650MW核电汽轮机组1号轴瓦盘车状态下温升异常处理

刘利民

摘 要：针对某650MW核电汽轮机在盘车状态下1号机1号轴瓦温升高的原因，阐述了影响1瓦温度的关键因素，并通过调整軸瓦油隙、修补轴瓦与轴颈手段，从而解决了1瓦温升高的问题。

关键词：1瓦温升；盘车；轴瓦；轴颈

1 概述

某核电一期是由哈汽厂提供的650MW 级单轴、四缸六排汽带中间汽水分离再热器的反动凝汽式汽轮机，型号为HN650-6.41（三个低压缸、一个高压缸）。该汽轮机组共有8个轴承，结构为四瓦块可倾瓦，能按转子的挠度和倾斜程度自动调整定位，使轴颈与轴瓦处在较好润滑状态下工作。该汽轮机组1号和2号轴承不设顶轴油，3至8瓦设顶轴油。该机组在首次非核冲转期间在250rpm时1号轴瓦温度171.8℃导致烧瓦，随后翻瓦检查发现瓦块及轴颈严重拉毛（轴颈尺寸由φ304.19mm变成φ303.80）。现场根据厂家要求现场先后进行6次处理轴颈及轴瓦，每次投盘车后1瓦温升都在6℃至10℃范围，且瓦块与轴颈出现干磨烧瓦现象。现场依据冲转前盘车温升7℃出现烧瓦情况，会议决定依据其他同类型机组（如秦山核电）及厂家指导经验，再次冲转前盘车轴瓦温升小于5°为必要条件。

2 原因分析

1号轴承座与前轴承箱焊接成一体，轴承箱就位固定后1号轴承标高可通过下半垫块厚度（45度角）进行调整，润滑油通过金属软管连接至轴承四个进油孔（上下左右）进入轴承，通过挡油环回油孔泄到轴承座内。在轴瓦下半左右共4个金属测温元件，检测瓦温。机组冲转及盘车过程中出现轴瓦金属温度异常，经过核实检查排除了测温元件损坏、温度测量极性装反、温度测量补偿方法或标准不正确、温度补偿系统受到外界严重干扰等，确认轴承温度异常的真实性。

排除了因热工测量系统异常引起的轴瓦金属温度虚假升高和波动。根据轴承理论，引起1号瓦金属温度高的原因可能有轴承载荷过大、轴瓦质量不良、轴瓦自动调整能力差、轴颈表面及轴瓦冲转损伤后现场修复未达到设计要求等，下面逐一加以分析可能因素。

2.1 1瓦载荷太重

依据厂家文件1瓦的载荷为8T，因冲转前盘车转态下1号轴瓦温升7℃-8℃，2号轴瓦没有温升。而且轴承修复后再次盘车温升在6℃至10℃，轴瓦接触面出现发亮及发黑现象，该问题可能是由于1号轴瓦载荷过大所致；但现场通过1号轴承台高0.05mm后分别台高2号和3号轴承，测得1号轴承的载荷在5.5至7T之间未超出设计范围，可排除载荷太重原因。

2.2 轴瓦乌金浇铸不良

轴瓦乌金浇铸质量不良，浇铸时乌金过热、有夹杂、结合不佳，存在脱胎现象。当承受动载荷时，结合不牢的地方，脱胎进一步加剧。机组盘车或运行中，当杂质随润滑油一起进入轴瓦时，轴瓦与杂质发生干摩擦，使轴瓦乌金被刮伤、碾压等，都会造成瓦温升高。

2.3 轴瓦自动调整能力差

因采用假轴检查发现轴瓦曲率与轴颈不匹配：瓦块与假轴局部存在0.03mm可入，且轴承壳体中分面最大0.26mm可入。同时轴承间隙过小或者过大，轴承安装偏斜，瓦块底部增加的垫片过多，轴承与转子扬度不一致等因素，都可能使轴瓦自动调整能力变差。另外，在盘车过程中，若润滑油油质中的微小颗粒进入垫块与瓦块接触面，造成球面垫块在相对移动过程中发生卡涩或者产生毛刺，将影响轴瓦转动自位。

2.4 轴颈表面及轴瓦冲转损伤后现场修复未达到设计要求

因首次冲转瓦温过高轴颈已拉毛，通过现场通过砂带及麻绳处理后不柱度为0.04mm，椭圆度为0.06mm，不符合设计标准轴颈椭圆度≤0.02mm，不柱度≤0.02mm。轴瓦通过现场修刮调整，因轴颈直径减小太多（0.40mm）分别尝试开油楔、菱形油槽、调整与轴颈接触面积等方式均未见效，每次投盘车后都会有新的拉毛痕迹

3 处理及效果

通过原因分析后现在主要解决为轴颈及轴瓦修复、检查复装问题。

3.1 轴颈修复

因轴颈拉毛严重（直径已变小0.40mm），通过现场人工用沙带和麻绳难以达到设计要求。现场议定两种方案：①选择国内专业的轴颈机加修复公司到现场进行处理；②高压缸揭缸，整根转子返厂修复轴颈。采用现场机加工虽然可以修复轴颈表面拉痕，节约成本及时间，但质量无保证且核电无先列。返厂修复虽然工期长成本高，但技术成熟质量有保证。通过综合考虑选择转子返厂处理轴颈，编制轴颈修复质量计划并派专人跟踪监督。通过修复后轴颈拉痕全部消除，轴颈跳动≤0.02mm，椭圆度≤0.02mm，不柱度≤0.02mm，满足设计要求。

3.2 轴瓦修复

轴瓦根据转子修复后的直径尺寸，从新修复曲率。因轴颈修复后尺寸变化较大，同时轴承拉毛严重且现场修复无效果，讨论决定返厂补焊加工处理。轴瓦修复完成后抱假轴检查瓦块与假轴间隙0.02mm塞尺检查不入；轴承壳体中分面间隙0.03mm塞尺检查不入。通过现场轴瓦修刮进油楔（间隙放大至0.10mm），以便润滑油进入，同时剔除瓦块硬点、夹杂。并用着色法检查轴瓦乌金无裂纹、脱胎现象。

3.3 轴承复装及中心调整

因转子返厂修复轴系已解列，现根据中心设计要求重新轴系找中连接。调整完中心后测量出1号瓦块底部的球面垫块总厚度，采用备用垫块加工至所需厚度进行替换，以免因增加工艺垫片造成卡涩影响瓦块自位能力。从新测量调整轴瓦顶隙、轴瓦顶隙、汽封间隙等参数使之满足设计要求。

依据以上方法处理后复装，油质合格后起盘车1号轴瓦温升0.3℃，异常问题得到顺利解决，核冲转时各轴瓦温升正常。时隔数月后同样问题在2号机出现，非核冲转前盘车时轴瓦温升上升10℃。依据一号机的安装经验立即停盘车翻瓦检查：发现轴瓦也出现大面积炭黑，轴颈轻度拉毛；现场通过加工假轴对1号轴瓦进行修刮，同时用沙袋及麻绳处理轴颈。处理后再次盘车温度正常，非核冲转一次成功。

4 结束语

对于盘车转态下出现轴瓦拉毛烧坏现象实属罕见。特别是无顶轴油轴瓦较“脆弱”，对各项加工参数要求较高，在安装前除常规检查外，采用假轴检查轴瓦曲率也很有必要。通过此次核电机组出现此类问题现象，在后续冲转前轴瓦温升情况应作为一项重要检查指标，能有效降低运行烧瓦潜在风险，提高了机组的安全运行及经济效益。