提高1号机组推力瓦温度可靠性

蔡呈谱

上海大屯能源股份有限公司热电厂，上海， 200000

摘要：推力瓦是汽轮机重要部件，推力瓦温度升高会导致其他连锁反应，必然会造成整个汽轮机的无法使用，对安全生产和效率生产起着负面的作用。此次推力瓦温度系统优化在硬件上和软件上同时对进行。

关键字：汽轮机 推力瓦 温度 润滑油

前言

推力瓦是汽轮机重要部件，它有着极其重要的作用，推力瓦主要是用来确定转子在汽缸的轴向位置，并保持定子和转子存在一定有效的间隙;在运转过程中还能够承载消化转子的轴向推力。推力瓦要保证在油润滑条件下运行，必须使出油边的最小油膜厚度，符合设计值。这就要求镜板有较高的精度和较低的粗糙度，如果镜板的粗糙度高，则轴承摩擦损耗增大。镜面如有伤痕或锈蚀等缺陷，则可能破坏油膜，甚至造成烧瓦事故。所以，镜板研磨、推力瓦刮削以及对镜板、推力瓦的检修调整工作就显得十分重要。另外，要求镜板保证其波浪度，其平行度根据不同的机组一般为0.02mm每米，推力瓦之间相互高差一般控制在0.02mm之内，即要求推力瓦的平面度与镜板的平面度相近才行。如果，镜板与推力瓦的平面度不好，其偏差超过了最小油膜厚度，会破坏推力瓦与镜扳之间所建立的油膜。推力瓦就会在半干摩擦或干摩擦状态下运行，造成烧瓦事故或瓦面损坏。此外，推力瓦的受力也与它本身的平行度直接相关，只有接触面积大，才能使推力瓦承受较大的压力。如果，推力瓦凸凹不平，具有局部高点，受力集中，也会发生烧瓦事故或瓦面严重磨损。

现在很多实践表明，导致机组保护停机的原因里面，推力瓦温度过高的因素占据很大一部分，有关推力瓦的温度升高的原因很多，我们不仅要分析找出相应的问题，而且在查找问题原来症结上找出原始的因素，如一些潜在的推力瓦块钨金的磨损、推力瓦承受的轴向力都是要我们要考虑的辅助因素。对推力瓦温度升高问题的解决的不确定性会导致无法预料的其他连锁反应，必然会造成整个汽轮机的无法使用，对安全生产和效率生产起着负面的作用。

现状：

大屯热电厂1号机组使用的是东方汽轮机有限公司生产的CC350/270.3-24.2/1.25/0.4/566/566型汽轮机，正负向各有6块推力瓦块，分布为上半三块、下半三块在各自支架上。在正常运行的情况下，汽轮机的推力瓦中，工作瓦块受力，保证汽轮机的转子不至于向发电机侧偏移。如果位移偏大会造成瓦温升高，瓦温达到100℃报警(图1)，瓦块温度达到115℃时就会造成汽轮机跳闸。因此推力瓦温度的可靠性直接影响着发电机组的安全性与稳定性。

图1. 推力瓦温度报警值与停机值

自投产发电以来，经过了一段时间的运行，基本稳定，但汽轮机推力瓦温度测点自2019年7月1日负向推力瓦温度1出现突升直到7月13日负向推力瓦温度2变坏点，不到半月时间有3支负向推力瓦温度出现异常，是机组运行的重大隐患，如不是设备部热工人员处理及时，会造成短期内连续跳机等事故。在1号机组的小修过程中，决定对1号机推力瓦温度系统进行优化。1号机汽缸打开后，推力瓦走线原采用东汽厂设计，在汽缸内固定点少，机组在运行过程中推力瓦测温电阻线在下导、推力油槽内部自由摆动，造成3支推力瓦温度引线不同程度损伤，导致反推测点变坏点，为改善机组稳定性，设备部热工专业对推力瓦走线进行分析 ，对下导推力瓦走线进行了改造，新的推力瓦走线大大减小了断线的机会，并改善机组稳定性。

原推力瓦走线状况及断线原因分析：当汽轮机运行时，汽缸内部油质也高速循环，由于推力瓦测温电阻线并没有在汽缸内部进行加固，所以在油循环作用下推力瓦测温电阻线在汽缸内部来回摆动，并与汽缸内壁棱角摩擦，导致3支反向推力瓦温度引线不同程度损伤。

问题解决措施：

此次推力瓦温度系统优化在硬件上和软件上同时对进行。硬件上，原有推力瓦温度引线自瓦块引出到所有引线汇总前只有一点捆扎在推力瓦固定螺栓上，中间缺少固定点，在润滑油的冲击下，推力瓦温度引线与汽缸内壁的棱角有摩擦，造成引线损伤，温度点显示异常。此次引入了固定支架，使引线在汽缸内有了固定点，温度引线平滑汇总引出汽缸外，同时在引线外加装不锈钢波纹管，避免异物或者冲刷造成引线破损，以及对汽缸外温度接线端子进行优化，确保推力瓦温度测点稳定。

