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1、防止汽轮机轴瓦烧损 “二十五项重点要求”若干问题探讨,轮机室,2008年10月,轴瓦烧损危害,在2000年底至2001年短短的几个月中，东方汽轮机厂先后接受了来自2个电厂的3根旧机转子轴颈的修复处理。它们均由于“渗巴氏合金”造成了轴颈材质的深层脆化，无法在允许的车削范围内予以清除，最终不得不作报废处理。 轴颈的渗巴氏合金是在不正常运行工况下，巴氏合金低熔点组成元素Sn（锡）、Sb（锑）及Cu（铜）向轴颈深层渗人，使转子材料的局部发生组织变异及脆化而致。,轴瓦烧损危害,某厂209号机低压转子5、6号轴承在1994年投运初期曾发生过严重断油烧瓦事故，此后两轴承一直在瓦温偏高的状况下运行。检查发现，
2、转子摩擦高硬区细针状马氏体的存在说明此处发生了相变重结晶，温度达800以上；而摩擦带两旁软化区则超过转子回火温度，达600以上。断油事故不仅使转子干摩擦区发生了相变硬化，更使摩擦区发生了巴氏合金的沿晶渗入，特别是硬化带的两侧既是软化区，又是相变硬化淬火的拉应力集中区，其深层渗入就更为强烈。Sn（锡）、Sb（锑）及Cu（铜）元素在转子材料晶界的富集使轴颈局部区材料失去了原有的高强度与高韧性，长期运行后优先在摩擦带两旁的低强度软化区里，由低熔点的白色相组织发生开裂成为宏观裂纹。 因此，电厂在发生烧瓦之后，更换轴承的同时应加强对轴颈摩擦区材料微观组织的监督检查。,润滑油在轴承中的作用,由于润滑油的存
3、在，油品具有一定的润滑性和粘度，在转子的轴颈和轴承乌金固体的光滑表面上形成连续不断的油膜层，从而以摩擦系数约为0.0010.01的液体摩擦代替固体摩擦（摩擦系数为0.10.4），大大减少了阻力，防止了轴的磨损和毁坏； 另一方面，运行中的汽轮机油，通过循环流动，不断带走轴承部分的热量以及油流高速运动摩擦所产生的热量，油作为传热介质，对系统内的有关设备，起到冷却、散热的作用。 此外，还同时起到冲洗和减振的作用。,轴瓦烧损的三种根本原因,轴瓦烧损的三种主要原因 润滑油原因：正常运行或启停过程中，由于轴承润滑油压突然中断或油质恶化，使轴承油膜无法建立或被破坏，引起轴瓦损坏； 安装检修原因：由于安装和检
4、修时轴瓦间隙不台理，轴系中心偏移等原因引起转轴与轴瓦之间产生动静摩擦，造成轴瓦损坏。 轴瓦本身问题：轴瓦制造或加工时质量存在问题，如轴瓦钨金层有裂纹、脱胎等，在运行中造成轴瓦损坏。,轴瓦烧损表征,润滑油系统油泵的自动联锁装置设计、变更、安装不台理或运行中未将保护投入，当事故停机时不能正常联动，造成断油，引起轴瓦损坏。 如：珠江电厂一台300 MW机组原设计的润滑油泵联锁装置不完善。在安装过程中，设计院根据现场情况，对原有的二次回路进行变更。但由于二次回路变更不台理，移交生产后，电厂也未及时复核图纸和设计变更单，在停机工况下也未做过低油压联动试验。 1994年3月，由于保护误动，造成故障停机时，
5、交直流润滑油泵均未能联动，而运行人员也未严密监视润滑油压，及时手动开启交、直流油泵，引起轴承断油烧瓦。,轴瓦烧损表征,主油泵或射油器出口逆止闷关不严或未关。造成润滑油压低于规定值，导致机组发生断油烧瓦例。 如：1999年12月，太原市第一热电厂一台300MW机组在紧急打闸过程中，由于主油泵故障，射油器出口逆止门未关，交流油泵供出的油通过射油器出口逆止门及射油器返回主油箱，造成润滑油压下降到29 kPa以下，机组发生断油烧瓦。,轴瓦烧损表征,润滑油系统的切换操作，如切换冷油器、滤网以及启动定速后停用启动油泵等，未认真执行操作票制度，切换过程中由于操作不当或监护不严，造成断油，引起轴瓦损坏。 再如
