API612解读及实际应用之一——石油石化领域用汽轮机轴瓦温度略高的分析及处理

赵毅

摘  要：分析某甲醇合成气离心压缩机组用高压冷凝式汽轮机轴承瓦温略高于技术协议要求原因，阐述了影响可倾瓦温度的关键因素，并通过合理改善轴承的油隙、调整轴瓦的负荷分配、修刮可倾瓦的进出油楔、扩大进油节流孔等手段，使改型机组3、4号轴瓦温度有所降低。

一、问题的提出

杭汽T8124甲醇合成气离心压缩机组用高压冷凝式汽轮机，转向由进汽端向出汽端看为顺时针，最高连续转速11104r/min，转子重量约1.45T，轴承为可倾瓦式。轴瓦简介详见附件“轴瓦简介” 。

该台汽轮机在杭州汽轮机股份有限公司进行空负荷运转试验，在完成暖机过程后，将冷油器出油温度稳定于45℃上下，缓慢启动至最高连续转速（11104r/min），铂热电阻测出前承轴瓦两点瓦温较技术协议要求（低于80℃）略高，后轴承轴瓦两点瓦温则较技术协议要求（低于80℃）高出较大，尤其是受力侧瓦温最高达86℃，无增大趋势。调整润滑油油温于43℃左右时，瓦温略有下降，但效果并不明显，徘徊于85℃左右。停机翻瓦检查，瓦块无明显划痕，最终通过调整轴承的油隙、调配轴瓦的负荷分配、修刮可倾瓦的进出油楔、扩大进油节流孔等手段，使机组3号轴瓦温度有所降低。

二、机组轴系简介

本机组型号为HNK25/36，为两缸单排汽型式。转子总长2299mm（无主油泵，含危急遮斷器），两径向轴承间跨距为1745mm，汽轮机与压缩机间由膜片式联轴器联接。

在轴转速上升时，轴逐渐浮起，油膜逐渐增厚，到一定转速时，油膜太厚不能支持轴，反而下沉，下沉后油膜又变薄，浮力增大，周而复始。这样由于轴两边润滑油流量的差异，使轴中心以近于轴转速一般的频率涡动。因转子两侧油膜形成厚度不同，左侧为主受力面，故左侧轴瓦测点瓦温略高于右侧。

本机组共4个支持轴承，其中汽轮机部分有2个，前后各一，均为可倾瓦结构。

三、瓦温升高现象

机组启动升速过程中，瓦温逐渐上升，尤其在7000r/min附近过临界转速时，瓦温升高明显，定速于最高连续转速（11104r/min）时受力侧瓦温稳定达到86℃左右，预计在现场带负荷后还会有小幅升高趋势，经调整润滑油温在43℃左右时，瓦温略有下降，但始终徘徊于85℃。

四、当时处理方式

结合杭汽总装车间多年经验，对该4个测温点温度，杭汽认为合格。但因与技术协议有所不符，依旧对此次瓦温较技术协议偏高事件作出一定处理。处理方式如下：

1、瓦块止动顶丝长度由设计值略微缩短，顶丝直径减少，从而使可倾瓦块适度滑动;

2、修刮可倾瓦块的进、出油斜边及舌形油囊面，减小流通阻力，从而增加了润滑冷却流量。

五、最终杭汽对瓦温情况的判定

T8124汽轮机技术协议中对轴瓦温度有一特别条款（技术协议第4- （3）-a条款“汽轮机轴瓦温度正常运行时用户要求小于80℃”），虽该条款和杭汽常规设计规范差异较大。但杭汽在设计、安装调试时，要求尽力符合用户要求。经反复调整，目前在最大允许运行的转速11104r/min下（正常、额定转速的1.05倍，即1.05X10575 r/min=11104r/min），除后径向轴承上的一个测点为83.89℃，与用户要求的数据略有差距外，其它测点均以调整到80℃以下。

杭汽对轴承运行的常规要求是：瓦温值达到105℃报警，115℃时要求停机，一般运行时瓦温控制在≤90℃。瓦温调整并不是越低越好，因为调低瓦温，需通过增大轴瓦与转子轴径的间隙，从而增加进油量来实现，轴瓦轴径间隙过大会影响到轴承稳定性和转子振动指标，不利于机组安全运行。所以杭汽在做调整时通常要兼顾转子振动和瓦温两个指标。

鉴于上述原因，杭汽认为目前工厂试验时的轴承状态是合适的，其瓦温是安全的，不适宜再做进一步的调整。

六、瓦温偏高原因分析

1.轴封漏汽的影响：该机组为中低压分缸结构，为缩短转子长度，减少轴承数，将前后轴瓦分别布置在靠近蒸气室和低压缸排汽口处，轴承整体受汽缸、汽封的温度和漏汽量影响，但该影响甚小。

2. 汽缸中心变化的影响：汽缸与台板受热膨胀上抬，由于此类型机组是下猫爪结构，汽缸与台板受热膨胀上抬，直接导致汽缸中心的变化。

3. 缸热量辐射影响：轴瓦轴承座处的缸体受位置限制，保温效果不能保证，转子热量直接辐射轴瓦，导致温度升高。

4.润滑油量影响：轴承润滑油有润滑和冷却功能，如果轴瓦进油量不足或排油不畅，就会导致轴瓦温度偏高。

5.轴瓦油隙影响：对于动压式滑动轴承，如果轴承负载过轻，轴承油膜过厚，油膜容易失稳而发生油膜振荡;如果轴承负荷过重，油膜容易破裂而产生轴瓦和轴颈局部干磨擦而使轴瓦温度升高。为使轴承油膜不致过厚也不致过薄，即不发生油膜震荡也不致轴瓦温度过高，就必须找出油膜厚度与轴承负载等参数之间的关系。

期、处理建议

综合以上分析，结合机组的实际情况，解决轴瓦温度高的处理建议如下：

1.针对轴承巴氏合金温度高的问题，最好的方法是重新进行负荷分配，调整汽封间隙，但耗时耗力，一般不建议对已产成汽轮机进行调整。

2.适当调整后轴瓦标高，重点考虑转子扬度、油挡间隙的限制，降低后轴瓦瓦枕垫和瓦块垫（温度高侧），或抬高前轴瓦瓦枕垫和瓦块垫（温度低侧）。这就减轻了后轴轴瓦的负载，同时也改善了因排汽缸变形而带来的不利因素，即轴承下壳体上抬的不良影响。

3.建议瓦块止动顶丝长度由设计值略微缩短，顶丝直径减少，从而使可倾瓦块适度滑动。

4.修刮可倾瓦块的进、出油斜边及舌形油囊面，减小流通阻力，从而增加了润滑冷却流量。但是现在一般汽轮机出厂的轴瓦都不建议修刮巴氏合金面，原因是手工加工工艺地，会改变轴瓦原本的型线，破坏轴瓦运行中油膜的形成，引起油膜震荡。

5.扩大轴瓦进油节流孔直径，减小冷却油进入瓦内的阻力，适当增加了轴瓦润滑、冷却油量。

6.检查瓦与轴颈的接触面、轴与轴瓦各部间隙和轴承紧力，符合相关规范要求。

7.加强轴承座处缸体保温和隔热板厚度。