作者：孫茂財（cái）
（山東東營勝利油田石化總廠）
摘 要：對蒸（zhēng）汽（qì）透平止推軸承副下瓦超溫報警，探尋故障原因，采取（qǔ）調整透平入口（kǒu）蒸汽管線的辦法解決問題。
關鍵詞（cí）：蒸汽透平；止推（tuī）軸承；高溫
一、前言
勝利（lì）油田石化總廠50×104t/a柴油加氫裝置（zhì）循環氫壓縮機（jī），由德（dé）國BORSIG公司提供，采用蒸汽透平驅動。自投用以來一直存在蒸汽透平止推軸承下瓦副推力麵受力較大的現象（xiàng），每次拆檢止（zhǐ）推軸承，下瓦副推力麵上都有一（yī）層瓦（wǎ）麵高溫引起的焦狀（zhuàng）物，但軸瓦溫度仍在報警值以下（報警值90℃）。裝置進行擴能改造（zào）後，機組轉速相應提高，運行（háng）中出現止推（tuī）軸承副下瓦超溫報警問題，Z高時達105℃，為保（bǎo）證機組安全，隻（zhī）能降轉速運行。
曆次搶修都將解（jiě）決問題的重點放在了軸承的（de）安裝、修刮調整上，主要檢查轉子（zǐ）、調整軸承間隙緊力、研配軸承止推麵接觸麵、修刮軸（zhóu）瓦油楔，對中找正等常（cháng）規項目，甚至（zhì）還請來了（le）其他煉廠的專家乃至壓（yā）縮（suō）機生產廠家的技術（shù）人員，但（dàn）都（dōu）無功而返。直到2007年9月，終於找到了病（bìng）根，並（bìng）成功根治。
二、機組相關參數
機組蒸汽（qì）透平（píng）部分參數，型號B5S1-I，水平剖（pōu）分式結構，輸出功率476kW（Z大525kW），進汽（qì）壓（yā）力3.5MPa（Z大3.7MPa），進汽溫（wēn）度390℃（Z高410℃），額定轉速8571r/min。增速箱型號GX-22，增速比2.039。壓縮機型號GC355/8，額定轉（zhuǎn）速17479r/min，采用齒式（shì）聯軸器。
三（sān）、止推軸承結構
故（gù）障軸承為固定式止推軸承，分為上下兩塊組成一（yī）個（gè）環狀整體，瓦塊之間有一定寬度的排油（yóu）槽（圖1）。此軸承構造簡（jiǎn）單，結構緊湊，常用於軸向力較小、安裝空間狹小（xiǎo）的場合，但推力瓦塊不能自動調整，所以要求檢修研配工藝很嚴格，要求每塊瓦塊與推力盤接觸麵積（jī）盡量一致，否則工作瓦麵就不能平均受力，造成（chéng）局部過熱燒損。瓦麵研刮到接觸程度均勻（yún）一致後，就可根據轉子旋向修刮瓦麵油楔。
四、故障（zhàng）特征（zhēng）
1.軸瓦高溫主（zhǔ）要發生在下瓦副推力（lì）麵上
下瓦副推力麵溫度對轉速異常敏（mǐn）感，隨轉速（sù）的升高，溫度上（shàng）升的速度不斷加快，轉速升至5000r/min左右時，瓦溫達85℃。繼續提高轉速，則副下瓦溫度會急劇上升並造成軸承副推力麵磨損，而上瓦副推力麵和主推力麵上、下（xià）溫度變（biàn）化平緩，一般≤65℃。
2.軸瓦損傷主（zhǔ）要（yào）集中在（zài）下瓦副推力麵上
檢修過（guò）程中發現，每（měi）次都是下瓦副推力麵巴氏合金磨損，而且越接近推力麵下緣，磨損越嚴重。增（zēng）大供油量（liàng）、降低油溫、提高（gāo）油壓對軸承溫度（dù）影響很小。止推軸承副推（tuī）力麵（miàn）溫度比主推力（lì）麵溫度高得多，而（ér）根（gēn）據透平轉子軸向力的方向判斷，應該（gāi）是主推（tuī）力麵溫度高。
