國(guó)產(chǎn)汽輪機(jī)軸承箱及墊鐵形式對(duì)軸系振動(dòng)的影響

彭 博

(河北省電力建設(shè)第一工程公司，河北 石家莊 050031)

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·機(jī)械與設(shè)備·

國(guó)產(chǎn)汽輪機(jī)軸承箱及墊鐵形式對(duì)軸系振動(dòng)的影響

彭 博

(河北省電力建設(shè)第一工程公司，河北 石家莊 050031)

分析了由于軸承箱的形式不同及安裝方式不同對(duì)機(jī)組振動(dòng)產(chǎn)生的影響，以上海、哈爾濱、東方三家汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的600 MW級(jí)高中壓缸為合缸型汽輪機(jī)為研究對(duì)象，比對(duì)軸承箱落地式與連體式對(duì)軸系振動(dòng)的影響，可調(diào)整楔形墊鐵與水泥墊鐵的軸系振動(dòng)的影響，提出施工中可以采取的防范措施。

汽輪機(jī)，軸承箱，墊鐵，振動(dòng)診斷

汽輪機(jī)組擔(dān)負(fù)著火力發(fā)電企業(yè)發(fā)電任務(wù)的重點(diǎn)。由于其運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、關(guān)鍵部位長(zhǎng)期磨損等原因，汽輪機(jī)組故障時(shí)常出現(xiàn)，這嚴(yán)重影響了發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。汽輪機(jī)組異常振動(dòng)是汽輪機(jī)常見故障中較為復(fù)雜的一種故障。由于機(jī)組的振動(dòng)往往受多方面的影響，只要跟汽輪機(jī)本體有關(guān)的任何一個(gè)設(shè)備或介質(zhì)都會(huì)是造成機(jī)組振動(dòng)的原因，比如進(jìn)汽參數(shù)、疏水、油溫、油質(zhì)等等。因此，針對(duì)汽輪機(jī)異常振動(dòng)原因的分析就顯得尤為重要，只有查明原因才能對(duì)癥維修。針對(duì)導(dǎo)致汽輪機(jī)異常振動(dòng)的各個(gè)原因分析是維修汽輪機(jī)異常振動(dòng)的關(guān)鍵。

1 軸承箱與墊鐵安裝

1.1 國(guó)內(nèi)汽輪機(jī)軸承箱及墊鐵主要安裝形式

汽輪機(jī)高中壓缸調(diào)端軸承箱為落地式，高中壓缸電端及低壓缸間軸承箱主要分為落地式和連體式，因?yàn)槁涞厥捷S承箱相對(duì)于連體式軸承箱存在易調(diào)整和生產(chǎn)時(shí)易加工等優(yōu)點(diǎn)從而現(xiàn)在的機(jī)組大多為落地式。

國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的火力發(fā)電機(jī)組的汽輪機(jī)墊鐵形式主要分為可調(diào)整楔形墊鐵與水泥墊鐵，一般西屋技術(shù)的機(jī)組為可調(diào)式墊鐵(上海和哈爾濱出產(chǎn))，日立技術(shù)的機(jī)組為水泥墊鐵(四川東方出產(chǎn))。

1.2 軸承箱安裝調(diào)整方案

在軸承箱滑動(dòng)面上均勻涂抹一層紅丹粉，將臺(tái)板放置在軸承箱上，并沿軸承箱滑動(dòng)方向來回移動(dòng)臺(tái)板若干次，移動(dòng)距離30 mm左右；吊起臺(tái)板檢查臺(tái)板與軸承箱滑動(dòng)面接觸面積應(yīng)不小于75%，且接觸均勻；接觸面積合格后用塞尺檢查接觸面四周間隙，0.04 mm塞尺應(yīng)不入。

根據(jù)廠家汽輪機(jī)軸系找中圖調(diào)整軸承箱標(biāo)高及揚(yáng)度(見圖1)，揚(yáng)度前后方向以確保軸徑揚(yáng)度為準(zhǔn)，左右方向按照廠家要求且小于0.20 mm。

