汽轮机轴承（共8篇）
汽轮机轴承 篇1
一、汽轮机轴承故障的原因分析
1. 轴承装配精度低
2012年动力车间维修人员测量汽轮机轴承装配数据, 止推间隙0.27 mm、止推轴瓦顶部间隙0.37 mm。在此间隙下开机仅10 min后, 就因止推轴承超温而停机。之后, 又分别对汽轮机进行了装配, 2012年9月止推间隙0.26 mm, 止推轴瓦顶部间隙0.28 mm;2013年2月止推间隙0.45 mm, 止推轴瓦顶部间隙0.46 mm。几次检修轴承的装配效果都不理想, 机组运行不长的时间后, 均因轴承超温而停机。汽轮机轴承装配精度低, 轴瓦间隙、紧力不合适, 就会造成润滑不良、负荷分配不均, 这是轴承故障的主要原因。
2. 主轴油泵齿轮啮合精度低
2012年8月检修后, 实测汽轮机主轴油泵齿轮啮合数据:工作端径向间隙0.86 mm, 轴向间隙0.42 mm, 齿轮箱振动值0.58~0.96 mm/s (标准值应为0.5 mm/s) 。
3. 蒸汽中含水
进入汽轮机的蒸汽为饱和蒸汽, 饱和蒸汽本身含有一定水分, 因此在汽轮机的入口处装有一台汽水分离器, 用以除去水分。然而在历次检修中发现, 汽轮机动静部分均存在碰磨现象, 导流板也存在冲刷痕迹。由此表明, 汽轮机进口蒸汽中的水分未能充分除去, 而蒸汽中含有水分, 会使汽轮机产生失衡, 破坏汽轮机内的受力平衡, 导致最薄弱的部分即止推轴瓦损坏。
二、汽轮机轴承故障解决办法
1. 轴承装配精度低
动力车间现在使用的汽轮机为德国3K公司制造, 由于多方面的原因, 厂方没有提供装配数据。动力车间维修人员在检修时, 依据的是以往别的厂家对汽轮机确定的装配标准:止推间隙0.25~0.32 mm, 止推轴瓦顶部间隙0.3~0.5 mm。然而, 装配后开机效果很差。在查阅大量资料后, 结合以往装配经验, 认为以往的装配标准有误。为此, 选择在汽轮机备件加工方面富有经验的上海大学, 测绘加工新的轴承, 并对新轴承给出加工及装配要求。
(1) 轴承中分面必须密合, 间隙≤0.03 mm。轴承内径 (70 mm) 误差控制在≤0.01mm以内, 轴承高度 (85 mm) 误差控制在≤0.02 mm。
(2) 轴承的各中分面尺寸均按原轴承尺寸进行加工, 误差值≤0.02 mm。
(3) 确定轴承的装配数据。将止推间隙定在0.08~0.15 mm;止推轴承顶部间隙, 依据国家中压汽轮机的标准确定为0.12~0.25 mm。
2013年, 更换了损坏的轴承并且重新装配, 装配后, 止推间隙0.12 mm, 止推轴瓦顶部间隙0.18 mm。余热机组开机并网发电, 此期间汽轮机止推轴承温度控制在60~67℃, 装配效果十分理想。
2. 主轴油泵齿轮啮合精度低
针对主轴油泵齿轮损坏的情况, 首先重新测绘齿轮, 并对新制齿轮给出了特定的加工及啮合精度要求。参照GB 100095—1988, 加工的齿轮孔、轴的尺寸公差分别为IT5、IT7;按照GB/Z18620.4—2002中的规定, 选取表面粗糙度为0.63μm。要求南京齿轮厂在加工时, 两齿轮中心距的误差必须<0.015 mm, 以此来保证将齿轮的啮合间隙为规定的数值。确定两齿轮径向间隙标准为0.29~0.48 mm, 轴向间隙标准0.13~0.38 mm。
