汽轮发电机组顶轴高度不足原因分析与处理论文_徐伟绍

摘要：针对汽机发电机#5、#6轴承在顶轴油系统调试过程中大轴顶起高度未能达到厂家技术要求，分析查找原因，提出处理方案，通过按厂家图纸对油囊面积修复，使顶轴高度达到厂家规范要求，为其它机组遇到同类问题处理提供参考。

关键词：顶轴油；发电机轴承；顶起高度

1 系统概述

汽轮机为东方汽轮机有限公司生产，机组型号为：LCC145-10.9/2.3/1.3/566/566，三压、一次中间再热、双缸双排汽、双抽凝汽式、向下排汽、双缸型。汽轮机与F级燃机联合循环机组配套，额定出力145MW，最大出力153.96MW，主蒸汽压力10.915Mpa，主蒸汽温度566℃，联合循环机组额定出力为439MW。顶轴油装置为东方汽轮机有限公司配套成品供货，顶轴油系统主要为降低汽轮发电机组过大的起动力矩和盘车力矩，防止轴承磨损，其支持轴承常采用“静压升举，动压运转”的工作模式，即在轴承承载区内设置顶轴油囊，在机组启动前，由顶轴油泵向顶轴油囊泵入高压油，将轴“顶起”，然后启动盘车电机盘动转子，待机组转速升至1200rpm/min以上，轴承能够在动力润滑正常运转时，顶轴油源自动切断退出运行，由低压油循环润滑。机组停运时当转速降至1200rpm/min以下时，顶轴油系统自动投入，使转子在静压润滑下惰走、盘车。

顶轴进油从润滑油母管接出经进口总球阀、进油滤网、两台100%容量顶轴油泵、出油滤网（过滤精度为10μm）、单向节流阀组然后分别向汽轮发电机组低压缸前、后轴承（#3、#4），发电机前、后轴承（#5、#6）四个轴承提供顶轴油（如图1）。

两台顶轴油泵，一台运行，一台备用。单向节流阀用于调整顶起高度，厂家技术规范要求：每个轴承顶轴油压调节范围为5～14Mpa，顶起高度为0.02～0.05mm，溢流阀整定压力16Mpa，四路顶轴油压其中任意两路＜ 3 .4 3Mpa将闭锁顶轴油泵启动。

1.1 顶轴油系统参数

顶轴油泵采用力士乐（德国）产品

系统额定工作压力：16Mpa

系统试验压力：21Mpa

系统额定流量：140L/min

电机形式：交流防爆电机

电压等级：AC380V

电机功率：55KW

电机额定电流103A

2 问题的提出

图1 顶轴油流流程图

机组轴系安装完毕、油循环油质合格后，开始进行顶轴油系统调试，系统调试参数（见表1）。

表1：轴瓦处理前#6汽轮机顶轴油系统调试参数：

汽机低压缸前后轴承(#3、#4轴承)经调试能达到厂家技术要求，发电机前、后轴承(#5、#6轴承)没能达到要求，通过多次调整，采取关闭#3、#4、#5轴承顶轴油单向节流阀，只开启#6轴承顶轴油单向节流阀，将顶轴油压提升至16Mp；投入两台顶轴油泵运行等措施，#5、#6轴承大轴高度基本无变化，手感#5、#6轴承顶轴油进油管无温升及油流声音。

3 原因查找与分析

3.1 大轴顶起高度的主要影响因素有：

1）顶轴油压力；2）顶轴油量；3）轴瓦顶轴油囊面积大小，转子重量及负载；4）瓦顶轴油管泄漏或逆止门故障；5）瓦接触面积达不到要求，接触不均匀，顶轴油囊周围未封闭接触；6）顶轴油泵故障，出力不足；7）设计容量不满足实际需要。

3.2 原因查找

3.2.1 顶轴油装置为设备厂家整体出厂，出厂前均已试验并调试好，现场安装后，厂家明确要求：泵出口和单向阀前两个溢流阀无需调整，仅调整四个单向阀把#3、#4、#5、#6轴承处大轴顶起合适高度即可锁定单向阀，所以可以排除顶轴油装置引起故障；