在最后一個(gè)軸承箱電端與2號(hào)軸承箱調(diào)端之間架上鋼絲。通過調(diào)整臺(tái)板下的平墊鐵來調(diào)整各軸承箱相對(duì)鋼絲中心，使軸承達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。中心要求：a=b，c=(a+b)/2，允許偏差0.05 mm。軸承標(biāo)高值見表1。

表1 軸承標(biāo)高值 mm

2 軸承箱安裝形式對(duì)軸系振動(dòng)的影響

2.1 落地式軸承箱

落地式軸承箱就是汽缸和軸承箱是分開安裝在兩塊臺(tái)板上，通過錨固板和L形定位墊片來確定它們之間的相互位置，圖2中所示為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的300 MW級(jí)汽輪機(jī)低壓缸軸承箱，從圖中可以看到軸承箱與汽缸是獨(dú)立安裝在兩塊臺(tái)板上的。落地式軸承箱雖然存在體積較小及加工容易的優(yōu)點(diǎn)但也存在缺點(diǎn)，主要體現(xiàn)在因?yàn)槭芰Σ煌斐傻南潴w上翹與臺(tái)板之間產(chǎn)生間隙，此現(xiàn)象在前軸承箱上體現(xiàn)的比較明顯，尤其是在汽輪機(jī)扣蓋后連接管道安裝造成重量增加，分配到高中缸前貓爪上的負(fù)重相應(yīng)增加造成前軸承箱前端上翹，汽輪機(jī)已經(jīng)扣蓋后產(chǎn)生的上翹調(diào)整就極為困難。

2.2 連體式軸承箱

連體式軸承箱就是軸承箱與低壓缸連接在一起，并且共用一塊臺(tái)板，如圖3所示。連體式軸承箱在安裝過程中因?yàn)槭艿狡左w積大易變形的影響，在進(jìn)行軸系找中時(shí)軸承箱揚(yáng)度不易調(diào)整，調(diào)整結(jié)束后隨著應(yīng)力的釋放容易造成調(diào)整好的數(shù)值再次變化。連體式軸承箱在雙低壓缸機(jī)組中，低壓間軸承箱需要做成兩個(gè)，兩個(gè)轉(zhuǎn)子在連接時(shí)需要增加連接短軸，連接短軸的增加容易出現(xiàn)低壓1號(hào)轉(zhuǎn)子電端聯(lián)軸器連接完成后低壓2號(hào)轉(zhuǎn)子調(diào)端聯(lián)軸器晃度超標(biāo)的問題。這種問題現(xiàn)在雖然通過增加轉(zhuǎn)子軸頸長(zhǎng)度取消連接短軸來進(jìn)行消除，但接長(zhǎng)后的軸頸也會(huì)出現(xiàn)端頭晃度過大的現(xiàn)象，圖4為連接了短軸的汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子，從圖中可以看到在轉(zhuǎn)子的一端增加了一節(jié)短軸，聯(lián)軸器數(shù)量也隨之增加了一組。

2.3 小結(jié)

軸承箱影響機(jī)組振動(dòng)的主要原因在于接觸不密實(shí)，安裝過程中一旦出現(xiàn)接觸不密實(shí)和地腳螺栓松動(dòng)等現(xiàn)象，必然造成機(jī)組的振動(dòng)偏大，所以軸承箱在安裝過程中需要質(zhì)量復(fù)測(cè)，每個(gè)影響軸承箱承載及中心偏移的工序結(jié)束后都要復(fù)測(cè)軸承箱的揚(yáng)度及軸承箱與臺(tái)板的間隙。