装配时, 在大齿轮上涂上丹红, 以调整两齿轮的接触面, 接触率必须>60%, 保证啮合齿面沿齿宽和齿高方向的实际接触面积, 以满足承载的均匀性要求。维修人员更换了损坏的齿轮后, 齿轮工作端径向间隙在0.36 mm, 轴向间隙0.19 mm。
上述改进后, 齿轮箱振动值明显降低, 开机后实测齿轮箱振动值在0.40~0.47 mm/s。
3. 蒸汽中含水
对于进入汽轮机的蒸汽中含水过多问题, 在汽轮机的入口处增设1台汽水分离器, 较好地解决了蒸汽品质问题。完成此项改造后, 对汽轮机壳体和管道进行了多次观测, 没有水击的声音, 并且阀门也没有冒白汽或溅水滴现象发生, 由此可以判断改造是成功的。
三、取得效益
2013年7月至今, 余热发电机组运行状况良好, 无一次因轴承超温、损坏而使汽轮机停机的现象发生。
对2013年7月~12月余热发电机组的发电量与上1年同期发电量进行比较, 半年中, 车间余热发电机组共增加发电量1 599 300 k W·h。以工业用电成本价0.73元/k W·h计算, 除去增加的汽水分离器、更换的齿轮、轴瓦这些备件每年的折旧费以及维护成本 (约80万元) , 每年可增加收入约150万元。
同时, 减少了因蒸汽放空导致的噪声污染, 改善了低空视觉环境, 使得员工操作更加方便, 设备运行更加安全。设备的闲置率降低, 在一定程度上缓和了厂区的用电紧张状况, 热能综合利用效率进一步提高, 从根本上解决了用汽和发电两难的矛盾。
摘要：为实现热能的梯级利用, 在余热锅炉系统后设置汽轮发电机组用于余热发电, 然而汽轮机运行不稳定, 汽轮机轴承屡次发生故障。通过改善轴承装配精度, 增设汽水分离器, 从根本上解决了用汽和发电两难的矛盾。
关键词：故障率,轴承装配精度,齿轮啮合精度
汽轮机轴承 篇2
关键词 电厂工作；维护检修；汽轮机轴承；问题分析
引言
我国的电厂是国民经济的支柱型产业，其主要的工作是为城市的工作与生活提供稳定的、高质量的电能。在电厂的日常生产过程之中汽轮机是一个相当关键的设备，与电厂的经济及社会效益紧紧相关，其主要是将热能转化成为机械能，进而对整个电厂的运作以及各个项目的生产起到巨大的推动作用。轴承是汽轮机设备上的一个非常重要的部件，但是在日常的使用和操作过程当中难免会出现相应的问题。總的而言，汽轮机轴承常见问题有推力轴承问题以及支持轴承问题等，要想针对存在的问题进行改进，就需要从局部出发，对设备的各个细节、各个零件进行处理，并且对存在的典型故障进行分析，制定出相应的改进对策，确保电厂的稳定生产，避免由于设备故障而导致的供电质量下降的情况发生。
1.电厂汽轮机轴承概述分析
在电厂的日常生产当中，汽轮机轴承可以分为两种基本的类型，即推力轴承以及支撑轴承。支持轴承又可以进一步的划分成为三油轴承、圆筒型轴承以及椭圆型轴承。而推力轴承则是由多个瓦块以及零部件组合而成。汽轮机轴承在电厂的生产当中有着巨大的作用。在工作过程当中，轴承主要是以支撑转子的力量和质量作为基础，通过支撑转子的质量存在的不平衡性，引发出巨大的离心力，使得支撑转子的中心部位可以始终与电厂的气缸设备等维持一致，保证汽轮机等重要零部件的正常运转。而在具体的汽轮机操作过程当中，其内部轴承的轴向移动状况可以非常明确并且直观的展现出机组推力变化状况。如果轴向移动较大，则汽轮机设备就会发出相应的警告信号，而如果轴向的移动超过了一定的界限，则汽轮机就会做出相应的保护动作，停止运行，来确保电厂内部其他设备的安全性。
