汽轮机轴承安装质量问题预控措施分析
发布时间：2016-05-05齐玉萍
（中国能源建设集团江苏电力建设工程公司）
（中国能源建设集团江苏电力建设工程公司）
摘 要：本文就汽轮机轴承的作用、分类、结构特点、工作原理、以往安装过程中发生过的质量问题原因分析及其当时采取的解决方法进行阐述，并针对轴承安装过程中的质量问题提出预控措施。
关键词：汽轮机轴承；安装质量；预控措施
一、作用
汽轮机轴承是汽轮机设备的重要组成部分，它承担着汽轮机转子部件的支撑和润滑作用。轴承通过支持转子的质量及由于转子质量不平衡引起的离心力，并确定转子的径向位置，使其中心与汽缸中心保持一致。因此汽轮机轴承安装质量的优劣，对汽轮发电机组的安全稳定运行起着重要作用。
二、汽轮机轴承的分类、结构特点及其工作原理
（一）分类
汽轮机轴承按承力方向不同一般分为两大类
1、按轴承径向承力情况，将承担汽轮机转子重量及不平衡重量产生的离心力和确定转子在汽缸内径向位置的径向滑动轴承。径向滑动轴承按其轴承座支持方式不同又可分为：
1）圆筒形轴承：又分为自位式轴承和半自位式轴承。
2）按油锲形式不同又可分为圆筒形轴承、椭圆形轴承、多油锲轴承和可倾瓦轴承。
3）按载重量不同，又可分有轻载轴承和高速中载轴承等。
2、是按其轴向承力划分，将确定转子轴向推力的轴承，称其为推力轴承。考虑轴承应用的普遍性，本文主要针对支持轴承进行论述，在此不对推力轴承做详述。
（二）结构特点
支持轴承由轴承座、轴承盖、上下两半轴瓦等附件组成。轴瓦是直接支撑轴颈的，其内表面浇有一薄层耐磨合金，也称乌金。上下两半瓦用调整垫铁支持，每块垫铁上都有垫片，可以调整轴瓦的径向位置，保证机组轴系中心正确。
（三）支持轴承的工作原理
1、圆筒形轴承工作原理
圆筒形轴承轴瓦直径大于转子轴颈，在静止状态下，轴颈置于轴瓦底部，轴颈圆心在轴瓦中心正下方，且与轴瓦之间构成自上而下的楔形截面间隙，当连续向轴承内提供足量润滑油并使轴颈以顺时针方向高速旋转时，右侧楔形截面间隙中有粘性的润滑油则附着在轴颈上带动各层油一起转动，且将润滑油由宽口带向窄口，楔形间隙的进油量大于出油量。润滑油的不可压缩性，使集聚在狭窄楔形空间中产生油压，当该油压超过轴颈的载荷时，则会将轴颈浮起并推向一边。轴颈被油压抬起后，楔形间隙也随之增大，此时油压有所下降，轴颈则下落一些，直到楔形间隙内油压与轴颈荷载平衡，轴颈便稳定在这样一个偏心位置上旋转做规则的轴心运动，此时轴心轨迹及油楔中的压力以周向（或者称径向）分布，而油楔中压力则以轴向分布。这时轴颈与轴瓦之间形成一层均匀的油膜将轴颈与轴瓦隔开，建立起一个完整的液体摩擦体系，使汽轮机轴承与转子能够稳定安全运转。
2、可倾瓦轴承的工作原理
可倾瓦支持轴承通常有3～5块或者更多块能在支点上自由倾斜的弧形瓦块组成。瓦块在工作时可随着转速、荷载及其轴承温度或者油的粘度不同而自由摆动，在轴颈周围形成多油楔。此时，如果忽略瓦块的惯性、支持点的摩擦阻力及油膜的剪切内摩擦力等力的影响，每块瓦块作用到轴颈上的油膜作用力总是通过轴颈中心的，不易产生轴颈的失稳分力，因此具有较高的稳定性，理论上可以完全避免油膜振荡的产生。另外，可倾瓦可以自由摆动，增加了支承柔性及吸收转轴振动能量的能力，即具有很好的减振性能，为汽轮机转子创造一个稳定的运行环境。
