塊間隙。
來源:陽泉熱電
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