1、 2019 年中国电机工程学会年会论文集 基于 QC 理念 分 析 哈 汽 百 万 机 组 可 倾 瓦 碾 瓦 张景辉1，王予生 2，冯坤1，陈长利1，张骞3，李勇1 1.国家电投集团 河 南 电 力有 限 公 司 技 术 信息 中 心，河 南 郑州 450000 2.国 家 电 投 集 团河 南 电 力检 修 工 程 有 限 公司，河 南 郑州 450016 3.国家电投集团 河 南 电 力有 限 公 司 平 顶 山 发电 分 公司，河 南 平顶山 467312 Analysis of Tilting-pad Bearing Damage of HTC million units based
2、 on QC concept Zhang Jing-hui 1,Wang Yusheng 2,Feng Kun 1,Chen Chang-li1,Zhang Qian 3,Li Yong1 1.SPIC Henan Electric Power Co.,Ltd.Technology Information Center,Zhengzhou Henan 450000 2.SPIC Henan electric power engineering CO.,LTD,Henan zhengzhou 450016;3.SPIC Henan Electric Power Co.,Ltd.Pingdings
3、han generation branch,Pingdingshan Henan 467312;摘要：某 电 厂 机组启停过程中，可倾瓦多次发生低速超温碾瓦。该 电厂利用 QC 理 念 分 析，找 出 低 速 碾 瓦 的 要因，在 不 增 设 可 倾 瓦 顶 轴 油 的 情 况 下，通过采 取 调 整 轴瓦载荷 和 对 可 倾 瓦 开 进 油 槽 的技术措施后，机 组 启 动 期 间 无 超温，运 行 期 间 瓦温和处理前的瓦温对比降低约 10。经 过 一 年 多 的 运 行，揭 瓦 检 查 可 倾 瓦 无 碾 瓦 现 象，低速碾瓦问题 已 可控，该处理措施对 此 类 问 题 的 处 理 具
4、有 借 鉴 意 义。关键词：可倾瓦;碾瓦;QC 理念 Abstract:During the start-up and shutdown process of a power plant,the Tilting-pad Bearing damage often occurs at low speed and over temperature.This power plant uses QC concept analysis to find out the main reasons for damage of bearing shell at low speed.By adjusting the
5、 bearing load and opening the oil tank to the tilting pad without adding tilting pad top shaft oil,the unit has no overtemperature during the start-up period,and the pad temperature during operation is reduced by about 10 compared with that before treatment.After more than a year of operation,tiltin
6、g tilting tiles can be checked without rolling,and the problem of damage of bearing shell at low speed can be controlled.The treatment measures can be used for reference in dealing with such problems.Key words:Tilting-pad Bearing;Bearing damage;QC concept 近 年 来，出 现 多 起 大 型 机 组 可 倾 瓦 低 速 碾瓦 事 件。采 取 的