3.透平轉子熱態止推間（jiān）隙受機體（tǐ）溫（wēn）度影響較大
暖機或停機後，立即推拉透平轉子，其軸向竄量為零，而機組繼續冷卻後，軸向竄量又恢複為檢修時的冷態數值。
4.每次拆檢都發現推力瓦（wǎ）麵有接觸不良的跡象
檢修時，盡管推力盤（pán）與主、副推力瓦研配後，用著色法（fǎ）檢查接觸都很好，但每次拆檢，推力瓦麵都出現接觸（chù）不良的跡象。止推軸承下瓦的副推力麵外緣磨損（sǔn）較大，上瓦副推力麵較好，而（ér）主推力麵下瓦較好，上瓦僅有輕微接觸痕跡。
五、查找故（gù）障原因
用常規方法，已（yǐ）無法解決故障軸承存在的（de）問題（tí）。因（yīn）此，懷疑以往解決問題的過程，可能存在方向性錯誤。故對止（zhǐ）推軸承高溫故障異常（cháng）特征再三研判，認為新的判斷可以合理（lǐ）解釋故障特征（zhēng）。
1.止推軸承無法形成正常油膜
如果是止推軸承無法形成正（zhèng）常油膜，應不是軸承自身問題，可能是其他隱避問題的影響。
2.透平（píng）熱態止推軸承推力間隙發生變化
這一點可以推斷（duàn）透平缸體熱（rè）態發生了彈性彎曲變形（xíng），透平（píng）的正常線性熱膨脹，是不（bú）會影（yǐng）響到止推軸（zhóu）承推力間（jiān）隙的（de）。
3.透平殼體（tǐ）發生較大變形
透平殼體發生較大向上彎曲的彈（dàn）性變（biàn）形，可以誘（yòu）發（fā）止推軸承故障（zhàng）。殼體如果發生向上的較大彎曲變形，將牽動軸承箱帶動兩端（duān）軸承安裝位置（zhì）發生歪斜（偏轉），使止推軸承推力麵與轉子（zǐ）中心垂直的安裝狀態發生變化。軸瓦副推力麵與轉（zhuǎn）子副推力（lì）盤發生線接觸，後者又（yòu）阻礙了止推（tuī）軸承的進一步（bù）歪斜（偏轉），這樣轉子（zǐ）副推力盤會給止（zhǐ）推軸承副推（tuī）力麵一個局部作用力。
殼體彈性變形越（yuè）大，止推軸承歪（wāi）斜（偏轉）越嚴重，轉（zhuǎn）子熱態推力間（jiān）隙越小，越不能形成（chéng）正（zhèng）常的油膜潤（rùn）滑，推（tuī）力（lì）麵局部發生幹摩擦就越嚴重，軸承因摩擦產生的熱量無法及時帶走（zǒu），從而導（dǎo）致了止推（tuī）軸承副推（tuī）力麵溫度偏高、磨損，這與運行中表現出來的症（zhèng）狀比較吻合。殼體彎曲變形（xíng）後，轉子與軸承相對位置變化如圖2所示。
如果能找出引（yǐn）起透平殼體產生熱態彎（wān）曲變形的原因，也就（jiù）找到了解決問題的辦（bàn）法。有3種情（qíng）況可能會導（dǎo）致透平殼體變形。
（1）透平自身熱膨脹受阻。每次檢修時都清理透平滑銷係統以（yǐ）及打表測量，發現透平自身熱膨脹自由，沒有受（shòu）到阻礙，開（停）機時伸縮（suō）自如。
（2）透平上（shàng）下汽缸溫差過大。汽缸保溫不良會造成缸體向下彎曲（駝背），使（shǐ）透平動靜部分間隙（xì）發生變化，但通過（guò）加（jiā）強保溫措施，盡量減小透平上下汽缸溫差。機組運行時，現（xiàn）場測量上下（xià）汽缸溫差＜10℃，該（gāi）溫（wēn）差引起的缸體變形不足以使軸瓦推力間隙消失。
