汽轮机轴系调整及轴向定位.ppt

张元涛 汽轮机轴系调整及轴向定位 一 什么是轴系二 汽轮机轴系中心的重要性三 汽轮机轴系调整四 轴系调整的流程五 轴系定位 主要内容 一 什么是轴系 轴系是轴 轴承和安装于轴上的传动体 密封件及定位组件的组成 其主要功能是支撑旋转零件 传递转矩和运动 对汽轮机来说 轴系就是由汽轮机主油泵转子 高中压转子 低压转子 发电机转子及稳定小轴以及轴瓦等所组成 二 汽轮机轴系中心的重要性 汽轮机中心在机组运行中起着具有致关重要的作用 如果轴系中心不正就无法保证机组正常的安全经济运行 因此对轴系中心的调整极为重要 下面就轴系中心不正对机组的危害进行一下探讨 l 转子和轴封磨擦 从而增大轴封间隙 隔板汽封间隙的增大不仅增加了漏汽损失 降低了效率 同时会造成轴向推力的增大 轴端汽封间隙的增大 增加了轴封的漏汽量 从而使泄漏的蒸汽入轴承室 导致润滑油中含水变质 除严重地影响轴瓦的润滑油膜的建立外 还会使调整部件产生锈蚀 产生卡涩现象 同时 轴封漏气的温度较高 这就必然会引起轴承室温度升高 从而可能引起轴承标高的变化 改变轴承承载能力 引起机组振动 2 转子和静止部件的磨擦使磨擦部位发热 由于热膨胀的不均匀使轴发生弯曲变形 特别是在转子发生单侧局部磨擦时 最容易使轴产生弯曲变形 这时磨擦发热部位产生挤压应力 此应力若超过发热温度下的屈服极限时使用权转子发生永久变形 转子产生异常的振动 3 转子中心不正 是汽轮发电机常见的激振源之一 联轴器的张口将使转子弹性倾角发生变化 而错位将使转子动态挠曲值产生变化 引起这种缺陷的原因是联轴器两对轮加工装配不良或联接螺栓孔的配合不良 这将引起转子的附加力 从而引起振动 如果是由于找中心不正引起的 这时会引起各轴承的静负荷重新分配 如果某一轴承的静负荷减少时 很可能由于转子在此轴承油膜中的动力不稳定而激发起机组的低频自激振荡 即油膜激振荡 转子中心不正引起的振动也是常见的振动原因 同时还应考虑运行中影响中心不正的各种因素 总之汽轮机组的轴系的不正对机组安全运行危害是很大的 三 汽轮机轴系调整 影响机组轴系调整的几个方面 1 汽缸及轴承座水平2 汽轮机转子及其部件的瓢偏和晃度3 轴瓦的形式及装配4 滑销系统5 通流间隙调整6 对轮中心的调整及连接 抽汽级数 一 汽缸及轴承座水平测量汽缸及轴承水平 即用水平仪检查汽缸 轴承座位置 测量的数值与安装值 或上次大修测量值 进行比较 汽缸及轴承座水平值发生较大偏差时 说明汽缸及轴承座位置可能发生变化或产生变形位置发生变化主要是由于基础产生了不均匀下沉 如 我厂 4机2003年通流改造时发现高 中压转子靠背轮 部分螺孔裂纹和螺栓断裂的重大缺陷 由于机组中压转子部分 动负荷较大 2轴承座的不均匀相对下沉量较大达1 7mm左右 致使高 中压对轮下张口达0 52mm 造成靠背轮螺栓断5个 高压对轮5个螺孔裂纹 中压对轮一个螺孔裂纹 抽汽级数 二 汽轮机转子及其部件的检查转子的检查包括转子各部位的瓢偏和晃度 尤其是对轮瓢偏和晃度的测量是转子检查的最重要的内容之一 消除各对轮的瓢偏对轴系的稳定至关重要 其次还必须仔细检查叶片的拉筋有无断裂 否则松拉筋沿叶片周向的窜动会引起转子的振动 同时还应检查配重块是否松动和丢失 这会引起转子的不平衡 严重地影响轴系运行的平稳性 除了对各转子上紧固件进行全面的检查外 对转子通流部分的积垢进行彻底的清除对改善转子的振动也是有益的 因为这样不仅能有效提高机组的效率 而且能很好改善动叶片的气动性能 减少机组运行中叶片的激振力 减小轴系的振动 三 轴瓦的形式及装配采用稳定性好的轴瓦对轴系稳定运行有着很大的影响 一般可倾瓦 椭圆瓦 圆筒瓦 