汽輪機(jī)軸承座洼窩現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工車削工藝實(shí)踐

鄭 國，劉 濤，鄭華秀

（湛江電力有限公司，廣東湛江 524099）

汽輪機(jī)軸承座洼窩現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工車削工藝實(shí)踐

鄭 國，劉 濤，鄭華秀

（湛江電力有限公司，廣東湛江 524099）

對(duì)某汽輪機(jī)2#軸承座下沉導(dǎo)致瓦墊鐵加墊過多無法翻瓦檢修的問題，制定機(jī)加工車削2#軸承座洼窩的工藝方案并實(shí)施。

汽輪機(jī)；軸承；加工；車削

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.72

0 前言

汽輪機(jī)軸承是汽輪機(jī)的重要組成部分，其工作狀況的好壞直接影響到機(jī)組的安全。某早期投產(chǎn)的汽輪機(jī)由于基礎(chǔ)沉降引起2#軸承座下沉，導(dǎo)致2#瓦墊鐵加墊過多無法翻瓦檢修。通過對(duì)幾種翻瓦檢修的處理方案進(jìn)行可行性分析，合理選擇了現(xiàn)場(chǎng)車削2#軸承座洼窩方案并成功實(shí)施。

1 汽輪機(jī)概述

N300-16.67/537/537-3型汽輪機(jī)，1995年投產(chǎn)，為高中壓合缸結(jié)構(gòu)，兩缸兩排汽凝汽器式汽輪機(jī)。高中壓外缸由下缸中分面伸出的前、后、左、右4個(gè)元寶形貓爪，搭在前軸承箱（1#軸承箱）和中壓軸承箱（2#軸承箱）的水平中分面上，為下貓爪中分面支承結(jié)構(gòu)，死點(diǎn)設(shè)在2#軸承中心線后205 mm處。機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，高中壓缸前軸承箱向前膨脹，低壓缸向前后2個(gè)方向膨脹，軸系相對(duì)靜子死點(diǎn)在2#軸承箱內(nèi)推力軸承處，轉(zhuǎn)子由此處向前后2個(gè)方向膨脹。

汽輪機(jī)軸承箱分布見圖1，1#，2#軸承箱是落地式軸承箱，1#，2#軸承為可傾瓦軸承；3#，4#軸承箱是座缸式軸承箱，3#，4#軸承為橢圓瓦軸承。推力軸承為密切爾型，位于2#軸承箱內(nèi)，為軸系相對(duì)死點(diǎn)。各支持軸承是由上、下兩半組成，并用螺栓連接成一整體。下半軸承支持在3個(gè)墊鐵上，在正底部垂直中心線上布置一塊墊鐵，左、右兩墊鐵的中心線與軸瓦垂直中心線的夾角70°，都帶有調(diào)整墊塊，可采用按計(jì)算比例改變下部墊鐵、兩側(cè)墊鐵的調(diào)整墊片厚度來上下左右移動(dòng)軸瓦，使軸系中心揚(yáng)度等符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖1 汽輪機(jī)軸承箱分布

2 2#軸承座下沉導(dǎo)致2#瓦無法翻瓦

2016年11月，汽輪機(jī)進(jìn)行投產(chǎn)后的第5次大修。綜合分析前幾次大修記錄和本次大修解體數(shù)據(jù)，包括軸系揚(yáng)度，中—低、低—發(fā)對(duì)輪張口，中心高差及各支持軸承油擋中心數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行多年后，機(jī)組基礎(chǔ)存在不同程度的沉降。前軸承箱基礎(chǔ)、2#軸承箱基礎(chǔ)及低壓缸各臺(tái)板基礎(chǔ)都有沉降現(xiàn)象，導(dǎo)致本次大修機(jī)組軸系中心、揚(yáng)度變化較大，必須按標(biāo)準(zhǔn)重新對(duì)軸系進(jìn)行調(diào)整。

大修解體時(shí)測(cè)得2#瓦油擋洼窩數(shù)值：左側(cè)a=5.10 mm，右側(cè)b=5.05 mm，底部c=6.50 mm，c-|a+b|/2=1.43 mm，2#瓦油擋下洼窩偏大1.43 mm。由于基礎(chǔ)沉降，前幾次軸系中心調(diào)整已在2#瓦底部背面的墊鐵加墊，使軸系中心高度增加了1.5 mm，而軸承箱體中分面左右側(cè)瓦口位沒有同時(shí)增大，2#軸承座洼窩變成了立橢圓狀態(tài)，中分面半徑小于垂直面半徑，固而造成2#瓦翻不出來，導(dǎo)致2#瓦在運(yùn)行中有缺陷也無法處理。上一次維修中，由于2#瓦溫度測(cè)點(diǎn)故障異常，想翻瓦更換測(cè)點(diǎn)也無法處理，最后只能是重新接線監(jiān)視運(yùn)行。