3 墊鐵形式不同對(duì)軸系振動(dòng)的影響

3.1 可調(diào)整墊鐵

可調(diào)整墊鐵一般為廠家提供，安裝時(shí)根據(jù)實(shí)際情況配置平墊鐵。平墊鐵配置前對(duì)基礎(chǔ)位置進(jìn)行研磨，研磨后測(cè)量標(biāo)高并配置平墊鐵。可調(diào)墊鐵調(diào)整方便，在機(jī)組安裝后期如果墊鐵接觸情況不佳時(shí)可以將墊鐵拆出，重新研磨接觸從而保證墊鐵接觸密實(shí)。在平墊鐵與可調(diào)墊鐵接觸、可調(diào)墊鐵與臺(tái)板、平墊鐵與基礎(chǔ)三個(gè)接觸面，雖然理論上可以實(shí)現(xiàn)接觸面積達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但在實(shí)際安裝工作中由于各種因素影響不可避免偏離設(shè)計(jì)要求。墊鐵布置較少在軸承下方的有限空間內(nèi)無法多布置墊鐵，造成高度調(diào)整時(shí)容易出現(xiàn)不易調(diào)整，臺(tái)板下表面剛性接觸較少易變形等不利因素，對(duì)軸承安裝不利從而造成機(jī)組運(yùn)行時(shí)因?yàn)檩S承因素造成的振動(dòng)偏大，出現(xiàn)問題時(shí)主要體現(xiàn)在瓦振較大。

3.2 水泥墩墊鐵

水泥墩墊鐵在安裝初期需要注意臺(tái)板標(biāo)高及水平揚(yáng)度的調(diào)整，因?yàn)闃?biāo)高和揚(yáng)度直接影響水泥墩墊鐵澆灌成型后的接觸情況。水泥墩墊鐵在安裝后期調(diào)整時(shí)較為困難，調(diào)整僅能夠靠在水泥墩與臺(tái)板之間加不銹鋼墊片來完成，調(diào)整時(shí)無法對(duì)接觸面積進(jìn)行檢查，僅能使用塞尺檢查接觸面的間隙，無法判斷內(nèi)部是否接觸密實(shí)。水泥墊鐵的優(yōu)點(diǎn)在于面積較大一般軸承箱底部面積的50%以上為墊鐵，剩余部分為二次灌漿空間。在安裝時(shí)臺(tái)板底部接觸比較密實(shí)，不會(huì)出現(xiàn)軸承受臺(tái)板變形影響，接觸變化較大的因素。

3.3 小結(jié)

可調(diào)整墊鐵存在接觸面積相對(duì)臺(tái)板面積所占比例較小，布置較為松散，中心部分無法布置墊鐵等缺點(diǎn)，但也存在造價(jià)較低后續(xù)調(diào)整較為容易等優(yōu)點(diǎn)。水泥墩墊鐵存在造價(jià)較高，制作不易，后期調(diào)整手段較少等缺點(diǎn)，但也存在接觸面積相對(duì)臺(tái)板面積所占比例較大，臺(tái)板接觸較為密實(shí)等優(yōu)點(diǎn)。

4 其他影響因素及在施工中的防范措施

二次灌漿對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響主要體現(xiàn)在基礎(chǔ)運(yùn)行時(shí)因?yàn)榛A(chǔ)中空造成的共振及對(duì)振動(dòng)的吸收較差兩方面，主要原因是因?yàn)闈补鄷r(shí)軸承箱中心部分因?yàn)榕艢獠患言斐晒酀{填料不足，出現(xiàn)中間部位空心。水泥墊鐵出現(xiàn)這種情況的可能性較可調(diào)整楔形墊鐵要小。主要原因在于二次灌漿在現(xiàn)場(chǎng)施工中因?yàn)槭┕すて诩皩I(yè)交接等因素，容易出現(xiàn)澆灌施工人員因?yàn)椴焕斫馐┕すに嚕斐蓾补嗖幻軐?shí)。在澆灌時(shí)兩側(cè)同時(shí)澆灌導(dǎo)致空氣積在中心位置無法排出。另外因?yàn)樵诙喂酀{前潤(rùn)滑油系統(tǒng)油循環(huán)工作都已經(jīng)開始，在二次灌漿前要注意基礎(chǔ)表面是否有油循環(huán)造成的油漬，如果出現(xiàn)油漬會(huì)造成灌漿脫皮現(xiàn)象，由于汽輪機(jī)油浸入二次灌漿，使其強(qiáng)度顯著降低，在振動(dòng)作用下不僅使二次灌漿松裂，而且使二次灌漿與臺(tái)板分離，振動(dòng)進(jìn)一步擴(kuò)大。在嚴(yán)寒的冬季施工時(shí)，為了防凍，在二次灌漿材料中加入過量的食鹽，機(jī)組運(yùn)行后二次灌漿中的氯化鈉與鐵氧化，首先生成四氧化三鐵,體積增大，使臺(tái)板和基礎(chǔ)分離，而進(jìn)一步氧化成氧化鐵，在振動(dòng)作用下形成紅色粉末，造成臺(tái)板與基礎(chǔ)出現(xiàn)空隙，臺(tái)板與基礎(chǔ)之間的連接剛度顯著降低。

