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发电机组滑动轴承安装失误导致的故障


[中华轴承网] 2018/10/11 作者:中华轴承网

用滑动轴承的发电机组,轴承安装及检修质量的好坏,将直接影响轴承油膜的工作状态及刚度,进而影响到整个机组的安全运行。在发电机组检修实践中,产生轴瓦损坏、轴系振动等事故,多数是因为安装、检修工艺不当,质量要求不高造成的。

一、轴瓦安装偏斜引起碾瓦事故

某发电机球形瓦,运行中出现振动大、严重碾瓦事故。检修时发现该瓦的方头制动销存在加工误差,轴瓦落于瓦座后,制动销与销槽有一面被卡死,造成轴瓦安装偏斜,且偏斜量较大,测量数据见表1。

表1 新、旧瓦安装间隙 mm

发电机组滑动轴承安装失误导致的故障


此瓦虽为球面瓦,且瓦背间隙符合规范要求,但由于制动销轴向被卡死,使此瓦失去自调正功能。从表1可以看出,旧瓦瓦口间隙沿轴颈方向偏斜0.07mm(前左-后左=0.08mm,前右-后右=0.06mm),即轴瓦的中心线与轴颈的中心线偏斜0.07mm。运行时,油楔间隙沿轴向不相等,油膜压力也就不相等,在压力高处,高速旋转下的轴瓦摩擦发热量显著增加,当此发热量不能被润滑油流带走时,产生热量积聚,乌金温度会升高,轴瓦产生一定的碾压变形。当碾压变形使油楔进一步破坏时,乌金温度会进一步升高,产生更大的塑性变形。塑性变形使油楔进一步破坏,乌金温度进一步升高,最终产生碾压破坏。另外,该瓦在以前检修时曾修刮过,刮瓦工艺控制不当,不能保证运行时建立起良好的润滑油膜,油膜的刚度和抗振性能下降,加速碾瓦过程。

按照规范要求,轴瓦的制动销能将轴瓦恰当制锁,不能卡死。安装新瓦时,乌金未进行修刮,将制动销侧面磨掉1.3mm,使其在销槽内有约1mm的间隙,满足运行时球面自调正的活动余量,各间隙调整值见表1。机组投入运行后,油温、瓦温、振动等参数均正常。

二、轴颈与轴瓦不对中引起烧瓦事故

某汽轮机大修后启动运行,轴向振动达240μm,径向振动也较大,未带负荷前将轴瓦烧掉,为轴颈与轴瓦不对中所致。该汽轮机大修后转子及轴承箱扬度值见表2。

表2 轴承箱扬度值 mm/m

发电机组滑动轴承安装失误导致的故障



 

从表2可以看出,1#、2#轴颈的扬度与轴承箱扬度都存在较大偏差。瓦背与轴承盖采用紧力配合,轴颈落在轴瓦上后,承力面存在一个夹角,造成油膜压力投影点与轴承底座几何中心不重合,轴承座产生轴向偏转,由此引起轴向振动。轴瓦与轴颈夹角的存在,造成轴瓦局部载荷增大,影响油膜的工作状态而逐步导致烧瓦。

根据规范要求,汽轮机轴承座纵向水平以转子根据汽缸洼窝找好中心后的轴颈扬度为准,存在较大偏差肯定是不允许的,必须调整轴承箱的扬度使二者吻合。

三、轴瓦安装时轴向间距不合适引起烧瓦事故

某燃气轮发电机曾发生与一般情况有所不同的烧瓦事故,2#瓦的后侧阻油环与轴颈凸缘发生严重摩擦,导致阻油环烧阻油环乌金全部熔化流向轴承室,轴瓦工作区后侧的乌金轴向30mm范围内也因高温而熔化,轴颈凸缘轴向40mm范围内亮黑色。同时,因轴瓦振动大而导致了轴承支撑端盖螺栓松动,结合面顶部出现3mm间隙。机组跳闸停机,惰走过程中未发转子与定子的碰磨现象。该发电机轴承在不同状态时轴瓦断面与轴颈凸缘的轴向间距规范值见表3。

表3 轴瓦端面与轴径凸缘间距 mm

发电机组滑动轴承安装失误导致的故障


根据表3数据可以看出,燃机启动时,转子要向前串动6.5mm,满载运行时向前串动量恢复,转子总膨胀量为16mm。电机安装就位时,2#瓦后端面与轴颈凸缘间距必须大于6.5mm,前端面与轴颈凸缘间距必须大于18mm。检查发现,冷态时,该瓦前端面与轴颈凸缘的间距为41.3mm,后端为2.7mm,间距值根本满足不了机组启轴向串动的需要,必然要发生摩擦。即使机组快速启动后脱离了摩擦状态,也会对瓦造成伤害,只是不易察觉而已。轴瓦烧毁、动增大是必然现象,转子与定子未碰磨只是侥幸现象。将发电机定子前移9.3mm,消除此隐患。