本次大修，對(duì)軸系調(diào)整與前幾次一樣，以低壓缸3#，4#軸瓦為基準(zhǔn)，由于發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)沉降導(dǎo)致發(fā)電機(jī)底部已無墊片可抽，因此不能下調(diào)3#，4#軸瓦標(biāo)高。經(jīng)軸系調(diào)整計(jì)算，考慮前軸承箱、中壓軸承箱基礎(chǔ)的沉降，發(fā)現(xiàn)犧牲轉(zhuǎn)子部分揚(yáng)度后，2#瓦墊鐵需要添加的墊片厚度仍較大，至少還要在底部增加0.3 mm，墊片厚度累計(jì)將達(dá)到1.8 mm以上，2#瓦更加不易翻出，以后2#瓦有故障將無法翻瓦進(jìn)行處理。

3 處理方案及可行性分析

要解決2#軸承座下沉、2#瓦油擋下洼窩偏大、2#瓦墊鐵加墊多無法翻瓦的問題，較徹底的方法是翻出2#軸承箱，重新抬高2#軸承箱。但是機(jī)組大修和機(jī)組安裝不同，臺(tái)板、軸承座已定位，不可能在大修中翻出2#軸承箱對(duì)其標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整[1]，而且2#軸承箱是汽輪機(jī)高中壓缸的絕對(duì)膨脹死點(diǎn)和軸系的相對(duì)膨脹死點(diǎn)，推力瓦座也安裝在2#軸承箱內(nèi)。考慮到該方案工作量大、風(fēng)險(xiǎn)較高，沒有采取該方案，只能在每次大修中通過在2#瓦瓦枕墊鐵下增加墊片的方式來抬高2#瓦，使其滿足軸系中心和揚(yáng)度等標(biāo)準(zhǔn)值的要求。經(jīng)與制造廠溝通，現(xiàn)場(chǎng)不翻出軸承箱處理2#瓦油擋洼窩底部間隙大的問題有2種辦案。

（1）現(xiàn)場(chǎng)車削加工。將軸承座洼窩左右和頂部間隙擴(kuò)大，將立橢圓擴(kuò)大為一個(gè)同心圓，保證軸承中心到軸承座的距離各向長(zhǎng)度一致，其他軸瓦墊塊比較薄的位置通過墊片調(diào)整和研磨來保證接觸，保證翻瓦。

（2）先補(bǔ)焊軸承座，再車削加工。將軸承座底部標(biāo)高按油擋洼窩間隙偏差值網(wǎng)上抬，再抽出軸瓦底部墊塊多加的墊片，可以保證翻瓦。缺點(diǎn)是焊接工作量大、容易變形，同時(shí)軸承座上下半的中分面不在中心線上。

經(jīng)分析對(duì)比，決定采用第一種方案，在不移動(dòng)箱體情況下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)直接車削加工，只車削下半瓦座，以2#瓦座底部為內(nèi)切圓，半徑比2#瓦座大1.8 mm進(jìn)行車削加工。車削量不大，只是左右側(cè)最大處車削掉1.8 mm的量，車掉的地方通過對(duì)瓦枕加墊片并經(jīng)研磨檢查后，接觸良好。

4 現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工車削洼窩工藝實(shí)踐

制定在現(xiàn)場(chǎng)車削2#軸承座洼窩方案后，根據(jù)2#軸承箱的具體尺寸，設(shè)計(jì)制造了機(jī)加工工裝，并在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)多次試裝調(diào)整和改進(jìn)后，最終符合加工要求（圖2）。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工工裝示意

為了保證加工質(zhì)量和加工精度，防止車削出來洼窩面的圓度、錐度、同心度有偏移和振蕩現(xiàn)象，必須重視機(jī)加工工裝在軸承座位置安裝調(diào)整時(shí)的校正過程，需進(jìn)行高精度校正[2-3]。

4.1 現(xiàn)場(chǎng)車削2#軸承座方案實(shí)施步驟和技術(shù)要求

（1）根據(jù)2#瓦油擋洼窩與中心調(diào)整后的具體數(shù)據(jù)，確定2#瓦座的加工量。通過測(cè)量并計(jì)算出瓦座的車削量約1.8 mm。

（2）加工時(shí)，以2#瓦下瓦座水平面為標(biāo)準(zhǔn)，圓心上移1.8 mm，以此圓心與2#瓦下瓦座底部相切距離為半徑進(jìn)行車削加工（圖 3）。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工示意

（3）將機(jī)加工工裝固定架設(shè)在2#瓦箱體兩端，以兩端固定機(jī)架對(duì)中心線進(jìn)行調(diào)整，在刀架上架百分表，對(duì)2#軸承座洼窩面打表測(cè)量找平找正。將百分表清零后，旋轉(zhuǎn)卡盤對(duì)前后左右各端面進(jìn)行測(cè)量，左右洼窩變化值在0.02 mm以內(nèi)，保證中心校正精度在0.02 mm以內(nèi)，用合像水平儀檢查鏜桿的水平度在0.02 mm/m以內(nèi)，經(jīng)檢驗(yàn)合格后將機(jī)加工工裝固定在箱體兩側(cè)。