3.2.2 顶轴油泵为100%容量设计，正常两台泵为一用一备，单泵运行应该能满足系统运行要求，为排除油管路的问题，在顶轴油泵运行中，在#5轴承大轴底下临时增加一个液压千斤顶，把#5大轴顶起0.03mm，结果顶轴油泵电流从53A增加到70A，#5顶轴油压由9.6Mpa降至8.2Mpa，把千斤顶缷去，#5轴承大轴仍能维持0.03mm高度，且手感#5轴承顶轴油进油管有温度明显感觉有油通过，据此判断，顶轴油装置及油管道通路没有问题；

3.2.3 千斤顶缷去约40分钟后，顶轴油泵电流从70A缓慢下降到53A，#5顶轴油压也由8.2Mpa慢慢回升9.6Mpa，5轴承大轴又降回接近0，初步分析确定是轴瓦顶轴油囊面积不足，导致顶轴油无法支撑大轴重量，尽管通过人工提升大轴能支持一段时间，由于顶轴油囊面积不足，最终大轴又缓慢降回原来位置。要将大轴顶起来，只有两个途径：一是调高顶轴油压，一是增加顶轴油囊面积，而油压过高对油泵的使用寿命及顶轴油系统安全性均有影响。

4 对策实施及效果

经试验和分析，判断汽机发电机大轴顶起高度不足是轴瓦顶轴油囊面积不足引起，汽机发电机转子净重为53T，低压转子为50.5T，经查找厂家设计图，低压转子轴瓦的顶轴油囊面积比发电机轴瓦顶轴油囊大1/3以上。见图2：发电机顶轴油囊K向视图。

图2 发电机顶轴油囊（K向视图）

明确故障原因后，即安排对#5、#6轴承进行翻瓦检查，顶轴油囊实测长径28mm，短径19mm，外径椭圆深度不足0.1mm，厂家图纸标尺寸为长径40mm，短径30mm，外径椭圆深度为0.2～0.5mm，发电机转子重量大，顶轴油囊面积小，见图3及图4。

图3 #4轴承下瓦

图4 #5轴承下瓦

将#5、#6瓦顶轴油囊面积按厂家图纸要求对长径、短径及外径椭圆深度进行修刮，经测量达到图纸要求后装复，启动顶轴油泵进行调试，参数见表2。

表2 轴瓦处理后#6汽轮机顶轴油系统调试参数：

5 总结

顶轴油系统对机组安全运行起着至关重要的作用，通过多次试验及分析，及时采取措施，使顶轴油系统顺利完成调试，机组按预定节点成功投入盘车运行，为机组按时整组启动打下了坚实的基础。通过对顶轴油系统调试及故障处理，有以下几点体会:

5.1 顶轴油系统调试，各个轴承顶轴油压调整需要协调动作，第一个轴承刚顶起时即停止，然后进行下一个轴承调整，当所有轴承都顶起后，再按设备厂家要求调整各轴承顶起高度，同时要观察顶轴油泵电流及母管压力，因调整过程中，油流量一直都在变化当中，调整好后面的轴承，可能前面调好的轴承高度也会发生变化，需反复确认并进行微调，直到各轴顶起高度、油压及油泵电流等参数均在厂家技术要求范围内并维持稳定，即可结束调整将单身节流阀锁紧；

5.2 当四个轴承都顶起来后，因顶轴油量增加，可能会出现顶轴油泵电流增加，甚至顶轴油母管压力下降或摆动等情况，可通过适当调整油泵出口溢流阀，在保证顶轴油母管压力情况下，将油泵电流控制在额定电流以内；

5.3 当发现个别轴承顶起高度不足时，可通过对顶轴油装置、油管道及接头、轴瓦油囊等进行试验分析、由易到难逐个排除，找出原因采取措施予以消除。

参考文献

[1]东方汽轮机有限责任公司LCC145-10.9/2.3/1.3/566/566型汽轮机顶轴油系统调试说明书

[2]东方汽轮机有限责任公司D145A-002008B 20130517 汽机顶轴油系统图 C(R00)

[3]东方电机有限公司 1Q8428=A（HD382，150MW）轴瓦图纸

论文作者:徐伟绍

论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期

论文发表时间:2020/4/13

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