6、：1986年4月，佳木斯发电厂7号机组起动并网后，在投入1号冷油器时由于运行人员误操作，即误将冷油器油侧出口门关死，造成了机组轴承烧损事故的发生。,轴瓦烧损表征,油系统阀门的安装不符合标准，门杆断裂或阀芯脱落时，造成断油，引起轴瓦损坏。,轴瓦烧损表征,油质不合格，油温过高或过低，油混入水使油水解，造成轴承油膜无法建立或被破坏，引起轴瓦损坏。 由于设计、安装、制造和运行情况的具体不同，不同的机组对润滑油变温特性表现各异，有的机组对油温的变化非常敏感，尤其是在油温低于36的情况下，可能产生油膜失稳的恶劣后果。 推荐进行润滑油的变温特性试验，摸清机组轴承的振动性能，积极采取相应的对策，以保证机组的安
7、全稳定运行。,轴瓦烧损表征,润滑油参数（温度）的变化可能导致油膜的不稳定涡动，致使油膜力激发振动，引起油锲“推动”轴在轴承中运动，在旋转方向产生不稳定力使转子发生涡动（正进动）。在系统内存阻尼不够大的情况下，出现较大的不稳定振动，当油膜涡动的频率等于系统的固有频率时，发生油膜振荡。在1998年大同、秦岭2台200MW机组发生的毁机事故，一种看法就是发生了油膜振荡所致。,轴瓦烧损表征,随着润滑油温度的降低，支持轴承回油温度降低，但轴承润滑油温升逐渐加大，对机组的润滑和冷却效果不利。我国原中华人民共和国电力工业部颁电力工业技术管理规范（1980.5.5）3.6.24条指出，轴承润滑油温升宜在15以
8、内。 对于润滑油温度变化振动特性不敏感的机组，仍然推荐正常运行时，保持油温在38 45范围内，以取得良好的润滑和冷却效果。为保证汽机轴承运行的正常，在汽轮机转速升至2500r/min以前，轴承入口的油温一般应达到35以上。,轴瓦烧损表征,轴承及润滑油系统的测量仪表不准确。使运行人员判断失误，造成断油引起轴瓦损坏。,轴瓦烧损表征,新安装或大修后的汽轮机组在进行油系统冲洗时，由于冲洗、清理不彻底，使制造厂或安装、大修过程中遗留的铁屑或杂物在运行中被带人轴承，造成轴承摩擦，引起轴瓦损坏。 如：1995年湛江发电厂一台新安装的300 MW机组，在汽轮机油系统冲洗后，未认真处理主油箱滤网内部遗留的铁屑，
9、在机组投运后，铁屑被带人轴承，造成轴承摩擦引起轴瓦损坏，振动增大。,轴瓦烧损表征,发生水冲击等造成轴向位移突然超过允许值而轴向位移保护失灵或未投。引起推力瓦工作面或非工作面损坏。,轴瓦烧损表征,汽轮机大轴弯曲或汽缸变形，造成轴承动静摩擦，引起轴瓦损坏。 如：1999年4月华能汕头电厂一台300 MW 机组在启动过程中，由于运行人员检查不到位，监视不严，造成汽轮机高压转子弯曲，引起轴承油挡磨损。,防范措施,新设备投产前的调试、试运行和验收工作，必须对设备的主保护、自动装置、重要仪表予以高度重视，严格把关。按技术管理法规/行业标准/企业标准有关规定，对重要保护及自动装置尚未投入或不完整的，不准启动
10、，不予验收。,防范措施,投产及大修后的机组专业技术人员要全面审核图纸和设备变更情况，查核各种保护是否完备，各自动装置是否可靠，各定值是否准确，一旦发现隐患，立即消除，防患未然。,防范措施低油压联锁,汽轮机的辅助油泵及自启动装置，应按运行规程定期进行试验(如每周)，并形成规范的记录，保证处于良好的备用状态。 机组启动前(盘车装置一旦投入)辅助油泵必须处于联动状态。机组正常停机前，应进行辅助油泵的全容量启动、联锁试验。 尤其针对套装油管路系统，由于油箱容积的限制，为了便于布置油泵，交、直流润滑油泵、氢密封备用油泵及注油器的吸入口较为集中，因此，各吸油设备间互有干扰。应反复试验在各种情况下的启动情况
11、，以确保安全。,防范措施低油压联锁,汽轮机的辅助油泵及自启动装置试验装置在设计阶段就应纳入，安装阶段严格验收。原则是：操作方便，放油缓慢，观察油压明晰。 润滑油压压力低感受元件，可以是压力变送器或压力开关，其逻辑设计有硬联接，也有通过DCS逻辑设计实现，或采取两种方式冗余。,防范措施,对某哈汽型200MW机组转子惰走润滑油压暂态过程研究表明，该型汽轮机在交流润滑油泵运转的情况下，打闸后转子从3000r/min惰走中，转速n约在1804r/min时，主油泵入口压力几乎降为0，油泵稳定油流状况受到破坏；虽然交流润滑油泵出力在增加，但润滑油母管压力p呈下降趋势。至1912r/min时，号射油器出口逆
