改變調(diào)節(jié)閥開(kāi)度差解決軸瓦溫度過(guò)高問(wèn)題  



     摘要：華能汕頭電廠1號(hào)汽輪機(jī)在額定參數(shù)和額定負(fù)荷下1號(hào)軸承的軸瓦溫度過(guò)高。主要原因是該軸承承受過(guò)大的負(fù)載，部分油膜減薄，引起瓦溫升高。能否通過(guò)改變調(diào)節(jié)閥開(kāi)度差解決軸承瓦溫過(guò)高問(wèn)題?經(jīng)試驗(yàn)研究，證實(shí)了調(diào)節(jié)閥開(kāi)度差與軸承溫度之間有關(guān)系。通過(guò)減小調(diào)節(jié)閥開(kāi)度差，可降低軸承載荷，從而適當(dāng)增加油膜厚度，降低軸瓦溫度。在實(shí)踐中，采用了改變3號(hào)、4號(hào)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度差即調(diào)換3號(hào)、4號(hào)調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟順序的方法 ，使1號(hào)軸承溫度高的問(wèn)題得到圓滿(mǎn)解決，花費(fèi)少，見(jiàn)效快。  

    關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；軸承負(fù)載；軸瓦溫度；調(diào)節(jié)閥開(kāi)度；開(kāi)啟順序  

    華能汕頭電廠1號(hào)汽輪機(jī)，容量300 MW，系俄羅斯產(chǎn)品，型號(hào)K-300-170- 3，為單軸三缸三排汽亞臨界一次中間再熱凝汽式。汽輪機(jī)共5個(gè)軸承，除2號(hào)軸承為推力- 支持聯(lián)合球面自位式滑動(dòng)軸承以外，其它軸承均為固定式滑動(dòng)軸承，所有軸瓦材料為錫基巴 氏合金。在1996年底機(jī)組試運(yùn)期間，發(fā)現(xiàn)該機(jī)組1號(hào)軸承后部軸瓦溫度在額定參數(shù)和額定負(fù) 荷下為95～102 ℃。其它軸承瓦溫都在75 ℃以下。后經(jīng)過(guò)對(duì)1號(hào)軸瓦中間泄油槽封堵了四分 之一，增加了軸瓦承載面積，1號(hào)軸瓦溫度降到90～92 ℃，瓦溫依然過(guò)高。打開(kāi)1號(hào)軸承檢 查，發(fā)現(xiàn)該軸瓦后部有明顯的磨擦痕跡。  

    導(dǎo)致該軸瓦溫度高的主要原因，是由于廠家在設(shè)計(jì)中既沒(méi)有考慮在該處采用適當(dāng)承載能力的自位式軸承，也沒(méi)有考慮到有關(guān)外部因素對(duì)軸承產(chǎn)生額外作用力、軸端轉(zhuǎn)角變化等影響，導(dǎo) 致該軸承承受過(guò)大的負(fù)載，引起瓦溫升高。  

    筆者曾對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度差與軸承載荷與軸承溫度之間的關(guān)系進(jìn)行了理論探討，得知對(duì)于帶反動(dòng)度的汽輪機(jī)，其調(diào)節(jié)閥開(kāi)度差（含開(kāi)啟順序）除了對(duì)汽輪機(jī)蒸汽熱力性能及節(jié)流狀態(tài)有影響外，還與軸承載荷、轉(zhuǎn)軸撓度、軸端轉(zhuǎn)角、軸承油膜厚度及軸承溫度之間有關(guān)系，并且調(diào)節(jié)閥開(kāi)度差與由其引起的作用在軸承上的附加載荷成正比關(guān)系（由于篇幅所限，在此不作贅述）。要解決因軸承設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)纫蛩匾疠S承溫度高及油膜振蕩問(wèn)題，在一定范圍內(nèi)，可以通過(guò)改變調(diào)節(jié)閥開(kāi)度差來(lái)減小該軸承的負(fù)載或比壓及軸端轉(zhuǎn)角入手。  

    1、調(diào)節(jié)閥開(kāi)度差與軸承油膜厚度及軸承溫度之間關(guān)系  

    根據(jù)潤(rùn)滑理論，對(duì)于動(dòng)壓式滑動(dòng)軸承，如果軸承負(fù)載過(guò)輕，軸承油膜過(guò)厚，油膜容易失穩(wěn)而 發(fā)生油膜振蕩；如果軸承負(fù)荷過(guò)重，油膜容易破裂而產(chǎn)生軸瓦和軸頸局部干磨擦而使軸瓦溫 度升高。為使軸承油膜不致過(guò)厚也不致過(guò)薄，即不發(fā)生油膜震蕩也不致軸瓦溫度過(guò)高，就必 須找出油膜厚度與軸承負(fù)載等參數(shù)之間的關(guān)系。  

