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改变调节阀开度差解决轴瓦温度过高问题(1)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/1/23 19:54:29   

  所属频道:  火力发电    关键词:  调节阀 温度 轴瓦

摘 要:华能汕头电厂1号汽轮机在额定参数和额定负荷下1号轴承的轴瓦温度过高。主要原因是该轴承承受过大的负载,部分油膜减薄,引起瓦温升高。能否通过改变调节阀开度差解决轴承瓦温过高问题?经试验研究,证实了调节阀开度差与轴承温度之间有关系。通过减小调节阀开度差,可降低轴承载荷,从而适当增加油膜厚度,降低轴瓦温度。在实践中,采用了改变3号、4号调节阀开度差即调换3号、4号调节阀开启顺序的方法,使1号轴承温度高的问题得到圆满解决,花费少,见效快。
关键词:汽轮机;轴承负载;轴瓦温度;调节阀开度;开启顺序

华能汕头电厂1号汽轮机,容量300MW,系俄罗斯产品,型号K-300-170-3,为单轴三缸三排汽亚临界一次中间再热凝汽式。汽轮机共5个轴承,除2号轴承为推力-支持联合球面自位式滑动轴承以外,其它轴承均为固定式滑动轴承,所有轴瓦材料为锡基巴氏合金。在1996年底机组试运期间,发现该机组1号轴承后部轴瓦温度在额定参数和额定负荷下为95~102℃。其它轴承瓦温都在75℃以下。后经过对1号轴瓦中间泄油槽封堵了四分之一,增加了轴瓦承载面积,1号轴瓦温度降到90~92℃,瓦温依然过高。打开1号轴承检查,发现该轴瓦后部有明显的磨擦痕迹。

导致该轴瓦温度高的主要原因,是由于厂家在设计中既没有考虑在该处采用适当承载能力的自位式轴承,也没有考虑到有关外部因素对轴承产生额外作用力、轴端转角变化等影响,导致该轴承承受过大的负载,引起瓦温升高。

笔者曾对汽轮机调节阀开度差与轴承载荷与轴承温度之间的关系进行了理论探讨,得知对于带反动度的汽轮机,其调节阀开度差(含开启顺序)除了对汽轮机蒸汽热力性能及节流状态有影响外,还与轴承载荷、转轴挠度、轴端转角、轴承油膜厚度及轴承温度之间有关系,并且调节阀开度差与由其引起的作用在轴承上的附加载荷成正比关系(由于篇幅所限,在此不作赘述)。要解决因轴承设计不当等因素引起轴承温度高及油膜振荡问题,在一定范围内,可以通过改变调节阀开度差来减小该轴承的负载或比压及轴端转角入手。

1 调节阀开度差与轴承油膜厚度及轴承温度之间关系

根据润滑理论,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。

图1为径向轴承的几何关系。由图1,可求得轴承垂直分力

F=μ×v×B×Fy2,  (1)

F--轴承垂直分力,N;
μ--润滑油绝对粘度,MPa.s;
Ψ--轴承的相对间隙,Ψ=C/R,mm;
C--轴承的半径间隙,C=R-r,mm;
R--轴承半径,mm;
r--轴颈半径,mm;
B--轴颈工作长度,mm;
v--轴颈圆周速度,v=Rω,mm/s;
Fy--轴承承载因数;
ω--轴颈角速度,rad/s。
图1 径向轴承的几何关系

最小油膜厚度为

hmin=C-e,  (2)

hmin--最小油膜厚度,mm;
 e--轴颈在轴承中心偏心距,mm。

把上述有关公式代入(1)式中,适当整改得

F--轴承载荷,F=F0 FB,N;
F0--轴承原有载荷,N;
FB--由调节阀开度差引起的载荷,N。

由调节阀开度差与作用在轴承上附加载荷的正比关系,令FB=ΔH/a,其中ΔH为调节阀开度差,a为比例因子,则有F=F0 ΔH/a,并代入(3)式,得

(4)式揭示了轴承油膜厚度hmin与调节阀开度差ΔH之间的关系,在轴承的承载因数Fy及μ,ω,R,B等参数一定的情况下,ΔH越大,hmin就越小,ΔH越小,hmin就越大。
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来源:中国电站集控运行技术网
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