轴瓦装配的注意事项 1 各垫铁接触良好 调整垫铁时做好记号 防止回装时装反 2 各间隙 紧力符合要求 测量时应首先确定轴瓦已在工作位置 3 对于球面接触的轴瓦 应保证接触面干净 光滑 无划痕 防止影响轴瓦自就位能力 4 对于可倾瓦 1 可倾瓦块的支承调整块组装配次序 调整块组由两块单圆面垫块及一块双平头垫块组成 装配时 一定要保证两块单圆面垫块圆面相对 双平头垫块放至可倾瓦块侧 同时注意不同可倾瓦块的调整垫块不一样厚 一旦放错位置 将对可倾瓦造成严重的磨损 2 可倾瓦瓦架紧力的调整 在进行紧力测量时 一般使用的是压铅丝的方法 由于可倾瓦上瓦架比较单薄 用压铅丝法进行紧力测量时 瓦架易发生变形 测量值与实际值会产生误差 如果按测量值进行紧力调整 致使瓦架变形 导致各瓦块受力不均 从而致个别瓦块的温度偏高直至磨损 因此 根据实际情况对可倾瓦采用轻微力来精确地对轴承紧力进行测量和调整是极为必要的 四 滑销系统机组滑销系统的检查及处理对保证机组轴系的安全稳定运行具有极为重要的作用 低压缸及发电机定子 L 铁的配合间隙 中箱及前箱与台板的配合间隙 高中压缸猫爪的配合间隙 推拉梁的联接情况等 都需要进行认真的检查 确保滑销系统的安全可靠 滑销系统膨胀不畅将会引起轴承的位置和标高发生变化 从而导致转子中心发生变化 同时还会减弱轴承的支撑刚度 改变轴承的载荷 引起轴承负荷分配不平衡 造成机组轴系不稳定 此外 连通管的保护螺栓也应进行详细检查 以防其误紧影响汽缸的膨胀 引起低压缸负荷不均以及连通管本身的损坏 五 通流间隙调整由于大型机组各对轮的张口及高低差数值较大 因此对汽封进行调整时 应充分考虑到对轮联接后轴封处转子位置的变化量 防止轴封处动静部分碰磨 同时也应考虑热态下轴承标高的变化对通流间隙的影响 六 对轮中心的调整及连接在分析调整时 不但要求各对轮张口和圆周差值符合设计要求 而且首先应考虑各转子 包括发电机转子 中心线连接成的连接曲线的水平点 即扬度为零之处 是否符合制造厂的要求 若扬度零点位置偏移过大 说明转子位置发生较大变化 这会改变发电机空气间隙 增加各中心的调整工作 此外在一定程度上影响转子的轴向推力 导致轴系运行不稳定 因此应在调整联轴器中心时 应一起考虑调整 汽轮机的主要参数 对轮连接的注意事项 1 连接前两对轮接触面应无突起和毛刺 接触面擦拭干净 2 对轮连接时应按拆除时所做的记号对应回装 即两对轮螺孔相对应 所用螺栓与螺孔记号相对应 双头螺栓的螺帽与拆除时的方向相对应 防转垫片与拆除前相对应 3 装螺栓前应先用工艺螺栓将两对轮扒至完全接触 这样是为了防止回装螺栓时拉毛螺栓孔后 毛刺或铁屑进入两对轮结合面 四 轴系调整的流程 五 轴系定位 为了使运行时转子的轴瓦同汽封 隔板 油挡等部分的中心一致使汽封和油档四周间隙均匀 使运行时保持较小的间隙又不致造成磨擦 这就要求对轴系进行准确的定位 但是影响转子同静子的因素较多 安装检修运行状态都会影响转子和静子中心偏差 轴系定位分径向定位和轴向定位下面我先谈谈影响径向定位的因素 径向主要是对汽封间隙的影响 一 汽轮机汽缸在安装时的影响 安装检修过程中 中心的变化主要是由于汽缸安装状态不同 使汽缸垂弧发生变化所致 例如找中心时有只有下半缸而缸内无内缸 隔板或隔板套 有时虽然只有下半缸 但下半内缸 下半隔板套都已放入 有时在下半空缸再扣上半空缸 有时在半实缸上再扣合上半实缸 此外合实缸还有紧与不紧汽缸法兰螺栓的区别 在此不同状态下 汽缸的垂弧各不相同 所测得汽封凹窝中心值不同 垂弧变化有两面方面的原因 一方面是增加重量后垂弧增加 另一方面是扣合上缸并拧紧法兰螺栓后 汽缸的横向断面变成圆 使汽缸体的刚度增加 垂弧减小 