发电机轴承座冷态安装时,转子与定子的轴向中心应有一个偏置量,使热态时达到中心一致,消除电磁力及通风量不平引起振动及轴向力,轴瓦与轴颈凸缘间轴向应保持有制造厂规定的热膨间隙尺寸。机组大修时,应监测发电机转子凸缘与瓦的间距。

四、轴瓦间隙调整不当引起振动大

1.某机组在检修时,下瓦全长的接触面分布不均匀,为追求接触面积均匀,对下瓦进行修刮,上瓦未修刮。安装后,轴瓦顶隙沿轴瓦全长不均匀,轴瓦呈喇叭口状,运行后,影响轴瓦油膜的工作状态,发生振动较大现象。对于这种情况,首先应检查轴接触面分布不均匀是否由于轴瓦安装倾斜及扬度不吻合所致在排除倾斜及扬度不吻合的前提下进行微量修刮工作是允许的。修刮后要按照安装规范要求,用着色法检查径向轴瓦的巴士合金与轴颈的接触情况。

2.有的机组的瓦背要求有间隙,某机组的瓦背要求有0~0.106mm的间隙,但检修人员在瓦背上加一层0.1mm钢片,瓦背有0.05mm预紧力。机组启动时因振动大无法达到满速,拆除钢片后,恢复正常。

一般情况下,转子运转时发生挠曲是不可避免的,挠曲的转子旋转时,力图使轴瓦及轴承座做相应的偏转,但轴承无法追随轴颈偏转时,就会形成轴向及径向振动偏大。有的人在检修时往往认为轴承紧力越大越能抑制轴承的振动,忽视了轴承无法追随轴颈做偏转运动而将轴振直接传递给轴承座,反而增加了轴承座的振动幅度,尤以轴向振动增加较常见。轴瓦紧力的大小,要根据轴承所处的位置、环境和工作条件区别对待,对机正常运行时轴瓦膨胀量大于轴承盖膨胀量的轴承,紧力稍小一些,反之则紧力稍大一些。

五、轴瓦附件安装质量差引起轴瓦损坏

1.顶轴油管接头漏油。某机组检修时发现顶轴油管接头有漏油现象,轴瓦有轻微碾压起皮,但损害不严重。该顶轴油管接头处于下瓦的下侧,且为软管,安装空间比较狭小,不易操作,这就需要特别注意,以免连接不牢引起后患。

2.轴瓦温度探头脱落。有的轴瓦直接监视轴瓦乌金温度,热电阻直接插入到距轴瓦乌金层底部2~3mm的孔内,靠螺栓压弹簧顶住探头。安装时若螺栓未紧固,运行中松动脱落,探头就逐步退出安装孔,失去监视轴瓦温度的功能。某机组运行中振大跳闸,轴瓦温度记录正常,打开轴承后发现轴瓦乌金已经碎裂,轴颈与瓦胎金属发生直接摩擦,温度探头脱出。

3.绝缘问题。某发电机运行中,因轴承振动大跳闸,跳闸的同时轴瓦有冒烟现象。揭开轴瓦后,发现下瓦全部烧坏,呈黑色粉末状,部分已露出瓦胎,上瓦有部分被烧坏,轴颈有磨损沟痕。测量轴瓦与轴承箱的绝缘阻值接近于零,轴瓦绝缘垫片间有尘土和油垢,为安装时未清理干净所致。安装过程中,要保持绝缘板间及外露部分的清洁和干燥,保证绝缘良好,必须采取防护措施,安装好后,用1000V绝缘电阻表测量,绝缘电阻要≥0.5MΩ。

六、润滑油脏污引起碾压和碎块

某汽轮机大修后,启动不久振动加大并跳闸,轴瓦乌金碎裂并脱胎。检查发现,在l#轴瓦回装过程中,供油管线和轴瓦供油中有较硬异物,异物进入油楔中,与轴颈发生研磨,造成乌金局部温度升高,出现局部碾瓦,最终造成大面积碾瓦而破坏。初始阶的局部温度升高并不易监测到,当监测温度达到报警保护而需要停机时,为时已晚,出现碎块和脱胎现象。检修时,一定要对相关管线、孔洞等进行保护,认真清理,防止异物进入。

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