（4）在加工前畫好加工線（離瓦口1.8 mm）及驗(yàn)收參照線，機(jī)加工車削軸承座洼窩前把百分表裝在鏜孔機(jī)刀架上再次復(fù)核軸系對(duì)中數(shù)值，安裝好車刀及車削第一刀時(shí)，驗(yàn)收人員及時(shí)跟進(jìn)驗(yàn)收。

（5）加工過程中要密切檢查機(jī)加工工裝的穩(wěn)固性，每次進(jìn)刀量為0.1 mm，以免切削過量。加工中及時(shí)檢查加工尺寸并確保同心度及表面粗糙度合格。車削完成后，還需要手工打磨，保證加工偏差在0.05 mm以內(nèi)，表面粗糙度值應(yīng)＜Ra3.2 μm。圖4為已加工處理好的軸承座。

圖4 已加工處理好的軸承座

4.2 加工處理好2#軸承座洼窩后軸承的檢修工藝要求

加工處理好2#軸承座洼窩后，墊鐵和軸承座洼窩接觸的好壞，不但直接影響本次加工工程的成敗，而且還會(huì)影響到汽輪機(jī)的振動(dòng)和瓦的安全運(yùn)行[4]。必須要嚴(yán)格按照工藝標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格執(zhí)行到位。

（1）將加工車削掉的洼窩面對(duì)應(yīng)3塊墊鐵位置按比例加上調(diào)整墊片（墊片數(shù)量盡量不要超過3塊，可將薄墊片換成厚墊片），結(jié)合汽輪機(jī)中低對(duì)輪中心、汽缸洼窩中心等情況，綜合分析考慮，計(jì)算出底部和兩側(cè)墊鐵的研刮量。

（2）用涂紅粉檢查墊鐵和軸承座的接觸情況，保證接觸面積應(yīng)大于總面積75%且分布均勻，不符合標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)進(jìn)行研刮。3塊墊鐵應(yīng)同時(shí)研刮，防止刮過量及刮偏斜，使軸瓦位置歪斜和四角油楔不相等。可先用角向砂輪機(jī)或銼刀進(jìn)行粗刮，當(dāng)間隙＜0.1 mm時(shí)，改用刮刀精刮。當(dāng)3塊墊鐵落在軸承座上時(shí)用0.03 mm塞尺片檢查不入。下部有來油孔的墊鐵，油孔周圍接觸點(diǎn)要嚴(yán)密，以防止?jié)櫥屯庑埂?/p>

（3）軸瓦驗(yàn)收回裝后，檢查軸系揚(yáng)度，中-低、低-發(fā)對(duì)輪張口，中心高差等數(shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。重新調(diào)整2#軸承油檔洼窩，檢查測(cè)量數(shù)值：左側(cè)a值=5.12 mm，右側(cè)b值=5.12 mm，底部c值=6.62 mm，此數(shù)據(jù)作為下次檢修的參考數(shù)據(jù)，繼續(xù)監(jiān)視軸承箱是否還存在下沉現(xiàn)象。

5 實(shí)踐效果及結(jié)論

該汽輪機(jī)組修后一次啟動(dòng)成功，機(jī)組帶滿負(fù)荷330 MW，各軸瓦振動(dòng)合運(yùn)行情況良好。其中，2#瓦振動(dòng)、軸平振動(dòng)、軸垂振動(dòng)值為 4 μm，50 μm，29 μm；2#瓦金屬溫度最高為 81.6 ℃，回油溫度為52.5℃，運(yùn)行情況非常良好。該軸承座洼窩現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加工工藝方案的實(shí)施，有效解決了軸承箱下沉導(dǎo)致翻瓦檢修困難的問題，為機(jī)組的安全運(yùn)行和檢修維護(hù)打下良好基礎(chǔ)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可供各類型汽輪機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施時(shí)參考。

［1］許世誠.汽輪機(jī)（火力發(fā)電設(shè)備檢修實(shí)用叢書）［M］.北京：中國電力出版社，2015.

［2］王明明，韓建存，姜志強(qiáng).汽輪機(jī)缸體車加工校正工藝改進(jìn)［J］.金屬加工（冷加工），2012（23）：28-30.

［3］曹海.移動(dòng)式液壓驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)鏜缸機(jī)設(shè)計(jì)［J］.金屬加工（冷加工），2012（23）：30-33.

［4］房貴明.100 MW 機(jī)組通流改造現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施［J］.上海汽輪機(jī)，2002（1）：43-48.

TM311

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〔編輯 吳建卿〕