墊鐵及軸承箱安裝原因造成的振動(dòng)超標(biāo)，在機(jī)組振動(dòng)原因判斷中是比較容易判斷的因素，也是比較容易預(yù)防的。不管是不同的墊鐵形式還是不同的軸承箱形式造成振動(dòng)超標(biāo)的主要原因還是因?yàn)榻佑|面接觸不密實(shí)接觸面積不足，軸承箱安裝施工過程中主要注意這兩方面的檢查就能夠避免。綜上所述主要避免措施如下：1)可調(diào)式墊鐵在安裝時(shí)不可傾斜，墊鐵基礎(chǔ)位置研磨需要仔細(xì)測(cè)量水平度，使用的測(cè)量量具要求精度高。多增加廠家圖紙?jiān)O(shè)計(jì)以外的墊鐵組數(shù)。主要調(diào)整施工工序結(jié)束后仔細(xì)檢查墊鐵接觸情況。2)水泥墊鐵在安裝時(shí)采取新的施工工序，增加臨時(shí)墊鐵在汽缸就位前先進(jìn)行聯(lián)軸器找中心，然后根據(jù)調(diào)整完的軸系中心制作水泥墊鐵，從而避免后期調(diào)整造成的接觸不密實(shí)。3)落地式軸承箱在主要管道連接完成前不進(jìn)行二次澆灌，以免因?yàn)檩S承箱負(fù)重較大發(fā)生前翹時(shí)無法調(diào)整。4)連體式軸承箱調(diào)整時(shí)要注意應(yīng)力的釋放，不可在調(diào)整中強(qiáng)拉硬拽，防止設(shè)備應(yīng)力過大造成調(diào)整不到位。5)二次灌漿時(shí)要安排安裝人員監(jiān)督灌漿過程，灌漿時(shí)從一側(cè)灌漿并且采用竹條等工具導(dǎo)流，從而防止中部空心現(xiàn)象的發(fā)生。

[1]上海汽輪機(jī)廠廠家資料、哈爾濱汽輪機(jī)廠廠家資料、東方汽輪機(jī)廠廠家資料.

[2]張學(xué)延.汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)診斷.

[3]汽輪發(fā)電機(jī)組DL5190.3—2012，電力建設(shè)施工技術(shù)規(guī)范(第3部分).

[4]汽輪發(fā)電機(jī)組DL/T 5210.3—2009，電力建設(shè)施工質(zhì)量驗(yàn)收及評(píng)價(jià)規(guī)程(第3部分).

Effects of domestic steam turbine bearing box and iron cushion form on shafting vibration

Peng Bo

(TheFirstHebeiElectricPowerConstructionEngineeringCompany，Shijiazhuang050031,China)

This paper mainly analyzes the effects on the vibration of the unit in different forms and different installation of bearing box. This paper takes the 600 MW HIP integration cylinder type steam turbine produced by DEC, STC and HTC as research object, the preventive measures of unit vibration can be taken in the construction through comparative analysis of the effect of floor type and integral type bearing seat structure on shafting vibration, and effect of adjustable wedge pad iron and cement block on shafting vibration.

steam turbine, bearing box, iron pad, vibration diagnosis

1009-6825(2015)18-0222-02

2015-04-19

彭 博(1963- )，男，工程師

TH113

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