因此安装时必须对汽缸状态这一因素加以考虑汽缸垂弧的影响 为此要把汽缸相对于转子的中心适当放低 这样才能在加上大盖并拧紧螺栓后中心正好合适 对于不同类型的机组如果具体数值没有掌握 就要进行实际测定 二 运行方面 猫爪的支承形式和尺寸对中心的影响 若汽缸采用下猫爪支持方式 即汽缸猫爪的支持平面低于机组的中心线 如图所示 1 压板2一汽缸下猫爪3一猫爪横销4一前箱 则运行时猫爪温度将高于轴承座的温度 使轴封凹窝中心提高 造成轴封下部间隙减小 甚至磨擦 猫爪支持处轴封凹窝中心提高的数值大小跟猫爪的尺寸 支承形式和猫爪的温度有关 假如猫爪高度H为150ram猫爪平均温度250 相应这部分轴承温度为80 线膨胀系数取 1 2 1 100000 则轴封凹窝中心的提高值为 H H t 1 2 1 100000 150 250 80 0 31mm即轴封凹窝下部间隙将减少0 31mm而上部间隙将增加0 31mm 为此必须在安装时把汽缸凹窝中心适当放低 为了消除这一影响有的制造厂采用了上猫爪支承结构 即猫爪的支承面同机组中心线一致上猫爪的热膨胀不会使汽缸中分面抬高 油膜厚度的影响 转子静止时 轴颈沉于轴瓦底部 此时轴颈中心在轴瓦凹窝中心的正下方 当转子刚开始转动时 由于转速较低 还未形成油膜 轴颈和轴承之间为干磨擦 但是随轴颈的转动轴瓦内的润滑油受挤压从而使压力升高 此压力高到一定程度 即可把轴颈托起 在轴颈和轴瓦凹窝间形成一层油膜 在转速升高过程中 由于楔形油膜压力的作用 将使转子位移 这种油膜引起转子的位移将使转子的中心发生变化 对于圆筒形和椭圆形轴瓦 上述油膜对转子中心位置的影响可使转子沿旋转方向的横向位移量达0 1 0 3mm 因此转子按轴封凹窝找中心时 应适当加大轴封凹窝沿转子旋转方向的间隙 汽轮机转子一般为顺时针方向转动 故在转子按轴封凹窝找中心时应使左侧间隙大于右侧间隙 油楔轴承例外 凝汽器的影响 如果汽轮机的凝汽器跟低压缸排汽口多为刚性连接 凝汽器底部用弹簧支承 当在运行状态时凝汽器内水的重量作用在低压缸排汽口上使低压缸下沉 造成轴封上部间隙减小 上下缸温差的影响 运行中由于上下汽缸的温差 造成汽缸拱背使前后轴封下部间隙减小 轴向定位主要是针对推拉高中压缸以及通流间隙的测量和调整 汽轮机高中压转子 低压转子和发电机转子分别用刚性联轴器联结 整个轴系支承在7个轴瓦上 中低压间及低电间联轴器采用止口对中 止口的凸凹部设计为过盈配合 以确保转子间对中良好 提高轴系稳定性 转子安装 解体时分别用工艺螺栓和顶开螺钉进行把紧和解联 发电机转子与定子间设计有足够的动静间隙 因此低电间联轴器 解体时 发电机转子向后移动以使止口脱开 把紧时 发电机转子向前移动 恢复原位以使止口嵌合 中低压间联轴器的解联和把紧有两种方式 a 通过推 拉低压转子和发电机转子以使中低压间止口脱开 嵌合 此方式受低压缸通流影响 顶开间隙小 一般只在全实缸找中心时使用 起吊转子时由于一般不采用 b 解开推力轴瓦 通过推 拉高中压转子以使中低压间止口脱开 嵌合 由于高中压通流间隙较小 远远小于止口深度 在推 拉高中压转子的同时必须推 拉高中压汽缸 因此在中低压轴承箱上设计有汽缸移动工具 高中压缸推缸和拉缸过程 推拉缸的注意事项 1 每个推拉装置上使用2个千斤顶 以防止将推拉装置顶弯 2 应在汽缸两侧中箱和前箱轴向位置架表 以监视汽缸移动量 一般移动量为13 15mm 3 两侧推拉装置应同时运动 监视左右两侧表读数 一般不超过0 20mm 以防顶偏汽缸 损坏滑销系统 4 由于高中压缸通流间隙小 在推拉缸过程中应时刻监视高中压转子通流间隙变化 随时顶转子使之与汽缸保持一定间隙 机械零位 通流测量时由于推拉缸或者