汽輪機(jī)位移上漲原因分析及對(duì)策措施

易昌國(guó)，楊仕巧，陸運(yùn)秋

（貴州赤天化桐梓化工有限公司，貴州 桐梓 563200）

貴州赤天化桐梓化工有限公司30萬(wàn)t/a合成氨裝置氣體凈化工序采用大連理工大學(xué)的低溫甲醇洗技術(shù)，制冷系統(tǒng)的氨壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)采用杭州汽輪機(jī)股份有限公司的冷凝式汽輪機(jī)，其產(chǎn)品代號(hào)為7690，型號(hào)為NK32/36/32，汽輪機(jī)采用單側(cè)進(jìn)汽。

1 推力軸承簡(jiǎn)介

推力軸承安裝在前軸承座中，其作用是承受轉(zhuǎn)子的軸向推力，確定、保持轉(zhuǎn)子正確的軸向位置。推力軸承結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中軸承殼體是由水平剖分的兩半組成，上、下半之間用螺栓固連并有錐銷定位。軸承殼體在軸承座中的軸向位置由墊片（2）來(lái)調(diào)整、定位，殼體與殼體與軸承座在中分面處配有一騎縫銷，用以防止殼體周向轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖1 推力軸承結(jié)構(gòu)

每只推力軸承有兩組推力瓦環(huán)，每組有8 塊扇形推力瓦塊。瓦塊由把殼體、瓦塊、內(nèi)環(huán)串在一起的圓柱銷（6）作周向定位，瓦塊外弧與殼體內(nèi)圓相配而得以徑向定位。內(nèi)環(huán)（5）用螺釘固定在軸承殼體上。推力軸承是動(dòng)壓軸承，要使軸承正常工作，應(yīng)滿足以下條件：①潤(rùn)滑油具有一粘度；②動(dòng)、靜體之間有一定的相對(duì)速度；③相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩表面傾斜，以形成油楔；④外載荷在規(guī)定范圍之內(nèi)；⑤足夠的油量。

推力軸承屬米切爾型瓦塊軸承，每塊瓦塊的工作面澆濤有2ChSnSb11-6，俗稱巴氏合金層，軸承合金層厚度為2.0 mm，在瓦塊背面有一條偏離對(duì)稱中心的支承筋，因此在油壓作用下瓦塊繞支承筋擺動(dòng)傾斜，從而在推力盤與推力瓦塊之間形成楔形間隙。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，油被不斷帶入楔形間隙，形成具有抗壓能力的動(dòng)壓油膜，以平衡汽輪機(jī)的推向推力，并將推力傳遞給軸承座。由于形成了油膜液體潤(rùn)滑，所以在汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，推力盤與推力瓦塊之間不會(huì)產(chǎn)生金屬磨擦。

為了監(jiān)視汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向位置，并在必要時(shí)向用戶報(bào)警，推力軸承處安裝有2 個(gè)帶有前置放大器與延伸電纜的非接觸式軸位移探頭，探頭按照渦流原理工作。如果推力軸承不工作或軸位移過(guò)大，超出報(bào)警值，軸位移探頭將發(fā)出報(bào)警，如超出聯(lián)鎖值，汽輪機(jī)自動(dòng)停機(jī)。設(shè)定值為≥0.56 mm報(bào)警；≥0.8 mm停車。

2 存在的問(wèn)題

自2011 年原始開(kāi)車以來(lái)，汽輪機(jī)位移最高在0.47 mm 左右運(yùn)行，但在2015 年大修開(kāi)車后，三個(gè)月內(nèi)位移漲到0.50 mm 左右，最高到達(dá)0.60 mm。2016年7 月18 日利用前系統(tǒng)檢修機(jī)會(huì)，對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行中修，更換主副推瓦塊，但開(kāi)車后位移逐漸上漲，四個(gè)月后位移漲到0.56 mm，到達(dá)報(bào)警值。針對(duì)上述情況，2017 年4 月23 日再次對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行檢修，發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題：

（1）副推力側(cè)調(diào)整筋條左側(cè)固定螺栓斷裂。

（2）主推力瓦塊磨損嚴(yán)重，瓦塊標(biāo)準(zhǔn)尺寸為20.02 mm，磨損后尺寸為19.66～19.50 mm，磨損量為0.036～0.52 mm，并且存在偏磨現(xiàn)象。

（3）檢查推力軸承調(diào)整筋條，發(fā)現(xiàn)上半主副調(diào)整筋條均發(fā)生變形，直接影響推力軸承瓦架受力不均，使瓦塊產(chǎn)生偏磨。

針對(duì)上述問(wèn)題做了針對(duì)性處理，但機(jī)組運(yùn)行三個(gè)月后，汽輪機(jī)位移同樣上漲到 0.48 mm，2017 年 10 月 10 日利用前系統(tǒng)緊急停車進(jìn)行搶修的機(jī)會(huì)再次檢查汽輪機(jī)主副推瓦塊，瓦塊同樣磨損嚴(yán)重。對(duì)被磨損的瓦塊進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)瓦片表面洗凈后不光滑,灰暗，表面毛糙。把磨損的瓦塊放在高倍顯微鏡下觀看，整個(gè)瓦片的工作面有油垢或積炭，推力盤工作面與瓦片的對(duì)應(yīng)部位有不規(guī)則的小坑，局部腐蝕嚴(yán)重，初步判斷瓦塊磨損是因電化學(xué)腐蝕，懷疑汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子帶電所致。

開(kāi)車運(yùn)行正常后，對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行電壓檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其電壓最高值達(dá)26 V。每月定期對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行檢測(cè)電壓，其數(shù)據(jù)如表1。

表1 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子電壓測(cè)量值

3 應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子帶電情況，決定在汽輪機(jī)軸后軸承座安裝接地電刷，其作用為通過(guò)它使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子電壓放電，消除轉(zhuǎn)子的靜電電流，防止軸電流損傷軸承、聯(lián)軸器、瓦塊等部件。利用2018 年全廠大修的機(jī)會(huì)，于4 月5 日電刷安裝成功，19 日壓縮機(jī)開(kāi)車正常后投用電刷，連續(xù)三個(gè)月對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子帶壓和位移變化情況進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，其結(jié)果監(jiān)測(cè)帶電為0 V，位移在-0.287 mm 左右較穩(wěn)定，數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 汽輪機(jī)歷年來(lái)檢修后位移變化趨勢(shì) （單位：mm）

4 電刷檢查更換

電刷位置可通過(guò)視窗從外部查看，在運(yùn)行期間可觀測(cè)電刷的磨損情況：從視窗可看到電刷臂上的指針，指針對(duì)準(zhǔn)“NEW”刻線，指示電刷處于良好工作狀況；指針在“UP”位置表示電刷被抬起處于不工作狀態(tài)；若指針靠近“RPL”（REPLACE 更換）表明電刷已嚴(yán)重磨損，需要更換。2018 年11 月發(fā)現(xiàn)指針靠近“RPL”位置，測(cè)量其電壓為3 V，但機(jī)組位移沒(méi)有變化。2019 年1 月份利用前系統(tǒng)停車搶修的機(jī)會(huì)，對(duì)磨損較嚴(yán)重的接地電刷進(jìn)行檢查和更換。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)在汽輪機(jī)后軸承座安裝接地電刷后，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子帶電現(xiàn)象得以消除，汽輪機(jī)位移沒(méi)有上漲趨勢(shì)，安全平穩(wěn)地運(yùn)行到2019年3月份檢修，確保了裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。