Nguyên nhân tăng nhiệt độ ở ổ đỡ lực đẩy của tuabin hơi nước
Thời gian phát hành
:
Jan 25,2026
Nguồn
:
Ổ đỡ lực đẩy của tuabin đóng vai trò là bộ phận cốt lõi để cân bằng lực dọc trục và định vị trục rotor trong tổ máy.
Nguyên nhân gây tăng nhiệt độ ở các khối ổ đỡ lực đẩy của tuabin
Ổ đỡ lực đẩy của tuabin đóng vai trò là bộ phận cốt lõi để cân bằng lực dọc trục và định vị trục rotor trong tổ máy. Nó cũng hoạt động như một thiết bị an toàn quan trọng nhằm ngăn chặn chuyển động dọc trục của rotor và bảo vệ đường dẫn dòng hơi. Các chức năng chính của nó bao gồm chịu tải, định vị, bôi trơn và bảo vệ. Được thiết kế để chịu được hàng chục tấn lực đẩy dọc trục sinh ra bởi hơi nước trong quá trình vận hành tuabin, ổ đỡ này trực tiếp quyết định hiệu suất dòng hơi và độ an toàn vận hành của tổ máy.
1. Chịu hoàn toàn lực đẩy dọc trục của rô-to để cân bằng các lực dọc trục;
Khi hơi trong đường dòng tua-bin thực hiện công trên các cánh, vách ngăn và các vòng làm kín hơi, nó tạo ra một lực đẩy dọc trục không cân bằng cực lớn (lên tới 30–80 tấn trong các tổ máy siêu tới hạn/ siều siêu tới hạn) do chênh lệch áp suất và góc va chạm. Đây chính là nguyên nhân cơ bản dẫn đến chuyển động dọc trục của rô-to.Ổ đỡ lực đẩy, thông qua sự tương tác giữa tấm lực đẩy và các miếng đệm ổ đỡ lực đẩy, hấp thụ toàn bộ lực đẩy dọc trục của rô-to. Lực này sau đó được truyền qua vỏ ổ đỡ tới khung và nền móng tua-bin, trở thành bộ phận duy nhất cân bằng lực dọc trục của tổ máy. Các miếng đệm, được chế tạo từ hợp kim Babbitt, tạo thành một bề mặt chịu tải linh hoạt kết hợp với màng dầu bôi trơn. Thiết kế này phân bố đều các tải trọng đẩy, ngăn ngừa hiện tượng tập trung ứng suất cục bộ có thể gây hư hỏng miếng đệm.
2. Hạn chế chính xác chuyển động dọc trục của rô-to để đảm bảo vị trí trung tâm dọc trục;
Ổ đỡ lực đẩy bao gồm các miếng đệm lực đẩy làm việc (miếng đệm lực đẩy chính chịu lực đẩy thông thường theo hướng thuận trong quá trình vận hành) và các miếng đệm lực đẩy không làm việc (miếng đệm lực đẩy phụ chịu lực đẩy ngược khi giảm tải hoặc khi thay đổi đột ngột các thông số hơi). Khoảng hở giữa các miếng đệm này (khoảng hở lực đẩy) xác định giới hạn chuyển động dọc trục của rô-to. Nhờ sự ràng buộc hai chiều của các vỏ ổ đỡ, vị trí dọc trục của rô-to được cố định tại điểm chuẩn thiết kế. Điều này duy trì chặt chẽ khoảng hở dòng chảy dọc trục giữa rô-to và stato (xi lanh, cánh stato, vách ngăn, phớt hơi), đồng thời đảm bảo khoảng hở dọc trục của phớt hơi, ngăn ngừa sự tiếp xúc và mài mòn trong đường dòng chảy.
3. Hình thành một khoang màng dầu thủy động học lỏng để đảm bảo bôi trơn trục không ma sát cho đĩa lực đẩy;
Trong quá trình quay của rô-to, dầu bôi trơn được hút vào khe hở hình nêm giữa đĩa lực đẩy và khối gối đỡ, tạo thành một màng dầu thủy động lỏng. Điều này tách hoàn toàn đĩa lực đẩy khỏi bề mặt ổ đỡ bằng hợp kim Babbitt, chuyển từ ma sát khô giữa các kim loại sang ma sát lỏng thông qua màng dầu, nhờ đó giảm đáng kể hệ số ma sát. Đồng thời, chất bôi trơn lưu thông cũng giúp tiêu tán nhiệt sinh ra do ma sát, duy trì nhiệt độ bề mặt ổ đỡ Babbitt ở mức ≤85°C (dải hoạt động tối ưu: 60–80°C) nhằm ngăn ngừa hiện tượng mềm hóa hoặc nóng chảy do nhiệt độ cao.
