汽轮机位移上涨原因分析及对策措施

易昌国，杨仕巧，陆运秋

（贵州赤天化桐梓化工有限公司，贵州 桐梓 563200）

贵州赤天化桐梓化工有限公司30万t/a合成氨装置气体净化工序采用大连理工大学的低温甲醇洗技术，制冷系统的氨压缩机驱动汽轮机采用杭州汽轮机股份有限公司的冷凝式汽轮机，其产品代号为7690，型号为NK32/36/32，汽轮机采用单侧进汽。

1 推力轴承简介

推力轴承安装在前轴承座中，其作用是承受转子的轴向推力，确定、保持转子正确的轴向位置。推力轴承结构如图1所示，其中轴承壳体是由水平剖分的两半组成，上、下半之间用螺栓固连并有锥销定位。轴承壳体在轴承座中的轴向位置由垫片（2）来调整、定位，壳体与壳体与轴承座在中分面处配有一骑缝销，用以防止壳体周向转动。

图1 推力轴承结构

每只推力轴承有两组推力瓦环，每组有8 块扇形推力瓦块。瓦块由把壳体、瓦块、内环串在一起的圆柱销（6）作周向定位，瓦块外弧与壳体内圆相配而得以径向定位。内环（5）用螺钉固定在轴承壳体上。推力轴承是动压轴承，要使轴承正常工作，应满足以下条件：①润滑油具有一粘度；②动、静体之间有一定的相对速度；③相对运动的两表面倾斜，以形成油楔；④外载荷在规定范围之内；⑤足够的油量。

推力轴承属米切尔型瓦块轴承，每块瓦块的工作面浇涛有2ChSnSb11-6，俗称巴氏合金层，轴承合金层厚度为2.0 mm，在瓦块背面有一条偏离对称中心的支承筋，因此在油压作用下瓦块绕支承筋摆动倾斜，从而在推力盘与推力瓦块之间形成楔形间隙。当转子旋转时，油被不断带入楔形间隙，形成具有抗压能力的动压油膜，以平衡汽轮机的推向推力，并将推力传递给轴承座。由于形成了油膜液体润滑，所以在汽轮机正常运行时，推力盘与推力瓦块之间不会产生金属磨擦。

为了监视汽轮机转子的轴向位置，并在必要时向用户报警，推力轴承处安装有2 个带有前置放大器与延伸电缆的非接触式轴位移探头，探头按照涡流原理工作。如果推力轴承不工作或轴位移过大，超出报警值，轴位移探头将发出报警，如超出联锁值，汽轮机自动停机。设定值为≥0.56 mm报警；≥0.8 mm停车。

2 存在的问题

自2011 年原始开车以来，汽轮机位移最高在0.47 mm 左右运行，但在2015 年大修开车后，三个月内位移涨到0.50 mm 左右，最高到达0.60 mm。2016年7 月18 日利用前系统检修机会，对汽轮机进行中修，更换主副推瓦块，但开车后位移逐渐上涨，四个月后位移涨到0.56 mm，到达报警值。针对上述情况，2017 年4 月23 日再次对汽轮机进行检修，发现以下问题：

（1）副推力侧调整筋条左侧固定螺栓断裂。

（2）主推力瓦块磨损严重，瓦块标准尺寸为20.02 mm，磨损后尺寸为19.66～19.50 mm，磨损量为0.036～0.52 mm，并且存在偏磨现象。

（3）检查推力轴承调整筋条，发现上半主副调整筋条均发生变形，直接影响推力轴承瓦架受力不均，使瓦块产生偏磨。

针对上述问题做了针对性处理，但机组运行三个月后，汽轮机位移同样上涨到 0.48 mm，2017 年 10 月 10 日利用前系统紧急停车进行抢修的机会再次检查汽轮机主副推瓦块，瓦块同样磨损严重。对被磨损的瓦块进行观察，发现瓦片表面洗净后不光滑,灰暗，表面毛糙。把磨损的瓦块放在高倍显微镜下观看，整个瓦片的工作面有油垢或积炭，推力盘工作面与瓦片的对应部位有不规则的小坑，局部腐蚀严重，初步判断瓦块磨损是因电化学腐蚀，怀疑汽轮机转子带电所致。

开车运行正常后，对汽轮机转子进行电压检测，发现其电压最高值达26 V。每月定期对汽轮机转子进行检测电压，其数据如表1。

表1 汽轮机转子电压测量值

3 应对措施

针对汽轮机转子带电情况，决定在汽轮机轴后轴承座安装接地电刷，其作用为通过它使汽轮机转子电压放电，消除转子的静电电流，防止轴电流损伤轴承、联轴器、瓦块等部件。利用2018 年全厂大修的机会，于4 月5 日电刷安装成功，19 日压缩机开车正常后投用电刷，连续三个月对汽轮机转子带压和位移变化情况进行跟踪监测，其结果监测带电为0 V，位移在-0.287 mm 左右较稳定，数据见表2。

表2 汽轮机历年来检修后位移变化趋势 （单位：mm）

4 电刷检查更换

电刷位置可通过视窗从外部查看，在运行期间可观测电刷的磨损情况：从视窗可看到电刷臂上的指针，指针对准“NEW”刻线，指示电刷处于良好工作状况；指针在“UP”位置表示电刷被抬起处于不工作状态；若指针靠近“RPL”（REPLACE 更换）表明电刷已严重磨损，需要更换。2018 年11 月发现指针靠近“RPL”位置，测量其电压为3 V，但机组位移没有变化。2019 年1 月份利用前系统停车抢修的机会，对磨损较严重的接地电刷进行检查和更换。

5 结束语

通过在汽轮机后轴承座安装接地电刷后，汽轮机转子带电现象得以消除，汽轮机位移没有上涨趋势，安全平稳地运行到2019年3月份检修，确保了装置的长周期运行。