實壓法測量可傾瓦頂部間隙緊力的探討

華能應城熱電有限責任公司 王艷彬

軸承是汽輪機組的重要組成部分，其工況將直接影響機組的安全和經濟運行。可傾瓦軸承是徑向支撐軸承的一種，也稱密切爾式徑向軸承。可傾瓦軸承具有3～12塊瓦塊，瓦塊在支持點上可自由傾斜，形成良好的油膜。油膜在轉子旋轉的動壓力作用下，使每個瓦塊可單獨自由地調整中心，使其本身適應良好的油膜。下圖為某350MW 機組#2可傾瓦，采用上下、中分面、雙向可傾瓦軸承，其間用螺栓和定位銷連接，下軸承靠近水平中分面出的兩側裝有銷子，用于防止軸承體轉動。

軸承不僅承擔轉子運行時旋轉產生的徑向力和軸向力，同時在轉子與軸承間形成隔離潤滑油膜，防止動靜部件碰磨并帶走因摩擦產生的熱量。軸承的振動、瓦溫高等故障將直接影響到機組的安全運行，因此要求軸承的檢修工藝必須精益求精，本文針對某350MW 機組#2可傾瓦的檢修，提出了一種可傾瓦頂部間隙、緊力測量的新方法。

1 可傾瓦軸承頂部間隙、緊力的測量

1.1 可傾瓦的結構特點

汽輪機組在運行狀態下，軸承外殼受熱膨脹影響導致其溫度較軸瓦溫度高，因此需在冷態下使瓦蓋對軸瓦施加一定的緊力，以便保證在運行狀態下瓦蓋仍能壓緊軸瓦，以減少軸瓦的振動。因此可傾瓦緊力測量的準確性至關重要。

某350MW 機組因高壓缸后軸封至#2軸承箱設計距離較短（見圖1，不到100mm）無法添加常規保溫，由于設計原因高壓缸平衡活塞后軸封采用6+7共計13道汽封環，機組運行時該處溫度高達300℃，導致高壓缸后軸封漏汽。同時因高壓缸后軸封汽封環較少，導致軸瓦、軸承箱及轉子受熱膨脹。軸瓦、軸承箱、轉子因材質不同，受熱膨脹系數不同，使汽輪機組在熱態下該軸瓦緊力及頂部間隙與冷態時數據發生變化，增加了該可傾瓦在檢修中緊力及頂部間隙調整的難度。

圖1 某350MW 機組高壓轉子裝配圖

該可傾瓦瓦枕襯套相比瓦蓋較小，中分面利用銷子定位，無螺栓連接，比較單薄（圖2～3）。在緊固軸承蓋中分面螺栓時，該可傾瓦瓦枕襯套變形，將使該軸瓦緊力與頂部間隙互相影響，導致軸瓦緊力吃掉部分頂部間隙，使其頂部間隙熱態時比冷態時小。

圖2 某350MW 機組#2瓦瓦枕襯套

圖3 某350MW 機組#2瓦瓦蓋

1.2 傳統測量方式存在的問題

4瓦塊可傾瓦頂部間隙指的是瓦枕中心線方向瓦塊與軸頸間的距離，可傾瓦瓦蓋對瓦枕的緊力是指瓦蓋對瓦枕在瓦枕中心線方向施加的力。可傾瓦緊力及頂部間隙的測量一般有壓鉛絲法、塞尺法、深度尺法、抬軸法、假軸法，因受上述熱膨脹、瓦枕襯套較窄且薄易變形的影響，傳統測量方法存在以下問題：

壓鉛絲法：該可傾瓦利用壓鉛絲法測量緊力，準確性不高，因瓦枕襯套變形，使緊力與頂部間隙互相影響，導致測量結果出現偏差；深度尺法：可傾瓦利用工藝螺栓將瓦塊拉起，用深度千分尺測量瓦塊到瓦枕的深度。因受瓦塊背弧彈簧的影響，易使瓦塊不同心，造成偏斜，影響頂部間隙數據的準確性；塞尺法：利用塞尺測量可傾瓦頂部間隙與深度尺法類似，利用工藝螺栓將瓦塊拉起后，用塞尺測量瓦塊與軸頸間的距離即為頂部間隙。同樣因受瓦塊背弧彈簧的影響，易使瓦塊不同心、造成偏斜，影響頂部間隙的準確性。同時因受高壓缸與#2軸承箱距離（圖2）的影響，塞尺法不適用該瓦；抬軸法：利用抬軸法測量該瓦頂部間隙，因該可傾瓦瓦枕襯套中分面無螺栓，抬軸過程中易使瓦枕襯套變形，使頂部間隙與緊力互相影響，從而導致測量數據不準確；假軸法：因該可傾瓦瓦枕襯套中分面無螺栓連接，所以僅能在汽輪機組大修時將高壓轉子吊出，利用此方法進行頂部間隙的測量。