2.电厂汽轮机轴承常见问题
根据上文针对电厂汽轮机轴承的主要组成以及功能进行细致的分析，可以对日常生产活动当中轴承的基本作用和运行的概况有着深入的了解。汽轮机轴承的典型故障多种多样，在进行故障分析的过程当中还需要结合当时生产的实际情况给予准确的判定，并且加强日常设备的维护，加强设备管理。
2.1支持轴承问题
一般的情况之下支持轴承出现的故障有以下两个方面：第一，在设备的轴承内部有杂物，或者是轴瓦与转子之间存在有荷载不均匀的现象，这样的状况会导致设备的温度急剧升高，最终对油膜造成较大的损害，机组振动加强，使得汽轮机轴承出现一系列故障，影响到正常的电力生产。第二个方面，内部设备的润滑油压力出现下降，使得汽轮机轴承出现短油的状况，外部乌金脱落，最终导致电力生产故障。分析上述故障的根本原因，主要是设备的操作不恰当，在开启设备之时，针对设备的切换操作出现失误，同时设备在冷油切换的进程之中没有将内部空气排放干净，最终导致了故障的发生。另外，在系统运行过程当中空气未排除干净，也会导致系统内部管道的振动力度增加，而剧烈的振动也会造成法兰盘的损坏，使得系统内部的管道破裂并且出现漏油的现象，在此状况之下油压下降，轴承由于系统油压供应不稳定而出现损坏的状况。
2.2推力轴承问题
在电力生产过程当中推力轴承出现故障的主要表现是内部轴向移动数据急剧增加，设备乌金温度急剧上升，与此同时内部设备的温度也急剧升高，严重之时甚至会造成整个瓦块出现损坏且冒烟的现象。针对上述现象进行分析，主要的故障原因有以下几个方面：第一，当系统设备内部的蒸汽质量较低之时，叶片会出现结垢的状况，同时针对蒸汽叶片的清理工作没有做到位，也会使得汽轮机轴承出现故障；第二，中压气门的操作失误，或者是错误的管壁等，会使得推力轴承烧坏，最终影响到电力生产；最后，在系统的汽轮机运行过程当中，出现过负荷、蒸汽温度管理不恰当或者水击的情况，也会进一步导致推力轴承烧坏。
3.电厂汽轮机轴承常见问题解决对策
针对电厂汽轮机轴承的常见故障进行解决，首先需要明确故障发生的根本原因，明确推力轴承与支撑轴承出现故障的主要表现形式，结合工作的日常管理和技术要点，对常见的故障提出合理的防范措施，维持最佳的电力生产效益。
3.1技术措施
首先是技术方面的改进对策，针对系统设备的油箱、冷油器、复制油泵以及轴承整体等进行细致的检查。油箱是系统设备日常操作和维护的重点环节，一方面需要加强检查以及维护的规范性，另外一个方面也需要将油位控制在合理的、可控制、可调节的范围之内，严格的按照相关规定和条例进行检查，定时的向油箱内部补油，并且还需要定理的过滤、防水，调整油压。其次还需要按照规范对油箱排风入口部位进行调整，确保设备的油箱内部可以维持恒定的负压，保证油气分离正常、稳定，完善相关的油质分析以及检查项目，定时的、严格的对油箱运行状况进行检测，如果出现异常则需及时处理，避免对电厂的工作形成影响。同时针对冷油器的操作，需要严格的按照规章制度来进行，在切换以及停止使用冷却器之时，需要确保内部油温的平衡性，且保障润滑油的稳定性，避免冷却水进入到冷油器内部，同时确保油压处于恒定的状态，不可以出现大幅度的波动状况，而当机组停止运行之时，冷却水的水压不可以出现较大波动。最后，针对辅助油泵的检查和日常管理，需要定期的对油泵运行状况进行检查，在停机以及启动之前，需要对油泵状况情况进行试验，力求确保油泵始终处于最佳的、最可靠的运行状态之下。
