汽輪機徑向支撐軸承檢修工藝的分析

吳丁發

（廣東大唐國際肇慶熱電有限責任公司 廣東肇慶 526000）

汽輪機徑向支撐軸承檢修工藝的分析

吳丁發

（廣東大唐國際肇慶熱電有限責任公司 廣東肇慶 526000）

汽輪機徑向支撐軸承是主要承受汽輪機轉子徑向力的軸承，汽輪機的軸承瓦塊普遍采用的是鋼基+巴氏合金雙金屬結構，在工作過程中會因為振動、摩擦生熱，對軸瓦造成一定影響，導致磨損、拉傷、裂紋等缺陷。本文主要通過分析徑向支撐軸承的結構與特點，就如何發現其存在的缺陷進行討論，進而探討軸瓦缺陷去除及補焊工藝，以及車削和刮瓦技術，希望能夠總結徑向支撐軸承的檢修工藝，提高其工作效率。

汽輪機；徑向支撐；軸瓦；檢修工藝；分析

1 徑向支撐軸承的結構與特點

圖1 徑向支撐軸承

徑向支撐軸承是主要承受汽輪機轉子徑向力的軸承。汽輪機轉子被軸承支承的部分稱為軸頸，與軸頸相配的零件稱為軸瓦。裝軸瓦的部分總稱殼件，其上半部稱為軸承蓋，下半部稱為軸承座。蓋和座用螺柱聯接，兩者的接合面由止口或銷釘定位，并可放置不同厚度的墊片以調節軸承間隙。多數軸承的接合面是水平的，也有傾斜的。當汽輪機正常運行時[1]，軸瓦環繞一周抱緊轉子，瓦塊在工作時可以根據轉速、載荷及軸承溫度自動調整，以適應載荷方向接近垂直于接合面的要求。為便于潤滑油進入摩擦面之間，軸承蓋上開有注油孔，軸瓦上有分配潤滑油的軸向油槽，使軸頸和軸瓦平行并形成油膜（圖2）。軸承蓋和軸承座大多用鑄鐵制造，承受載荷大的采用鑄鋼或鋼板焊接結構。徑向支撐軸承剖面圖如圖1所示。

圖2 油膜形成圖

2 徑向支撐軸承的問題及處理

汽輪機的軸承瓦塊普遍采用的是鋼基+巴氏合金雙金屬結構（如圖3）。軸承在工作時由于軸頸與軸瓦的接觸會產生摩擦，導致表發熱、磨損甚而“咬死”。考慮到汽輪機的設備的價值，所以在設計軸承時，選擇比轉子材料更軟的巴氏合金，來保護轉子。根據長期的汽輪機運行檢修實際經驗，徑向支撐軸承缺陷主要有：軸瓦龜裂和脫殼、軸承表面拉傷；軸瓦烏金磨損嚴重；軸承墊鐵接觸不良，振動大等；每次大修視軸瓦的接觸情況均要對軸瓦進行補焊、修刮[2]。

圖3 軸瓦材料圖

3 徑向支撐軸承檢修工序

圖4

4 徑向支撐軸承缺陷的發現

除了肉眼可以明顯看出來的燒瓦等缺陷，對于瓦塊其他無法用肉眼識別的龜裂、氣孔、疏松、分層、未焊透及未熔合、脫殼、軸承表面拉傷等缺陷都可以通過瓦塊的著色探傷檢測出來。

著色探傷：著色探傷是一種表面檢測方法，對軸瓦進行著色探傷過程，整個過程中使用三種試劑，滲透劑（紅色的物質，圖中黑色部分），清洗劑（透明液體），顯像劑（白色的物質），這也是一種電廠檢修過程中常用的無損探傷方式。

圖5 著色探傷具體使用方法

具體使用方法（圖5）就是在檢驗時，先用清洗劑噴在工件表面，進行徹底的清洗，并干燥，檢查烏金表面質量是否有砂眼和氣孔和烏金是否脫殼；然后噴涂一層紅色（圖中黑色部分）滲透劑并保持一定滲透時間（10～15min）后用清洗劑噴在擦拭布上，將瓦塊表面多余的滲透劑擦掉，最在瓦塊表面上再均勻的噴涂一層白色顯像劑，涼干后在白色襯底上顯示出紅色（圖中黑色部分）缺陷痕跡。整個過程中滲透劑滲透時間對檢驗效果影響很大。時間短，小缺陷難以發現，大缺陷顯示不完全；時間長，難以清洗，且檢驗效率低。

5 軸瓦缺陷去除及補焊工藝[3]

通過著色探傷發現軸瓦的缺陷后，根據軸瓦的缺陷，把缺陷位置的巴氏合金挖除（圖6），并對瓦塊按如圖7的補焊順序進行碳化焰補焊，補焊過程中防止巴氏合金材料過熱是補焊操作過程中的要點和難點，這是因為過熱的金屬部位變脆，有可能開裂，底層結合處會發生脫落。

