鐵嶺發電廠1號汽輪機(N300-16.7/537/537)系亞臨界、凝汽式、中間一次再熱、雙缸雙排汽型,由哈爾濱汽輪機廠制造,1993年投產運行。
1994-09-01,該機啟動升速至1 900 r/min時,頂軸油泵解列,繼續升速至2 040 r/min時,潤滑油壓突然消失,各支撐瓦瞬間處于完全斷油狀態,被迫停機。解體檢查,發現1號軸承嚴重燒損,電端2個下瓦塊鎢金層全部溶化脫落。瓦所對應的軸頸表面也發生不同程度的磨損,與之相鄰的主油泵擋油環因受轉子下壓而卡在槽體內,所對應的軸頸處亦磨出溝痕,且軸頸表面呈過熱特征。因當時可以利用的檢修時間較短,故只做了更換1號瓦瓦塊、主油泵浮動擋油環及對軸頸的幾處磨損部位進行簡單的表面研磨及拋光2項處理。機組重新啟動后,1號瓦"軸振"和"瓦振"值均超出標準規定。對此曾先后對其進行了多次檢修處理,包括在高壓轉子前端延伸小軸偏心測量盤上鉆"質量平衡孔"、轉子做高速動平衡試驗、更換延伸小軸、對1號瓦瓦體多次檢修等。多年來,雖然"瓦振"值有了明顯降低,但"軸振"超標情況仍沒有好轉。
1 原因分析
1.1 機組軸瓦自激振動
由振動特征表明,機組產生了軸瓦自激振動。根據軸瓦自激振動產生的機理可知,軸瓦產生自激振動需有一個外界的擾動力,產生這個擾動力的可能原因如下:
(1) 延伸軸與高壓轉子的聯接螺栓松動,因延伸軸與1號軸承距離最近,故過大的晃動會導致1號軸承激振增大。
(2) 前端延伸小軸存在彎曲,亦會直接在1號軸承上表現為軸振值增大。
1.2 高壓轉子存在少量質量不平衡
解體后對汽輪機轉子做了低速動平衡試驗,發現高壓轉子存在少量質量不平衡的問題。這亦是1號軸承軸振動偏大的原因之一。
1.3 軸承裝配質量不好
目前大容量機組的軸瓦采用可傾瓦、三油楔瓦、橢圓瓦等3種型式。對給定的最小允許油膜厚度而言,橢圓軸承的承載能力最大,其次是三油楔軸承,而可傾瓦軸承的承載能力最低。眾所周知,軸承的裝配質量會直接對軸瓦振動產生影響,而可傾瓦的裝配質量對軸瓦振動的影響更為突出。
1.4 軸頸尺寸偏差
由于1號軸承軸頸磨損,使軸頸的幾何尺寸和表面光潔度均達不到設計要求。據有關資料介紹,軸頸加工存在誤差,會使軸頸原始晃擺值過大,如同轉軸相對振動值過大一樣,也會引起較大的交變油膜壓力,導致軸瓦振動增大。
2 解決方案
(1) 通過對高壓轉子彎曲度的測量,發現高壓轉子前端延伸小軸晃度值過大,將延伸軸與高壓轉子解體后發現主油泵葉輪前端面與小軸聯接處出現1條0.13 mm的溝痕。因該端面為小軸安裝定位的基準面,故該溝痕的存在使小軸軸心線與轉子軸心線產生偏斜,晃度值超標。為此對小軸端面進行了車削,并對主油泵葉輪前接觸面進行了人工修研,使其完全滿足設計要求。
(2) 用電刷鍍方式對1號軸承對應的軸頸磨損
部位進行處理,并用專用研軸卡具對軸頸進行整體研磨,使其幾何尺寸和表面光潔度均達設計要求。
(3) 將轉子上的所有原始平衡螺塞全部拆除,
重新做低速動平衡試驗。
(4) 精修軸瓦。對1號軸承的4個可傾瓦塊進行精細刮研,并將刮研標準由原來按軸頸實際尺寸,改為利用假軸進行刮研,以使軸瓦達到設計要求。同時對一瓦的瓦枕緊力和瓦頂部間隙及瓦墊鐵接觸情況重新進行調整。
通過以上處理,該機組于2002年9月啟動。在整個啟動過程中,對1號軸承進行了重點監測,其振動達到了設計要求。