3.2管理措施
除了技术方面的防范措施，还需要从管理的角度着手，对轴承故障进行必要的防范。加强技术人员的专业素养，定期的开展技能培训，使得每一位技术人员都可以熟练的掌握基本操作技巧，并且通过宣传教育，来达到逐步提升技术人员应急处理能力以及故障与判断能力的目的。定期的聘请专业的技术操作人员对工作人员进行培训，加强日常的监督和管理，重点的对轴承的瓦温、压力、回油温度以及振动强度等进行检测控制，将预防故障作为工作中的核心要点，以此为基础不断提升轴承设备运行的可靠性与安全性。
4.结束语
综上所述，根据对电厂汽轮机设备轴承的常见故障进行细致分析，从一个更加直观以及更加清晰的视角对电厂日常运作过程之中汽轮机的常见故障进行了深入的探讨，同时从技术层面以及管理层面等两个角度出发提出了相应的改进对策，旨在更进一步的促进电厂工作水准的提升，并且不断促进电厂工作效益的改进，为电厂的可持续发展以及为我国的经济发展做出更加突出的贡献。
参考文献
【1】王和平.浅议电厂汽轮机的轴承故障诊断以及分析的具体方式【J】.现代工业设备，2011.10：122-123
【2】刘华.试论电厂汽轮机的牵引电机当中的轴承故障判别以及故障发生位置的具体确定【J】.现代化工业，2012.6：134-135
【3】林强.试论电厂汽轮机故障分析判定以及相关工作当中的注意事项【J】.哈尔滨工业科技，2013.12：89-92
汽轮机轴承的安装检修方法探讨 篇3
关键词：轴承,轴瓦,轴颈
1 概述
轴承是汽轮发电机组轴系的重要部件, 它承受转子的重力并支承转子的转动, 对正常运行的汽轮发电机组轴系振动, 轴瓦乌金温度, 回油温度等起着十分重要的影响。现代大型汽轮发电机组通常使用的支持轴承都是圆筒轴承, 椭圆形轴承, 三油楔轴承和可倾瓦轴承等, 轴承的设计合理与否, 安装质量的好坏, 对汽轮发电机组的安全稳定运行起着十分重要的作用。
2 汽轮机轴承的分类及支持轴承工作原理
汽轮机轴承可分两大类:一类是承担转子重量及不平衡重量产生的离心力和确定转子在汽缸内径向位置的支持轴承或称径向轴承。另一类是确定转子在汽缸中轴向位置和承受转子轴向推力的推力轴承。
支持轴承常见的轴承形式有圆筒形轴承、椭圆轴承、可倾瓦轴承和组合轴承 (下部为可倾瓦, 上部为圆筒形) 等。
支持轴承的工作原理分别以圆筒形轴瓦和可倾瓦轴承为例子说明。
圆筒形轴瓦工作原理 (见图1) , 轴瓦直径是大于轴颈直径的, 在静止状态下, 轴颈置于轴瓦底部, 轴颈圆心O’在轴瓦中心O的正下方, 轴颈与轴瓦之间构成自上而下的楔形截面间隙。当连续向轴承内提供足量的润滑油, 并使轴颈高速旋转 (图示为顺时针方向旋转) , 右侧楔形间隙中有粘性的润滑油附在轴颈上一起转动, 并带动各层油一起转动, 而且将润滑油有宽口带向窄口, 楔形间隙的进油量大于出油量, 并且润滑油不可压缩性, 使积聚在狭窄的楔形间隙中产生油压, 当油压超过轴颈上的载荷时, 就抬起轴颈, 轴颈抬起后, 楔形间隙增大, 油压有所下降, 轴颈又下落一些, 直至楔形间隙內油压与轴颈载荷平衡, 轴颈便稳定在一定位置上旋转。此时, 轴颈与轴瓦间有油膜隔开, 建立了液体摩擦, 使轴承稳定工作。