4. Bảo vệ an toàn quá tải;
Khi lực đẩy dọc trục quá mức gây ra tình trạng quá nhiệt ở ổ đỡ hoặc chuyển động dọc trục của rô-to vượt quá giới hạn, hệ thống bảo vệ sẽ kích hoạt các khóa tắt khẩn cấp. Điều này ngăn ngừa tình trạng tan chảy ổ đỡ, vốn có thể dẫn đến gãy cánh trong đường dòng chảy hoặc biến dạng xi-lanh.
Các nguyên nhân khiến nhiệt độ khối đỡ quá cao bao gồm:
● Sai lệch song song quá mức giữa các khối bạc đỡ lực đẩy và tấm đỡ lực đẩy; góc cam của ổ đỡ và trục không đồng nhất dẫn đến tình trạng quá nhiệt cục bộ tại các khu vực cụ thể của khối. Khi góc cam của trục vượt xa đáng kể so với góc cam của ổ đỡ, các khối phía trên trên bề mặt đỡ lực đẩy sẽ bị quá nhiệt so với các khối phía dưới. Ngược lại, khi các khối phía dưới chịu lực đẩy lớn hơn, chúng sẽ bị quá nhiệt so với các khối phía trên.
● Độ lệch tâm quá mức của đĩa lực đẩy do chất lượng gia công rô-to. Điều này gây ra sự chênh lệch lực đẩy đáng kể giữa các khối gối đỡ lực đẩy trong quá trình vận hành. Trong điều kiện vận hành liên tục ở tốc độ cao, những biến động lớn và thường xuyên của lực đẩy trên từng khối làm gián đoạn sự hình thành ổn định của màng dầu bôi trơn, dẫn đến nhiệt độ tăng cao trên toàn bộ bề mặt làm việc.
● Biến đổi độ dày quá mức trong các khối ổ đỡ lực đẩy hoặc giữa các khối liền kề nhau. Sự chênh lệch đáng kể về độ dày trong một khối hoặc giữa các khối dẫn đến việc các khối dày hơn chịu lực đẩy lớn hơn so với các khối mỏng hơn trong quá trình vận hành, từ đó gây ra nhiệt độ tăng cao ở một số khối dày hơn.
● Các vấn đề về mài lắp ghép các khối: Việc mài lắp ghép không đầy đủ từng khối riêng lẻ hoặc kết quả mài lắp ghép tổng thể kém dẫn đến tiếp xúc kém giữa các khối và tấm đẩy. Trong quá trình mài lắp ghép tổng thể, các khối phải được đặt đúng vị trí và chịu lực đẩy dọc trục để đạt được bề mặt tiếp xúc thực sự.
● Khoảng cách đẩy không đủ: Do sai số đo đạc hoặc lệch tâm ổ đỡ, khoảng cách đẩy không đủ làm giảm lưu lượng chất bôi trơn, cản trở sự hình thành màng dầu và làm tăng nhiệt độ khối ổ đỡ.
● Phân bố lực đẩy không đồng đều trên các bề mặt chịu lực trên và dưới: Trong các ổ đỡ kết hợp chịu lực đẩy, việc chèn ống định vị không đủ chặt gây ra sự lệch tâm trong quá trình lắp ráp. Điều này dẫn đến phân bố lực đẩy không đồng đều trên các bề mặt chịu lực trên và dưới, làm xuất hiện sự không đồng nhất về nhiệt độ trong các vỏ ổ đỡ chịu lực đẩy. Một số vỏ ổ đỡ riêng lẻ hoặc một phần của chúng có thể bị nóng quá mức.
● Độ khít hình cầu không phù hợp của ổ đỡ lực đẩy kết hợp ở phía giá đỡ. Độ khít hình cầu được thiết kế cho cụm máy dựa trên các điều kiện lý tưởng; tuy nhiên, trong thực tế sản xuất, độ hoàn thiện bề mặt của bề mặt hình cầu và bệ đỡ của nó thường không đáp ứng được yêu cầu thiết kế do các yếu tố về chế tạo hoặc lắp đặt. Trong quá trình vận hành, khả năng tự căn chỉnh của ổ đỡ dưới tải trọng đẩy kém. Điều này dẫn đến sự phân bố tải đẩy không đồng đều trên các khối ổ đỡ lực đẩy, gây ra hiện tượng tăng nhiệt độ tại một số khối nhất định. Hiện tượng này thường biểu hiện bằng sự dịch chuyển rõ rệt của các vùng nhiệt độ cao trong các khối khi tải trọng của cụm máy thay đổi.