7、 主 要 措 施 有：增 加 顶 轴 油、增大 轴 瓦 进 油 量，增 大 轴 瓦 曲 率 半 径，变 更 机 组的 启 停 要 求 等；这 些 措 施 在 高 中 压 合 缸 的 三 缸四排汽的汽轮机上取得了 很好的效果,但 在 高中 压 分 缸 的 四缸 机 组 上 采取 增 设 顶 轴 油 装 置 等措施后，效 果 不 太 理 想。结合 某 电 厂 在 低 速 碾瓦 处 理 的 过 程 和 经 验，通 过 QC 理 念 分 析 其 原因，找 到 控 制 可 倾 瓦 碾 瓦 的 改 进 措 施。1 机 组 简 介 某 电 厂 汽 轮 机 为 哈 尔 滨 汽 轮 机 厂 有 限 公 司制 造
8、 的 1030MW 超超临 界 汽 轮 机。汽 轮 机 由高、中 压 缸 和 低 压 缸 A、B 四 个 汽 缸 组 成。汽轮 机 的 高、中、低 压 转 子 全 部 为 整 锻 式 转 子。每 个 转 子 都 有 两 个 轴 承 支 撑，其 中 高、中 压 转子 的 四 个 支 持 轴 承 分 别 位 于 前 轴 承 箱、#2 轴承箱、#3 轴 承 箱 内，这 三 个 轴 承 箱 直 接 落 在 基 础台 板 上，推 力 轴 承 位 于#2 和#3 支 持 轴 承 之 间。低 压 转 子 的 4 个 支 持 轴 承 分 别 位 于 低 压 缸 两 端的 轴 承 座 内，这 四 个 轴 承 座
9、 与 低 压 缸 外 缸 下 半焊 接 成 一 体 并 与 低 压 缸 一 起 坐 落 在 底 部 台 板上。汽 轮 发 电 机 组 轴 系 共 11 个 支 持 轴 承、1 个推 力 轴 承，其 中#1#4 轴 承 均 为 双 向 可 倾 瓦，#5 10 轴 承 为 椭 圆 轴 承，#11 轴 承 为 圆 筒瓦轴承，#2、#3 轴 承 之 间 设 推 力 轴 承。汽 轮 发 电 机组的#5、#6、#7、#8、#9、#10 轴 承 均 设 有 高压顶轴油囊。转子重量：高压转子：23.6t 中压转子：28.3t 低压转子：87.5t 2 发电机转子：96t。2 运用 QC 理 念，分 析 可 倾
10、 瓦 碾 瓦 2019 年中国电机工程学会年会论文集 2.1 成立汽机专业QC 小组，分析现状 2017 年 QC 小 组 组 建 后 完 成 了 相 关 注 册 登记 工 作。小 组 遵循 PDCA 循环开展 活 动，分 析了 机 组 的 现 状。#1 机组自 2010 年 10 月 14 日启动 发 生 低速 碾 瓦，其 后 的 检 修 中 检 查 可 倾 瓦 均 有 不 同 程度 的 碾 瓦 现 象（见 表 1）。表 1.#1 机 组 可 倾 瓦 检 修 检 查 情 况 Tab 1.#1 Unit Tilting-pad Bearing maintenance and inspectio
11、n 2014 年 A 修 2015 年扩大性 C 修 2017 年 3 月 B修 碾瓦情况#1-#4 轴瓦顶部间隙均 超 标，宏 观检 查 轴瓦 均 有 较 严 重 磨损，#1 瓦轴颈磨损加剧。#1、#2 瓦磨损严重，顶 部 间 隙 均 超 标；对应 的 轴 颈 均 有 磨损。#2、#3 瓦磨损；对应的轴颈均有磨损 采取的 检修 措施 制作专用研磨 工具，对 轴 颈 磨 损 处 进行打 磨，降 低 粗 糙度，对应更换#1、#2、#3轴承瓦块，调整轴承顶部间隙至设计值 范 围，并 委托 专 业队 伍 对 润 滑 油 系统进 行 大 流 量 冲 洗。高 压 转 子 返 厂 处理#1、#2 瓦轴颈，
12、并重 新 配 瓦，修 后 调 整轴承顶部间隙至 设计值 范 围，测 量 轴 颈椭圆度均小于0.02mm。正在检修#1 机组 为避 免低速碾瓦积累的 的 主要运行 调整 措 施：1）为 保 证 各 轴 瓦 顶 轴 油 压 正 常，机 组 冲 转、惰 走 过 程 中 保 持 A/B 两 台 顶 轴 油 泵 运 行。2）汽 机 盘 车 期 间，如 果 冷 却 水 温 度 允 许，润 滑 油 温 控 制 不 超 过 27（目 标 值 为 22），另 外，盘 车 时 应 严 密 监 视 轴 瓦 温 升 情 况，温 升应小于 5（和 盘 车 投 入 前 相 比）。3）汽 机 启 停 过 程，应 根 据 汽