（3）外力作用引起殼體變（biàn）形。首先懷疑到透平蒸汽管（guǎn）線。對透平入口、出口蒸汽管線檢查，發現機組平台以下，透平蒸汽入口管線彈（dàn）簧吊掛發生較大水平偏斜，向透平外側偏移量達60mm，其中外側（cè）吊掛的彈簧斷裂。
彈簧吊掛發生較大水平偏斜，而且有一側吊掛的彈簧斷裂，是一個比較反常的現象。至（zhì）少可以（yǐ）說明彈簧吊掛受到了不該受的（de）力，或者其受力已超過其承載（zǎi）能力，如果這個力轉移（yí）到透平殼（ké）體上，將導致透平殼（ké）體變形，對內（nèi）部動（dòng）靜間（jiān）隙也會產（chǎn）生很大影響。
基於此分析，對透平入口蒸汽管線進行梳理，發現在入口管線上，缺少限製管線膨脹移動的限製點。因為（wéi）缺少這樣一個固定支架，管線熱膨（péng）脹產生的變形、管線位移、熱應力，將全部轉移（yí）到彈簧吊（diào）掛和透（tòu）平入口法蘭上。當彈簧吊（diào）掛不能承受重負（fù）發生彈簧斷裂（liè）後，作用在透平入口法（fǎ）蘭（lán）上的力會更大，極可能（néng）使殼體發生變形。
管線的（de）異常與（yǔ）透平止推軸承高溫（磨損）到底是否存在關聯，在對透平入口法蘭受力進行分析後，確定法蘭受力方向與上（shàng）述透平殼（ké）體熱態彎曲變形方向（xiàng）一致，可以判斷就是此力導致了止推軸承故障。
六、解決（jué）措施（shī）及結論
1.措施
在透平入口蒸汽管線上，安裝固定托架。更換損壞的彈簧吊掛。為盡量吸收管線熱變形，在透平入口（kǒu）蒸汽管線上，新增加一段膨脹彎。重新配管、找正，確（què）保透平入口法蘭（lán）中心對正、法蘭麵平行（háng）。對止推軸承簡單修刮，不做調整（目的是想檢驗故（gù）障原因判斷的準確性）。
按正（zhèng）常程序開機（jī），止推軸承溫度正常（cháng），主推力麵溫度比副推（tuī）力麵溫度高1～2℃，主、副推力瓦溫度隨轉速變化平緩，透平轉速升至7600r/min時，主推溫度53℃，副推溫度51℃，可以隨意升降轉速。以往開（kāi）機、運行過程中（zhōng）的所有異常現象全部消（xiāo）失，機組投入滿負荷（hé）生產。這證（zhèng）明了受管係影響發生殼體變形，進而（ér）導致止推軸承高溫的判斷正確。
2.結論
（1）與蒸汽透平機相連的蒸汽管道，由於操作溫度遠遠高於安（ān）裝（zhuāng）溫度（dù），在（zài）操作時因熱脹而產生的（de）熱（rè）應力必然（rán）作用到透平殼體上，當這些荷載過大或不平衡時，將引起殼體局部應力增大甚至變形，進而導致透平內部間隙改變、動靜部（bù）分摩擦、振動增大。為此，必須控製作用（yòng）在蒸汽透平（píng）機上的外力，使其不超過允許的範圍，合理配管及正確使用支、吊架，是達到此目的的重要手段。
（2）對（duì）與壓縮機組相連，溫度變化較大的管線、支吊架等附件，要經常檢（jiǎn）查，及早發現缺陷。
（3）在設備維修過程中，對多次解決不了的問題（tí），要廣開思路、發散思維（wéi），不能鑽牛（niú）角（jiǎo）尖，多從現象（xiàng）分析入（rù）手（shǒu），才能把握住（zhù）問題的（de）關鍵。