● Hình thành màng dầu bất thường: Khoảng cách không đủ trong chính các khối ổ đỡ đẩy, kết hợp với các vấn đề trong quá trình chế tạo hoặc định vị vòng phớt dầu, khiến vai của vòng phớt dầu bị kẹt vào khối khi rô-to quay. Điều này ngăn cản chuyển động tự do, làm gián đoạn quá trình hình thành màng dầu bình thường. Do đó, giữa khối ổ đỡ và đĩa đẩy xuất hiện một màng dầu mỏng hoặc trạng thái hoạt động gần ma sát, dẫn đến nhiệt độ khối tăng cao (trong đó các vùng nhiệt độ cao và giá trị cực đại duy trì tương đối ổn định).
● Điều chỉnh sai khoảng cách gioăng chặn dầu trong các ổ đỡ kết hợp chịu lực đẩy: Việc điều chỉnh khoảng cách không đúng khiến gioăng chặn dầu ép vào trục trong quá trình vận hành, ngăn không cho ổ đỡ hình cầu tự căn chỉnh dưới tác dụng của tải trọng đẩy. Điều này dẫn đến lực đẩy dọc trục quá mức và nhiệt độ tăng cao tại một số khối ổ đỡ chịu lực đẩy.
● Lực đẩy dọc trục trên cụm thiết bị tăng lên: Sự tích tụ cặn trong các đoạn dòng chảy, sự bong tróc của tấm làm kín hơi, khe hở làm kín hơi quá lớn, biến dạng do mài mòn cánh tuabin, hoặc khe hở làm kín hơi hướng kính trong các đoạn dòng chảy tăng lên sẽ làm gia tăng chênh lệch áp suất hơi trước và sau tấm ngăn của mỗi cấp, từ đó làm tăng lực đẩy dọc trục.
● Cung cấp dầu cho ổ đỡ lực đẩy không đủ;
Điều này sẽ khiến nhiệt độ khối ổ đỡ tăng lên. Vận hành kéo dài trong điều kiện thiếu dầu sẽ làm tăng tốc độ mài mòn của khối ổ đỡ.
Van hơi chính áp suất cao được vận hành bằng tay thông qua một bánh xe tay quay. Năm van điều chỉnh áp suất cao và X van điều chỉnh hơi lấy hơi mỗi cái được dẫn động bởi một bộ truyền động thủy lực thông qua một cơ cấu đòn bẩy.
Bảo trì tuabin là một quy trình có hệ thống, bao gồm các hoạt động kiểm tra có kế hoạch và mục tiêu, vệ sinh, sửa chữa và thử nghiệm nhằm phát hiện các lỗi tiềm ẩn của thiết bị, loại bỏ các sự cố vận hành và khôi phục hiệu suất định mức.
Trước tiên, hãy hiểu một khái niệm quan trọng trong động lực học chất lỏng—lớp biên. Theo lý thuyết lớp biên của Prandtl, khi dòng hơi nhớt chảy qua bề mặt cánh, một lớp chất lỏng cực mỏng sẽ hình thành gần bề mặt tường.
Chân không bình ngưng là một thông số cốt lõi trong chu trình nhiệt của các tổ máy tua-bin hơi. Rò rỉ chân không là một trong những sự cố phổ biến nhất ở các tua-bin nhà máy điện, xảy ra khi không khí bên ngoài hoặc các khí không ngưng tụ xâm nhập vào bình ngưng hoặc hệ thống chân không qua các khe hở thiết bị.
Di chuyển trục đề cập đến sự dịch chuyển của trục. Nói chung, các thay đổi về độ dịch chuyển dọc trục có biên độ nhỏ. Khi độ dịch chuyển dọc trục là dương, trục di chuyển về phía máy phát điện.
Áp suất hơi chính đề cập đến giá trị áp suất của hơi nhiệt độ cao, áp suất cao được tạo ra bởi nồi hơi trước khi nó đi vào tuabin hơi, thường được đo bằng megapascal (MPa).
Hiện nay, cơ sở hạ tầng năng lượng điện toán AI toàn cầu đang bước vào giai đoạn tăng trưởng bùng nổ, trong đó nguồn cung cấp điện công suất cao và ổn định đã trở thành "mạch sống" cho các cụm máy tính.