三、汽轮机轴承安装过程中发生问题原因分析
1、由于轴瓦装配不合格，瓦顶间隙太大，轴瓦负荷分配不合理，轴承标高过低，导致机组振动超标，结果机组停机。采取的应对措施是将轴承标高调整至标准允许Z佳范围，减少瓦顶间隙至Z佳限值。
2、轴承因瓦块工艺孔死角内的铁屑未清理干净或者轴瓦中心偏高，造成轴承温度过高，振动偏大。采取的应对措施是停机翻瓦检查，对轴瓦轻度拉毛部位进行修刮处理，轴瓦严重拉毛时，应更换瓦块，并降低轴承标高至Z佳值。
3、说明书与设备图纸对轴承间隙值的要求不一致，按照说明书进行安装，运行中出现了轴承振动过大的问题。采取的措施厂家确认设备图纸与说明书两者数据的准确性，然后将轴承间隙调整至Z佳值。
四、汽轮机轴瓦安装质量问题产生的主要原因分析
1、在轴承安装的过程中，没有按照汽轮机验收规范中对轴承安装的基本要求进行参数调整，没有严格执行制造厂的安装说明书和图纸的技术要求。轴承安装应精益求精，任何疏漏都有可能产生诸如汽轮机振动、转子轴径磨损等重大问题。
2、轴承安装前，对轴承垫铁的研磨、安装质量有关的各类数据的测量调整，没有严格按照规程规范及验收评定标准的要求去做，留下轴承振动超标或转子轴径磨损的隐患。
3、汽轮机轴系中心调整时，轴承标高的控制不符合技术要求，执行规范不严格或达不到技术要求都是产生轴承安装质量问题的隐患。
4、轴承有关的油管路系统的清洁度、油循环冲洗水平不符合要求等原因，导致在试运行时造成轴承进回油管路堵塞，轴承供油不足而导致轴承烧瓦或其他损坏情况的发生。
五、汽轮机支持轴承安装质量问题预控措施
1）汽轮机支持轴承安装要严格执行汽轮机验收规范轴承安装的技术要求，并严格执行汽轮机厂家的安装说明书及图纸中有关轴承安装的具体技术数据及细节。对间隙、过盈等数据的测量调整要严格按照技术要求进行，对超出技术标准要求的有关数据要认真分析原因，并联系汽轮机厂家技术人员制定措施进行处理。
2）汽轮机支持轴承安装前，现场要严格对汽轮机厂家供货的轴承进行解体检查、清理，除检查轴承垫铁、瓦块、乌金等部件是否存在质量问题和缺陷外，还要对轴承机械加工遗留的铁屑、毛刺等进行清理打磨，各油孔、螺栓孔等孔洞内要用清洗剂清洗并用压缩空气吹干，轴承油孔在施工过程中要进行封堵，防止异物落入。
3）加强安装过程的防护。轴承供、回油管路上的仪表接口开孔时，不允许使用火焊切割，应采用电钻打孔，并及时清理、封堵，避免异物落入。在安装过程中，还应对轴承座及内部油管、仪表接口、阀门接口、主油箱等进行解体、仔细清理检查，确认无异物后用胶布对油管口进行封堵，以免落入异物。
4）汽轮机支持轴承安装过程中，当安装说明书、技术规范、设备图纸中的技术要求与轴承安装的数据不统一时，要及时同汽轮机厂技术人员制定措施进行处理。
5）汽轮机转子轴系找中心过程中，各轴承的标高要按照汽轮机厂技术要求进行调整后，要进行轴承垫铁的研磨，确保接触面积达到75％以上，以保证轴承运行的稳定，避免轴系振动。
6）汽轮机在扣缸前，要对各轴承进行彻底的清理、检查，清除内部杂质，并清除各油口的封堵物，防止进回油管路堵塞。
7）汽轮机润滑油系统进行大流量冲洗过程中，各轴承进油口应与轴承座的油口错开，防止不合格润滑油进入轴瓦。
8）加强安装过程的记录监控。并应对记录的准确性与符合性进行确认。
