國產汽輪機軸承箱及墊鐵形式對軸系振動的影響

彭 博

(河北省電力建設第一工程公司，河北 石家莊 050031)

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國產汽輪機軸承箱及墊鐵形式對軸系振動的影響

彭 博

(河北省電力建設第一工程公司，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機組振動產生的影響，以上海、哈爾濱、東方三家汽輪機廠生產的600 MW級高中壓缸為合缸型汽輪機為研究對象，比對軸承箱落地式與連體式對軸系振動的影響，可調整楔形墊鐵與水泥墊鐵的軸系振動的影響，提出施工中可以采取的防范措施。

汽輪機，軸承箱，墊鐵，振動診斷

汽輪機組擔負著火力發電企業發電任務的重點。由于其運行時間長、關鍵部位長期磨損等原因，汽輪機組故障時常出現，這嚴重影響了發電機組的正常運行。汽輪機組異常振動是汽輪機常見故障中較為復雜的一種故障。由于機組的振動往往受多方面的影響，只要跟汽輪機本體有關的任何一個設備或介質都會是造成機組振動的原因，比如進汽參數、疏水、油溫、油質等等。因此，針對汽輪機異常振動原因的分析就顯得尤為重要，只有查明原因才能對癥維修。針對導致汽輪機異常振動的各個原因分析是維修汽輪機異常振動的關鍵。

1 軸承箱與墊鐵安裝

1.1 國內汽輪機軸承箱及墊鐵主要安裝形式

汽輪機高中壓缸調端軸承箱為落地式，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，因為落地式軸承箱相對于連體式軸承箱存在易調整和生產時易加工等優點從而現在的機組大多為落地式。

國內生產的火力發電機組的汽輪機墊鐵形式主要分為可調整楔形墊鐵與水泥墊鐵，一般西屋技術的機組為可調式墊鐵(上海和哈爾濱出產)，日立技術的機組為水泥墊鐵(四川東方出產)。

1.2 軸承箱安裝調整方案

在軸承箱滑動面上均勻涂抹一層紅丹粉，將臺板放置在軸承箱上，并沿軸承箱滑動方向來回移動臺板若干次，移動距離30 mm左右；吊起臺板檢查臺板與軸承箱滑動面接觸面積應不小于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塞尺應不入。

根據廠家汽輪機軸系找中圖調整軸承箱標高及揚度(見圖1)，揚度前后方向以確保軸徑揚度為準，左右方向按照廠家要求且小于0.20 mm。

在最后一個軸承箱電端與2號軸承箱調端之間架上鋼絲。通過調整臺板下的平墊鐵來調整各軸承箱相對鋼絲中心，使軸承達到設計標高。中心要求：a=b，c=(a+b)/2，允許偏差0.05 mm。軸承標高值見表1。

表1 軸承標高值 mm

2 軸承箱安裝形式對軸系振動的影響

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廠生產的300 MW級汽輪機低壓缸軸承箱，從圖中可以看到軸承箱與汽缸是獨立安裝在兩塊臺板上的。落地式軸承箱雖然存在體積較小及加工容易的優點但也存在缺點，主要體現在因為受力不同造成的箱體上翹與臺板之間產生間隙，此現象在前軸承箱上體現的比較明顯，尤其是在汽輪機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重相應增加造成前軸承箱前端上翹，汽輪機已經扣蓋后產生的上翹調整就極為困難。

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，并且共用一塊臺板，如圖3所示。連體式軸承箱在安裝過程中因為受到汽缸體積大易變形的影響，在進行軸系找中時軸承箱揚度不易調整，調整結束后隨著應力的釋放容易造成調整好的數值再次變化。連體式軸承箱在雙低壓缸機組中，低壓間軸承箱需要做成兩個，兩個轉子在連接時需要增加連接短軸，連接短軸的增加容易出現低壓1號轉子電端聯軸器連接完成后低壓2號轉子調端聯軸器晃度超標的問題。這種問題現在雖然通過增加轉子軸頸長度取消連接短軸來進行消除，但接長后的軸頸也會出現端頭晃度過大的現象，圖4為連接了短軸的汽輪機低壓轉子，從圖中可以看到在轉子的一端增加了一節短軸，聯軸器數量也隨之增加了一組。

2.3 小結

軸承箱影響機組振動的主要原因在于接觸不密實，安裝過程中一旦出現接觸不密實和地腳螺栓松動等現象，必然造成機組的振動偏大，所以軸承箱在安裝過程中需要質量復測，每個影響軸承箱承載及中心偏移的工序結束后都要復測軸承箱的揚度及軸承箱與臺板的間隙。