13、 机 转 速 变 化 情况，按 说 明 书 要 求 逐 渐 调 整 润 滑 油 油 温。4）冲 转 时，0400rpm，升 速 率 为300r/min,400rpm 以 上，升 速 率 恢 复 正 常 值，避免 低 速 碾 瓦；在 惰 走 过 程 中，如 果 出 现 顶 轴 油压 异 常，且 轴 瓦 温 度 异 常 升 高，要 立 即 破 坏 真空 紧 急 停 机。#2 机 组 此 前 未 发 生 低 速 碾 瓦，2017 年 1月 19 日#2 机 组 冲 转 过 程 中#3 轴 瓦 温 度 一 直 升高，停 止 冲 转 降 速 盘 车 期 间#3 轴 瓦 温 度 最 高 升至 124，盘
14、车 2 小 时 后，再 次 冲 转 至 3000 转，#3 轴 瓦 温 度 在 80 左 右，此 后 运 行 期 间#2 轴瓦温度 8 0 左 右、#3 轴 瓦 温 度 1 0 0 左 右，3月 2 日#2 机 组 停 机 盘 车 过 程 中，300rpm 时瓦温 陡 升 至 1 1 0。停 机 后，翻 瓦 检 查 发 现#2、#3 瓦 均 有 碾 瓦 现 象。2.2 针对评估现状确定 活 动目标#1 机 组 历 次 碾 瓦 后，采 取 不 同 措 施 都 有 明显 的 减 轻，呈 现 可 控 趋 势；#2 机 组 属 突 发 事 件。通过 SIS 数 据 分 析、#1 机 组 的 处 理 经
15、 验 和 同 类事 件 调 查 分 析，将 目 标 定 为 机 组 启 停 期 间 瓦 温不 超 过 报 警 温 度 115，瓦 温 的 瞬 间 变 化 5.5/min，使 机 组 可 倾 瓦 碾 瓦 可 控。2.3 分析原因，确定 要因 图 1.低 速 碾 瓦 分 析 鱼 骨 图 Fig1.Fish bone diagram for Tilting-pad Bearing damage at low speed analysis 2.3.1 经 查 检 修 合 同 和 参 检 人 员 档 案，参 检人 员 均 为 专 业 检 修 人 员，不 存 在 经 验 不 足 情 况；2.3.2 经查
16、DCS，启 停 过 程 曲 线 和 各 相 关参 数 均 符 合 启 动 方 案 要 求，可 排 除 润 滑 油 压、油 温 异 常，当 值 人 员 无 不 当 操 作。2.3.3 机 组 经 过 长 期 运 行 和 检 修 检 验,经分析 可 排 除 以 下 末 端 因 素：机：润 滑 油 节 流 孔 板 未 按 要 求 安 装。料：转 子 轴 颈 材 质 不 合 格；瓦 块 乌 金 质 量不 合 格。法：润 滑 油 温 度 控 制 设 置 不 当；暖 机 转 速、升 速 率 设 置 不 当。环：环 境 温 度 影 响 润 滑 油 温 度 控 制。2.3.4 通 过 解 体 轴 瓦 测 量
17、检 查，轴 瓦 各 间 隙均 符 合 厂 家 说 明 书 要 求；轴 瓦、轴 颈 表 面 粗 糙度 不 大，可 确 认 为 非 要 因。2019 年中国电机工程学会年会论文集 2.3.5 机 组 启 停 期 间 均 启 动 两 台 顶 轴 油 泵，经 复 测 转 子 抬 起 高 度 均 在 0.05 0.10mm 之间，符 合 厂 家 规 定。2.3.6 查 润 滑 油 质 报 告 符合 NAS1638 分级标准 8 级 要 求，润 滑 油 质 合 格，为 非 要 因。2.3.7 轴瓦 负载较 重引 起轴瓦 温度 升高无法 排 除，确 认 为 要 因。式 中：P 轴 承 径 向 载 荷，N d
18、、B 轴 颈 的 直 径 和 轴 瓦 的 工 作 宽 度，mm n 轴 颈 转 速，r/min 许 用 值，MPa m/s PV 压 强 与 圆 周 速 度 的 乘 积 由 上 式 可 知，轴 瓦 的 负 荷 与 轴 瓦 的 功 耗 成正 比 例 关 系，轴 瓦 的 功 耗 与 轴 瓦 的 产 热 也 成 正比 例 关 系。因 此，轴 瓦 负 荷 增 大，轴 瓦 的 产 热量 也 会 增 加，轴 瓦 的 温 度 也 会 升 高。2.4 针对要因,制 定 有 效 措施 2.4.1 增 加 轴 瓦 的 散 热 能 力，用 三 棱 刮 刀 在进 油 侧 开 油 楔，瓦 块 表 面 开 菱 形 油 槽