1.3 實壓法測量可傾瓦頂部間隙、緊力

某電廠350MW機組#2可傾瓦設計頂部間隙0.66mm，緊力0～0.05mm。2017年該瓦翻瓦檢修，修后頂部間隙0.71mm，緊力0.05mm。2019年對該瓦進行翻瓦檢查時發現，該瓦上瓦塊及下瓦塊爐側均存在輕微磨損現象，經修復后回裝，回裝后頂部間隙0.73mm，緊力0.02mm。兩次檢修后#2瓦頂部間隙均超過設計值，2020年對該瓦進行翻瓦檢查，該瓦上瓦塊及下瓦塊爐側仍存在輕微磨損現象。2020年對該瓦進行檢查發現，冷態下瓦蓋與瓦枕之間接觸良好（存在緊力）。在保證該瓦頂部間隙為0.63mm 的前提下，檢查發現該瓦瓦枕襯套中分面接觸不良。

綜上所述，該可傾瓦頂部間隙、緊力的測量受到高壓缸后軸封軸封環較少的影響，使軸瓦、軸承箱、轉子受熱膨脹，冷態下測量的數據在機組運行時發生變化。轉子受熱膨脹影響軸徑變大、油膜變薄，從而造成上下瓦塊烏金的輕微磨損。常規測量方法又受到該瓦結構特點的制約，影響測量數據的準確性。因此針對該可傾瓦頂部間隙、緊力的測量，將壓鉛絲法改進為實壓法，實施步驟如下:

實壓法即在軸頸與瓦塊間添加不銹鋼墊片，墊片厚度為可傾瓦頂部間隙設計值，避免在壓緊力時瓦枕襯套變形，影響頂部間隙數據的準確性；在瓦枕襯套中分面涂紅丹，目的為檢查瓦枕襯套中分面接觸情況（該可傾瓦瓦枕襯套中分面用銷子固定，無螺栓）；在頂部墊鐵處（4瓦塊可傾瓦在球面45°處）放置兩條直接為1mm 的鉛絲；在軸瓦兩側軸承座結合面的前后放置四塊厚度為0.50mm 并已去除毛刺的不銹鋼墊片及直徑1mm鉛絲；扣上軸承蓋，使用力矩扳手均勻擰緊結合面螺栓，檢查軸承座結合面不銹鋼墊片已壓緊；松開軸承座結合面螺栓，吊開軸承蓋；測量壓扁的鉛絲的厚度，對每條鉛絲測量點數據取平均值。分別計算爐側及電側的緊力值，緊力值為墊鐵處鉛絲厚度的平均值減去0.50×cos45°；上述計算結果值為負數說明軸承蓋與軸瓦之間存在緊力，緊力值為上述數據的絕對值，值為正數說明軸承蓋與軸瓦之間存在間隙；該軸瓦頂部間隙數值為第1步添加不銹鋼墊片的厚度；緊力值計算完畢后，取出第1步添加的不銹鋼墊片。

1.4 可傾瓦緊力計算方式

物理學中力為矢量，具有大小、方向、作用點三要素。因此軸瓦的緊力應為軸承蓋對軸瓦在瓦枕中心線方向上的力（4瓦塊可傾瓦為45°方向）。在軸承座中分面放置0.50mm 厚度不銹鋼鐵皮，相當于將上瓦抬高了0.50×cos45°mm，因此需要用瓦枕處鉛絲厚度的平均值將這部分抬高量減去。差值為負數說明存在緊力，差值為正數說明存在間隙。

2 結語

實壓法在檢修中可保證軸瓦頂部間隙及緊力數據的準確性，保證可傾瓦的同心，同時避免了軸瓦緊力與頂部間隙互相影響。在機組檢修中發現可傾瓦上、下瓦塊均存在輕微磨損現象，但該可傾瓦頂部間隙及緊力均滿足設計要求時，可參考實壓法測量可傾瓦的頂部間隙和緊力。實壓法適用于高壓缸軸封距離較短、瓦枕襯套較窄且薄、瓦枕襯套中分面無螺栓連接的可傾瓦檢修，能避免可傾瓦緊力吃掉部分頂部間隙，保證可傾瓦的頂部間隙及緊力在熱態時仍符合設計要求，避免可傾瓦振動大或瓦溫高影響機組的安全穩定運行。