3 墊鐵形式不同對軸系振動的影響

3.1 可調整墊鐵

可調整墊鐵一般為廠家提供，安裝時根據實際情況配置平墊鐵。平墊鐵配置前對基礎位置進行研磨，研磨后測量標高并配置平墊鐵。可調墊鐵調整方便，在機組安裝后期如果墊鐵接觸情況不佳時可以將墊鐵拆出，重新研磨接觸從而保證墊鐵接觸密實。在平墊鐵與可調墊鐵接觸、可調墊鐵與臺板、平墊鐵與基礎三個接觸面，雖然理論上可以實現接觸面積達到設計要求，但在實際安裝工作中由于各種因素影響不可避免偏離設計要求。墊鐵布置較少在軸承下方的有限空間內無法多布置墊鐵，造成高度調整時容易出現不易調整，臺板下表面剛性接觸較少易變形等不利因素，對軸承安裝不利從而造成機組運行時因為軸承因素造成的振動偏大，出現問題時主要體現在瓦振較大。

3.2 水泥墩墊鐵

水泥墩墊鐵在安裝初期需要注意臺板標高及水平揚度的調整，因為標高和揚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整時較為困難，調整僅能夠靠在水泥墩與臺板之間加不銹鋼墊片來完成，調整時無法對接觸面積進行檢查，僅能使用塞尺檢查接觸面的間隙，無法判斷內部是否接觸密實。水泥墊鐵的優點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。在安裝時臺板底部接觸比較密實，不會出現軸承受臺板變形影響，接觸變化較大的因素。

3.3 小結

可調整墊鐵存在接觸面積相對臺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，但也存在造價較低后續調整較為容易等優點。水泥墩墊鐵存在造價較高，制作不易，后期調整手段較少等缺點，但也存在接觸面積相對臺板面積所占比例較大，臺板接觸較為密實等優點。

4 其他影響因素及在施工中的防范措施

二次灌漿對機組振動的影響主要體現在基礎運行時因為基礎中空造成的共振及對振動的吸收較差兩方面，主要原因是因為澆灌時軸承箱中心部分因為排氣不佳造成灌漿填料不足，出現中間部位空心。水泥墊鐵出現這種情況的可能性較可調整楔形墊鐵要小。主要原因在于二次灌漿在現場施工中因為施工工期及專業交接等因素，容易出現澆灌施工人員因為不理解施工工藝，造成澆灌不密實。在澆灌時兩側同時澆灌導致空氣積在中心位置無法排出。另外因為在二次灌漿前潤滑油系統油循環工作都已經開始，在二次灌漿前要注意基礎表面是否有油循環造成的油漬，如果出現油漬會造成灌漿脫皮現象，由于汽輪機油浸入二次灌漿，使其強度顯著降低，在振動作用下不僅使二次灌漿松裂，而且使二次灌漿與臺板分離，振動進一步擴大。在嚴寒的冬季施工時，為了防凍，在二次灌漿材料中加入過量的食鹽，機組運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，使臺板和基礎分離，而進一步氧化成氧化鐵，在振動作用下形成紅色粉末，造成臺板與基礎出現空隙，臺板與基礎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超標，在機組振動原因判斷中是比較容易判斷的因素，也是比較容易預防的。不管是不同的墊鐵形式還是不同的軸承箱形式造成振動超標的主要原因還是因為接觸面接觸不密實接觸面積不足，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)可調式墊鐵在安裝時不可傾斜，墊鐵基礎位置研磨需要仔細測量水平度，使用的測量量具要求精度高。多增加廠家圖紙設計以外的墊鐵組數。主要調整施工工序結束后仔細檢查墊鐵接觸情況。2)水泥墊鐵在安裝時采取新的施工工序，增加臨時墊鐵在汽缸就位前先進行聯軸器找中心，然后根據調整完的軸系中心制作水泥墊鐵，從而避免后期調整造成的接觸不密實。3)落地式軸承箱在主要管道連接完成前不進行二次澆灌，以免因為軸承箱負重較大發生前翹時無法調整。4)連體式軸承箱調整時要注意應力的釋放，不可在調整中強拉硬拽，防止設備應力過大造成調整不到位。5)二次灌漿時要安排安裝人員監督灌漿過程，灌漿時從一側灌漿并且采用竹條等工具導流，從而防止中部空心現象的發生。

[1]上海汽輪機廠廠家資料、哈爾濱汽輪機廠廠家資料、東方汽輪機廠廠家資料.

[2]張學延.汽輪發電機組振動診斷.

[3]汽輪發電機組DL5190.3—2012，電力建設施工技術規范(第3部分).

[4]汽輪發電機組DL/T 5210.3—2009，電力建設施工質量驗收及評價規程(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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