    圖1為徑向軸承的幾何關(guān)系。由圖1，可求得軸承垂直分力  

    F=μ×v×B×Fy/Ψ2，　　（1）  

    F--軸承垂直分力，N； 

    μ--潤(rùn)滑油粘度，MPa·s； 

    Ψ--軸承的相對(duì)間隙，Ψ=C/R，mm； 

    C--軸承的半徑間隙，C=R-r，mm； 

    R--軸承半徑，mm； 

    r--軸頸半徑，mm； 

    B--軸頸工作長(zhǎng)度，mm； 

    v--軸頸圓周速度，v=Rω，mm/s； 

    Fy--軸承承載因數(shù)； 

    ω--軸頸角速度，rad/s。 

    zui小油膜厚度為  

    hmin=C-e，　　（2）  

    hmin--zui小油膜厚度，mm； 

    e--軸頸在軸承中心偏心距，mm。  

    把上述有關(guān)公式代入（1）式中，適當(dāng)整改得 

    F--軸承載荷，F(xiàn)=F0+FB，N； 

    F0--軸承原有載荷，N； 

    FB--由調(diào)節(jié)閥開(kāi)度差引起的載荷，N。  

    由調(diào)節(jié)閥開(kāi)度差與作用在軸承上附加載荷的正比關(guān)系，令FB=ΔH/a，其中ΔH為調(diào)節(jié)閥開(kāi)度差，a為比例因子，則有F=F0+ΔH/a，并代入（3）式，得 
    （4）式揭示了軸承油膜厚度hmin與調(diào)節(jié)閥開(kāi)度差ΔH之間的關(guān)系，在軸承的承載因數(shù)Fy及μ，ω，R，B等參數(shù)一定的情況下，ΔH越大，hmin就越小，ΔH越小，hmin就越大。 

    對(duì)于軸瓦和軸頸之間油膜過(guò)薄而引起軸瓦溫度高的問(wèn)題，一般解決的方法是：增加軸瓦寬度B，調(diào)整各軸承負(fù)荷分配，或更換自位式軸承來(lái)適應(yīng)過(guò)大的轉(zhuǎn)軸撓度和軸端轉(zhuǎn)角。這些措施涉及到要改變軸承結(jié)構(gòu)型式或者有關(guān)軸承的安裝狀態(tài)，工作量大，費(fèi)用多。而采用改變調(diào)節(jié)閥開(kāi)度差的方法，可以減小調(diào)節(jié)閥開(kāi)度差ΔH，其目的是減少軸承負(fù)載FB，繼而降低軸承總載荷F，適當(dāng)增加油膜厚度并減小軸端轉(zhuǎn)角，降低軸瓦溫度。  

    由于理論計(jì)算存在誤差，油膜厚度也不易直接測(cè)量，因此，*的調(diào)節(jié)閥開(kāi)度差ΔH，通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定。  

    2、開(kāi)度差與軸瓦溫度關(guān)系的試驗(yàn)  
    為了確認(rèn)是否能通過(guò)改變調(diào)節(jié)閥開(kāi)度差降低華能汕頭電廠1號(hào)汽輪機(jī)1號(hào)軸承的溫度，我們?cè)跈C(jī)組帶70％和100％額定負(fù)荷工況下，對(duì)3號(hào)、4號(hào)調(diào)節(jié)閥不同開(kāi)度差與1號(hào)軸承瓦溫之間的關(guān)系進(jìn)行了試驗(yàn)（對(duì)1、2號(hào)調(diào)節(jié)閥均維持全開(kāi)狀態(tài)，其開(kāi)度差為0）。試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如表1和表2所示。 

    根據(jù)1號(hào)軸瓦溫度與3號(hào)、4號(hào)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度差之間的變化規(guī)律，對(duì)1號(hào)軸瓦溫度高的問(wèn)題，采取 了減小調(diào)節(jié)閥開(kāi)度差的辦法即調(diào)換3號(hào)、4號(hào)調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟順序，也即先開(kāi)4號(hào)，后開(kāi)3號(hào)的方法 。這樣，原來(lái)的ΔH3，4為正值，經(jīng)改變開(kāi)啟次序后，ΔH3，4為負(fù)值 。為保證調(diào)節(jié)閥特性不受影響，把3號(hào)、4號(hào)調(diào)節(jié)閥的油動(dòng)機(jī)等相關(guān)部件對(duì)換。  

    3、效果  

    按此方法改進(jìn)后，1號(hào)軸瓦溫度由原來(lái)的92 ℃下降到65 ℃左右穩(wěn)定運(yùn)行。軸承振動(dòng)變化 不大，也沒(méi)有發(fā)生油膜振蕩的情況。同時(shí)，由于調(diào)換3號(hào)、4號(hào)調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟次序之后，ΔH3，4由原來(lái)的正值變?yōu)樨?fù)值，但其開(kāi)度差的值沒(méi)有改變（也即調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟重疊度沒(méi)有增大），沒(méi)有帶來(lái)額外的節(jié)流損失。實(shí)踐證明，采用改變調(diào)節(jié)閥開(kāi)度差及開(kāi)啟順序的方法，使1號(hào)軸承溫度高的問(wèn)題得到圓滿(mǎn)解決，花費(fèi)少，見(jiàn)效快，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。  

    參考文獻(xiàn)  

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