六、结论
总之，汽轮机轴承安装过程中，应严格执行有关安装技术标准要求，在安装过程的各工序之间采取必要的防护措施保持轴承供回油系统清洁，避免汽轮机轴承各类质量问题的发生。
汽轮机轴承是汽轮机设备的重要组成部分，它承担着汽轮机转子部件的支撑和润滑作用。轴承通过支持转子的质量及由于转子质量不平衡引起的离心力，并确定转子的径向位置，使其中心与汽缸中心保持一致。因此汽轮机轴承安装质量的优劣，对汽轮发电机组的安全稳定运行起着重要作用。
二、汽轮机轴承的分类、结构特点及其工作原理
（一）分类
汽轮机轴承按承力方向不同一般分为两大类
1、按轴承径向承力情况，将承担汽轮机转子重量及不平衡重量产生的离心力和确定转子在汽缸内径向位置的径向滑动轴承。径向滑动轴承按其轴承座支持方式不同又可分为：
1）圆筒形轴承：又分为自位式轴承和半自位式轴承。
2）按油锲形式不同又可分为圆筒形轴承、椭圆形轴承、多油锲轴承和可倾瓦轴承。
3）按载重量不同，又可分有轻载轴承和高速中载轴承等。
2、是按其轴向承力划分，将确定转子轴向推力的轴承，称其为推力轴承。考虑轴承应用的普遍性，本文主要针对支持轴承进行论述，在此不对推力轴承做详述。
（二）结构特点
支持轴承由轴承座、轴承盖、上下两半轴瓦等附件组成。轴瓦是直接支撑轴颈的，其内表面浇有一薄层耐磨合金，也称乌金。上下两半瓦用调整垫铁支持，每块垫铁上都有垫片，可以调整轴瓦的径向位置，保证机组轴系中心正确。
（三）支持轴承的工作原理
1、圆筒形轴承工作原理
圆筒形轴承轴瓦直径大于转子轴颈，在静止状态下，轴颈置于轴瓦底部，轴颈圆心在轴瓦中心正下方，且与轴瓦之间构成自上而下的楔形截面间隙，当连续向轴承内提供足量润滑油并使轴颈以顺时针方向高速旋转时，右侧楔形截面间隙中有粘性的润滑油则附着在轴颈上带动各层油一起转动，且将润滑油由宽口带向窄口，楔形间隙的进油量大于出油量。润滑油的不可压缩性，使集聚在狭窄楔形空间中产生油压，当该油压超过轴颈的载荷时，则会将轴颈浮起并推向一边。轴颈被油压抬起后，楔形间隙也随之增大，此时油压有所下降，轴颈则下落一些，直到楔形间隙内油压与轴颈荷载平衡，轴颈便稳定在这样一个偏心位置上旋转做规则的轴心运动，此时轴心轨迹及油楔中的压力以周向（或者称径向）分布，而油楔中压力则以轴向分布。这时轴颈与轴瓦之间形成一层均匀的油膜将轴颈与轴瓦隔开，建立起一个完整的液体摩擦体系，使汽轮机轴承与转子能够稳定安全运转。
2、可倾瓦轴承的工作原理
可倾瓦支持轴承通常有3～5块或者更多块能在支点上自由倾斜的弧形瓦块组成。瓦块在工作时可随着转速、荷载及其轴承温度或者油的粘度不同而自由摆动，在轴颈周围形成多油楔。此时，如果忽略瓦块的惯性、支持点的摩擦阻力及油膜的剪切内摩擦力等力的影响，每块瓦块作用到轴颈上的油膜作用力总是通过轴颈中心的，不易产生轴颈的失稳分力，因此具有较高的稳定性，理论上可以完全避免油膜振荡的产生。另外，可倾瓦可以自由摆动，增加了支承柔性及吸收转轴振动能量的能力，即具有很好的减振性能，为汽轮机转子创造一个稳定的运行环境。
三、汽轮机轴承安装过程中发生问题原因分析
1、由于轴瓦装配不合格，瓦顶间隙太大，轴瓦负荷分配不合理，轴承标高过低，导致机组振动超标，结果机组停机。采取的应对措施是将轴承标高调整至标准允许Z佳范围，减少瓦顶间隙至Z佳限值。