19、，轴 瓦 两侧 预 留 阻 油 带，然 后 在 瓦 口 位 置 从 进 油 侧 向 出油侧 50mm 区 域 内，深 度 从 0.5mm 向 0mm 过度 油 楔，剩 余 区 域 刮 出 深 约 0.10mm 的渔网状油 槽；轴 瓦 回 装 后 瓦 温 降 低 超 过 10。（见 下图）。图 2 处 理 后 的 可 倾 瓦 Fig2.Tilting-pad Bearing after treatment 2.4.2 由于 轴瓦温 度对 轴承标 高的 变化反应灵敏，对 轴瓦标 高共进 行了两次调 整，#2机组#2 瓦 标 高 共降低 0.22mm，#3 瓦 共降低0.10mm 后，#2、#3 瓦
20、 温 度 降 低 超过 15。2.4.3 对 同 期 进 行 的#1 机 组 检 修，可 倾 瓦作了 2.4.1 的 相 同 处 理 措 施。2.5 成果检验 两 台 机 组 经 过 一 年 多 的 运 行，#2 机 组 检 修后 比 检 修 前#1 瓦 温 上 升 3，#4 瓦 瓦 温 上 升2，#2 瓦 瓦 温 降 12，#3 瓦 瓦 温 降 15，均在 80 左 右。#1 机 组 检 修 后 可 倾 瓦 温 度 比 修 前均 降 低 了 10 左 右，#1 机 组 在 2018 年 曾 进 行了 一 次 揭 瓦 检 查，轴 瓦 无 碾 瓦 现 象，证 明 可 倾瓦 碾 瓦 可 以 控 制
21、。3 结 论 及 建 议 通 过 机 组 一 年 多 的 运 行 检 验，哈 汽 超 超 临界 机 组 除 在 运 行 手 段 上 的 调 整 外，在 检 修 上 需要 做 到 出 以 下 几 点 即 可 抑 制 低 速 碾 瓦：1）可 倾 瓦 检 修 期 间 除 按 常 规 检 查 各 部 间 隙之 外，需 在 瓦 块 上 开 油 楔 和 菱 形 油 槽。2）由 于 轴 瓦 温 度 对 标 高 反 应 灵 敏，检 修 期间 对 高、中 压 转 子 的 扬 度 和 标 高 应 严 格 按 制 造厂 要 求 进 行。3）机 组 在 盘 车、起、停 机 过 程 启 动 两 台 顶轴 油 泵，将 低
22、 压 缸 及 发 电 机 各 轴 承 顶 起 高 度 调整至 0.08mm-0.11mm 之 间。4）检修期间保证转子轴颈和轴瓦的粗糙度。5）严 格 轴 承 箱 的 清 扫，保 证 轴 承 箱 的 清 洁。6）加 强 油 质 监 测，如 油 质 恶 化，开 展 滤 油工 作，润 滑 油 不 合 格 不 起 机。参 考 文 献：1 李 伟 光，彭 喆，周 平，可倾 瓦 滑 动轴 承 的 静 态 性 能分 析J.润滑与密封，2013 年第 8 期：6 12 2 郑 展 友，李 辉，傅滨.300 MW 汽轮 机 低 速 碾 瓦 的分 析 及 处理J.山西 电 力,2012 年第 4 期：60 62
23、3韩景复.国产 1000 MW 汽轮 机 低 速碾 瓦 问 题 探 讨J.广西电力，2010 年 04 期：58-59 4 黄 传 安,程光俊,宁 国 泉,等.660MW 超 超 临 界 汽 轮 机 可 倾 瓦轴承损坏的分析及处理J.华 中 电 力,2011 年第 1期:58-61 5 国 家 电 投 集 团 河 南 电 力 有 限 公 司 平 顶 山 发 电 分 公 司1030MW 机 组 集控 运 行 规程。平 顶山：平 顶 山 发 电分 公司，2017 年.2019 年中国电机工程学会年会论文集 6 国 家 电 投 集 团 河 南 电 力 有 限 公 司 平 顶 山 发 电 分 公 司1030MW 机 组 汽轮 机 检 修规 程。平顶 山：平 顶 山 发电 分公 司，2017 年.作 者 简 介：张景辉(1984-)，男，汉 族，本 科 学 历，工 程 师，主 要 从 事 火 力发电厂汽轮机技术管理工作，E-mail:，电话：13569537295，0371-86688026。