圖6 挖除瓦塊缺陷處巴氏合金

5.1 焊前準備

（1）制作烏金條：補焊前用角鐵做模具，用氧－乙炔焰把烏金溶化成8～12mm粗的條狀作為焊絲，以便操作中使用方便。

圖7 軸瓦損壞補焊順序

（2）清掃：將補焊處的烏金用酒精、丙醇等試劑清理干凈，使瓦面孔隙中的油垢清除干凈，露出金屬光澤。

（3）焊炬的選擇：根據軸瓦大小的不同選擇不同型號的焊炬，一般選用H01-6，特小軸瓦可采用微型焊炬。

5.2 操作技術

（1）用小一點的碳化焰加熱補焊表面，并同時用烏金條不斷摩擦加熱部位。當瓦面溶化后，隨即填加烏金條，邊溶化母材邊填加烏金條并不斷前移。操作時動作要迅速敏捷，防止烏金過熱，造成瓦底脫落。由于烏金加熱不變色，所以要觀察焰池狀態，掌握操作時的軸瓦溫度。當發現下凹時，即表示溫度過高，應迅速將火焰轉移到溫度較低處補焊。如果補焊區域較大，宜分成若干小塊交替溶化烏金材料，避免在一個部位連續施焊。每一層的堆焊厚度不得過大，如一層堆焊厚度達不到要求，可再堆一層。

（2）防止烏金材料過熱是操作工藝的要點和難點。這是因為過熱的金屬部位變脆，有可能開裂，底層結合處會發生脫落。

（3）檢查工作

補焊后需要詳細檢查質量狀況，合格后再進行加工。

6 車削

為了確保補焊后軸瓦精密切削質量控制，保證軸瓦圓度和同心度，采用成熟的車削加工工藝進行對軸瓦表面精細加工，圖8為軸瓦車削加工工藝圖。

圖8 軸瓦車削圖

7 刮瓦目的及意義

刮瓦的目的就是為了一組瓦塊形成圓的幾何形狀，使在軸瓦和軸頸之間形成油楔，保證產生的油膜能達到轉子的運轉要求。削刮質量不好，轉子在試車時就會很容易地在極短的時間內使軸瓦由局部粘損到大部分粘損，直至軸被粘著咬死、軸瓦損壞不能使用。所以在刮削軸瓦時都由技術經驗豐富的鉗工操作，需要熟練掌握操作過程有關刮刀類型、刮瓦順序、控制刮刀的角度和力度內容。

7.1 刮瓦的工序

車削完成后，先做瓦塊的接觸試驗，在軸頸上涂一層薄而勻的紅丹或鉛粉之類的顯示劑（注意不要涂的太濃，否則會影響檢查工作的準確性。太濃時將使一些不需要研刮的地方“染色”）。再放到軸瓦的表面上并轉動兩、三圈。這樣軸瓦上的凸出處將由涂料顯示出來。然后提起轉軸，取出軸瓦，檢查軸瓦表面上染色點的分布情況。要求在軸瓦中心60～70度夾角內，每平方厘米有2～3點為合適，不宜過多或過少，不符合要求的地方，須進行刮瓦。

圖9 軸瓦刮削圖

7.2 刮瓦的具體步驟

粗刮軸瓦：首先，要認識到刮瓦是一個從粗到細的過程，粗刮目的是使軸頸和軸瓦的軸心一致。操作方法是對上、下瓦的車削加工刀痕輕刮一遍，將大點刮碎，密點刮稀，要求瓦面應全部刮到，刮削均勻，將加工痕跡刮掉（圖9粗刮）。粗刮時要注意，不可將瓦口部分刮虧了，粗刮完還需用0號細紗布輕輕按軸轉向的方向打磨瓦面，除去粗刮所留下的刀痕和毛刺。

細刮軸瓦：細刮過程中，主要對部分位置重點刮削，操作方法是沿著一個方向順次刮削一遍，特別注意每遍刀痕方向應相交形成網絡狀或魚鱗狀（圖10細刮），這樣能防止局部位置刮出凹痕。下軸瓦頂軸油囊是細刮時重要一道工序，油囊修刮不好結果會造成機組在完成大修后，在頂軸試驗時轉子不能被頂起造成盤車電流大，軸瓦磨損。

精刮軸瓦：精刮的目的是要將接觸斑點及接觸面積刮削達到圖樣規定的要求，要注意精刮技術要領，保證刮削斑點由大到小，由深到淺，由疏到密（圖11精刮）。在精刮將要結束時，將潤滑油楔、側間隙進一步刮削，使其達到軸瓦的使用性能，這一點非常重要。

圖10 軸瓦修刮示意圖

圖11 軸瓦修刮實物圖

刮瓦過程中，在粗刮與細刮時要同時考慮與軸相關件的接觸情況，如中心距偏差、盤車齒輪齒面的接觸狀況等，以便使軸的位置準確。由機械加工造成的微小積累誤差，可通過刮削得到進一步的消除。但較大誤差，刮削是無法解決的。

8 結束語

（1）要把刀磨好不能發虛，否則刮出的將不是一道而是很多道，柳葉刮刀要反復的在油石上磨有一定的弧度。

（2）一般情況，人工修刮，應先刮出油楔，油楔形狀應自瓦口向下逐漸過渡順暢。

（3）粗刮完后，用0號細紗布輕輕按軸轉向的方向打磨瓦面，除去粗刮所留下的刀痕和毛刺，但是細刮、精刮后，切記不要用砂布打磨，以免沙粒侵入巴氏合金，運轉時磨傷軸頸。

[1]席洪藻.汽輪機設備及運行[M].北京：水利電力出版社，1988.

[2]汽輪機設備及其系統[M].北京：中國電力出版社，2000.

[3]郝開國.汽輪機設備檢修技術[M].北京：水利電力出版社，1985.

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1004-7344（2016）24-0229-02

2016-8-1