2、轴承因瓦块工艺孔死角内的铁屑未清理干净或者轴瓦中心偏高，造成轴承温度过高，振动偏大。采取的应对措施是停机翻瓦检查，对轴瓦轻度拉毛部位进行修刮处理，轴瓦严重拉毛时，应更换瓦块，并降低轴承标高至Z佳值。
3、说明书与设备图纸对轴承间隙值的要求不一致，按照说明书进行安装，运行中出现了轴承振动过大的问题。采取的措施厂家确认设备图纸与说明书两者数据的准确性，然后将轴承间隙调整至Z佳值。
四、汽轮机轴瓦安装质量问题产生的主要原因分析
1、在轴承安装的过程中，没有按照汽轮机验收规范中对轴承安装的基本要求进行参数调整，没有严格执行制造厂的安装说明书和图纸的技术要求。轴承安装应精益求精，任何疏漏都有可能产生诸如汽轮机振动、转子轴径磨损等重大问题。
2、轴承安装前，对轴承垫铁的研磨、安装质量有关的各类数据的测量调整，没有严格按照规程规范及验收评定标准的要求去做，留下轴承振动超标或转子轴径磨损的隐患。
3、汽轮机轴系中心调整时，轴承标高的控制不符合技术要求，执行规范不严格或达不到技术要求都是产生轴承安装质量问题的隐患。
4、轴承有关的油管路系统的清洁度、油循环冲洗水平不符合要求等原因，导致在试运行时造成轴承进回油管路堵塞，轴承供油不足而导致轴承烧瓦或其他损坏情况的发生。
五、汽轮机支持轴承安装质量问题预控措施
1）汽轮机支持轴承安装要严格执行汽轮机验收规范轴承安装的技术要求，并严格执行汽轮机厂家的安装说明书及图纸中有关轴承安装的具体技术数据及细节。对间隙、过盈等数据的测量调整要严格按照技术要求进行，对超出技术标准要求的有关数据要认真分析原因，并联系汽轮机厂家技术人员制定措施进行处理。
2）汽轮机支持轴承安装前，现场要严格对汽轮机厂家供货的轴承进行解体检查、清理，除检查轴承垫铁、瓦块、乌金等部件是否存在质量问题和缺陷外，还要对轴承机械加工遗留的铁屑、毛刺等进行清理打磨，各油孔、螺栓孔等孔洞内要用清洗剂清洗并用压缩空气吹干，轴承油孔在施工过程中要进行封堵，防止异物落入。
3）加强安装过程的防护。轴承供、回油管路上的仪表接口开孔时，不允许使用火焊切割，应采用电钻打孔，并及时清理、封堵，避免异物落入。在安装过程中，还应对轴承座及内部油管、仪表接口、阀门接口、主油箱等进行解体、仔细清理检查，确认无异物后用胶布对油管口进行封堵，以免落入异物。
4）汽轮机支持轴承安装过程中，当安装说明书、技术规范、设备图纸中的技术要求与轴承安装的数据不统一时，要及时同汽轮机厂技术人员制定措施进行处理。
5）汽轮机转子轴系找中心过程中，各轴承的标高要按照汽轮机厂技术要求进行调整后，要进行轴承垫铁的研磨，确保接触面积达到75％以上，以保证轴承运行的稳定，避免轴系振动。
6）汽轮机在扣缸前，要对各轴承进行彻底的清理、检查，清除内部杂质，并清除各油口的封堵物，防止进回油管路堵塞。
7）汽轮机润滑油系统进行大流量冲洗过程中，各轴承进油口应与轴承座的油口错开，防止不合格润滑油进入轴瓦。
8）加强安装过程的记录监控。并应对记录的准确性与符合性进行确认。
六、结论
总之，汽轮机轴承安装过程中，应严格执行有关安装技术标准要求，在安装过程的各工序之间采取必要的防护措施保持轴承供回油系统清洁，避免汽轮机轴承各类质量问题的发生。
来源：《城市建设理论研究（电子版）》