1. 加装固定支点。原上瓦温度引线自线槽引出后，到下缸之间只在汽缸螺栓处有固定，线槽与螺栓之间的温度线缺少固定，当螺栓固定点松动后，其间的温度线就会晃动，此件虽然没有锋利的棱角，但是会带动线槽内的引线一起动（推力瓦内温度引线没有固定的地方），继而造成热电阻体与引线脱离，温度测点损坏。在此，在推力瓦支架上，加装多处固定支点（如图2），将温度引线沿着支点固定，确保温度引线固定牢靠，避免晃动带来的损坏。

图
2.优化后的支点

2. 加装温度引线支架。在汽缸下部，引线都是下垂到缸低，在引线汇总成把前没有固定，润滑油冲击，使温度引线与汽缸外壁下沿摩擦，是3支推力瓦温度损坏的主要原因。推力瓦温度引线从上瓦到下缸，经过润滑油长期冲刷，原绑扎点松动，引线晃动加剧，是温度引线损坏的次要原因。为解决推力瓦温度引线在汽缸内晃动的问题，从下瓦顶部至缸底、从下缸至引线穿出口，均加装了引线导向支架。汽轮机在运行期间，汽缸内充满润滑油，且冲力很大，一般的材质在此环境下，容易造成支架损坏，支架碎片进入润滑油系统，酿成事故。在支架选材上，选择了耐腐蚀且性能稳定的不锈钢管作为推力瓦引线支架，支架完成后，为了确保汽缸内清洁，对焊点进行受力检查确保焊接牢固，同时对焊渣进行清理。推力瓦温度引线顺着支架固定，由原来的单点受力变成多点受力，避免了晃动。

3. 加装温度保护套管。推力瓦温度引线使用的是10米长的2*3*0.3耐高温电缆，电缆外层为云母和玻璃纤维混合编织，耐高温引线的外面没有保护措施。一旦引线在油循环的冲击下与缸内其他设备有接触，会磨伤引线。引线损伤，会造成所测电阻值变化，继而导致控制系统内推力瓦温度失准，引线断裂，推力瓦温度变成坏点，使测点失去监控意义。为了确保温度线免遭磨损，在温度线外部套上不锈钢波纹管，一来避免油循环的冲刷，另一方面，即使测点固定点松动，有了不锈钢波纹管的保护，温度引线也能避免损伤，同时，在不锈钢波纹管两端用热缩管进行包裹，避免波纹管的毛刺损伤温度线。

四、接线端子优化。推力瓦温度引线，在汽缸内引出至接线箱，通过端子排转接，将信号传输到DCS。端子排接线端子松动，会使推力瓦温度引线接触不良，推力瓦温度跳变。一旦温度值跳变超过115℃，将会造成汽轮机组跳机，是安全稳定运行的重大隐患。经检查，原温度引线采用0.3 多股铜线，端子排内的螺丝很难将其固定，容易做成接触不良。为了解决问题，对温度引线加装冷压端子，增加接触面，确保温度引线紧固牢靠。

五、软件上在DEH系统中原采用温度高触发模块，当温度超过设定值时，会造成保护动作。为了防止推力瓦温度高保护误动，引入了升速率逻辑块（图3），

升速率逻辑块由延时、质量判断、高低值比较以及RS触发器等一系列逻辑构成。根据需要，推力瓦温度到达115℃会跳汽轮机，这里将高低值比较模块设置为高值115触发且每秒变化小于3℃，一旦每秒变化超过3℃，也不会触发高低值模块输出，此项设计同时也能避免保护的拒动，符合电力系统二十五项反措要求；在高低值比较模块后引入一个3秒的延时模块，防止参数突升，触发信号，同时引入了与或门中的与门，在与门的另一路是推力瓦温度好坏质量判断，一旦瞬间出现坏质量，也会通过RS触发器进行复位（图4），继而再一步防止温度突升，确保机组避免误跳。

图
3. 添加升速率模块后的推力瓦温度逻辑图

图4 升速率逻辑块内部组成

结论

通过本次优化1号机推力瓦温度，在机组启动以来，一直到现在，运行一年半时间，正负向所有8支推力瓦温度均正常，没有出现温度跳变或坏质量点，达到了预期的效果，同时，2号机组也面临类似的问题，从1号机组取得的成效可以看出，本次优化方案完全可以再2号机组应用，届时，热电厂两台机组推力瓦温度都将运行稳定，保障了汽轮机的安全运行和发电的连续性，有效地预防了隐患的再次发生，为热电厂安全高效发电提供了坚实有力的技术基础。

参考文献：

1. 牛卫东.电厂汽轮机原理.北京，中国电力出版社，2008.

2. 沈士一等，汽轮机原理，北京，水利电力出版社，1992

3. 杨静，沈安德，热工自动装置检修，北京，中国电力出版社，2007

4. 靳志平，电厂汽轮机原理及系统，北京，中国电力出版社，2006