12、止门才关闭，过渡到由交流润滑油泵单独提供润滑油。,防范措施,图中：1交流润滑油泵电流 I/I0 (I0=50A)；2润滑油母管压力 plub/plub0(plub0=0.20MPa)；3汽机转速 n/n0(n0=3000r/min)；4主油泵出口压力 pout/pout0(pout0=2.02MPa)；5主油泵入口压力 pin/pin0(pin0=0.12MPa),防范措施,直流润滑油泵、直流密封油泵的电源应可靠。不得自带有保护电机过热的热偶保护。交流润滑油泵电源的接触器，应采取低电压延时释放措施，同时要保证自投装置动作可靠，其电源电缆应采用可靠防火措施或采用耐火电缆。 如：青岛电厂300MW
13、机组的直流油泵，在系统设计时未设任何保护，但在制造厂家出厂时自带有保护电机过热的热偶保护，在紧急状态下直流油泵在运行中热偶保护动作，直流油泵跳闸，造成了机组轴承烧损事故的发生。 再如：1999年宝鸡二电厂一台300MW机组，由于送风机事故按钮触点绝缘低跳闸，造成机组跳闸、解列，保安段电源低电压保护动作，由于供电方式设计的不合理使交流润滑油泵失电，而直流润滑油泵因开关合闸回路故障又未能成功开启，从而造成了轴承烧损事故的发生。,防范措施,涉及润滑油系统的切换操作，如切换冷油器、滤网及启动定速后停用启动油泵等，均应填用操作票，在班长(主值)监护下按操作票顺序缓慢进行，操作中应同主控员保持密切联系，严
14、密监视润滑油压变化，同时操作中必须事先对可能存有空气的设备、部件进行充分排气，严防切换操作过程中断油。,防范措施,机组启动、停机和运行中，轴瓦钨金温度或回油温度(含推力瓦、密封瓦)达到现场规程规定的停机值时，应果断停机。 在机组运行中，各支持轴承、推力轴承和密封瓦的金属温度，均不应高于制造厂规定值，一般在90以下，主轴承温度测点紧贴钨金面的允许金属温度到95。东方汽轮机厂铸造锡基巴氏合金ZSnSb11Cu6的固相点温度为240，液相点温度为370，其最高使用温度不得超过100。 引进型机组一般为107报警，112应紧急停机。回油温度不宜超过65，超过75时应立即打闸停机。 对于轴瓦的温度保护，
15、现在的新机组，一般都直接是接入ETS保护的，比较老的机组就是由运行人员依据温度值来手动停机,防范措施,停机时，应设专人监视润滑油压和轴瓦温度，按规定及时投入交、直流润滑油泵。运行人员还必须熟悉交直流润滑油泵工作失常情况的紧急处理方法。 如：1994年3月，珠江电厂发生2号机300MW机组的轴承烧损事故。其事故原因是由于保护误动作，使发电机解列，主汽门关闭，润滑油压随转速下降而降低，当油压降至0.07MPa和0.06MPa时，交、直流润滑油泵没有联动，而运行人员也没有严密监视润滑油压，手动开启交、直流润滑油泵不及时，导致了机组轴承严重烧损事故的发生。,防范措施,在机组启停过程中，应按制造厂规定的
16、转速启停顶轴油泵，记录各轴承顶起油压值。 启、停机过程状态和参数记录应记录顶轴油压。正常运行时，该油压反映轴承油膜压力，也应纳入记录，并为每一轴承建立正常运行压力范围值，每当数值发生变化时，应进行专项分析和检查。,防范措施,汽轮机油系统的管材要符合要求，变径管应采用锻制式，大管径可采用钢板焊制，禁止使用抽条冷作变径管。油系统的法兰应尽可能使用对焊短管法兰，使法兰焊接时不变形。 为防止由于阀门损坏造成断油事故，要求油系统严禁使用铸铁阀门。油系统阀门不得在水平管道上立式安装，以防止由于门芯脱落导致油管道堵塞。 为防止误操作和在紧急情况下能迅速找到阀门，要求主要阀门要有明显的标志牌和挂有“禁止操作”警告牌。 为防止由于滤网堵塞而造成断油事故，在润滑油管道上不宜装设滤网。如果要装设滤网，则必须要有可靠的防止滤网堵塞和破损的安全措施。,防范措施,主油泵或射油器出口逆止门应选择质量可靠的产品。检修中应注意主油泵出口逆止门的状态，防止停机过程中断油。,防范措施,油系统油质应按规程要求定期进行化验。如若油质劣化应及时处理。在油质