(a) 轴在轴中构成楔形间隙; (b) 轴心运动轨迹及油楔中的压力分布 (周向) ; (c) 油楔中的压力分布 (轴向)
国内外大容量机组普遍采用一种较新形的轴承——可倾瓦支持轴承。可倾瓦轴承通常有3～5块或更多块能在支点上自由倾斜的弧形瓦块组成, 其原理 (如图2) 所示。瓦块在工作时可以随着转速、载荷及轴承温度 (油粘度) 不同而自由摆动, 在轴颈周围形成多油楔。如果忽略瓦块的惯性、支点的摩擦阻力及油膜剪切内摩擦力等的影响, 每块瓦块作用到轴颈上的油膜作用力总是通过轴颈中心的, 不易产生轴颈的失稳分力, 因此具有较高的稳定性, 理论上可以完全避免油膜振荡的产生。另外, 可倾瓦可以自由摆动, 增加了支承柔性, 能吸收转轴振动能量的能力, 即具有很好的减振性能。
3 轴承的安装及检修
轴承运抵施工现场, 应组织施工单位、监理公司、设备供货商及业主等有关人员进行共同开箱, 按装箱单清点设备, 检查设备数量是否齐全, 外观检查设备是否有碰撞损伤等现象, 是否有严重的锈蚀现象。轴承解体要对各个零部件的位置打上记号, 防止组装时装反方向和装错位置。轴承清洗干净后, 检查轴瓦乌金是否有刮伤等现象, 施工现场有条件的应通知金检人员对轴瓦乌金进行着色检查, 检查轴承乌金是否有裂纹、气孔、夹渣、脱胎等缺陷。如果施工现场没有条件进行着色检查, 应进行浸泡煤油试验, 把轴承放在煤油箱里面, 煤油深度要能淹没整个轴承, 浸泡二十四小时之后吊出来, 用碎布把煤油抹干净, 在轴承的表面涂上一层白石灰水, 等到白石灰水风干之后, 检查轴承瓦胎与乌金接合处是否有煤油渗出而浸湿白石灰水, 分析判断轴承瓦胎与乌金之间是否有铸造不严实而脱落的现象。
虽然制造厂在设计制造轴承时已计算好轴承的承载能力和轴承的温度。但考虑到加工精确度, 轴承瓦胎铸造后风化时间是否足够或者气候的变化而造成轴承变形, 就有可能产生转子轴颈与轴承乌金接触面积达不到75%的要求, 在以后运转过程中就会造成轴承乌金温度局部偏高。因此在安装施工过程中必须对轴颈与轴瓦乌金接触面积进行检查。其方法是:把支承转子的两个下瓦吊装在轴承座里, 在转子轴颈处涂上红丹, 把转子水平吊放在轴瓦上面, 盘动转子, 使涂了红丹的轴颈与轴瓦乌金发生磨擦, 然后吊出转子, 检查轴瓦乌金上面红丹的接触情况。接触面积达不到图纸要求的, 应用刮刀把凸出部分修刮掉, 修刮用的刮刀刀口不能起线, 刀口平整, 同时要尽量保证乌金表面修刮后平滑过度, 如此反覆进行直致其接触均匀。修刮时要把顶轴油进油孔封堵好, 以免刮出来的乌金屑掉进去而把顶轴油进油堵死。
轴承在设计时已经考虑到轴承进油压力和进油量, 如果轴瓦中分面有间隙, 不能够密封有泄漏现象就会造成轴承进油压力降低, 进油量减少, 这样会影响轴瓦的乌金温度和回油温度, 油膜厚度, 因此必须要检查轴承中分面的接合情况。把轴承上下半组合并拧紧中分面螺栓的情况下, 用0.05mm塞尺检查不能塞入通过, 如果局部地方间隙偏大, 要进行研磨修刮, 修刮时铲刀的切削方向要与油的泄漏方向成垂直, 以免由于铲刀口的不平滑造成加工起槽产生泄漏现象。
为了使轴承和转子轴颈在纵向方向能更好地接合, 固定式轴承 (如圆筒轴承、椭圆轴承、三油楔轴承等) 瓦套和轴承衬瓦套之间一般设计有球面配合, 轴承运抵施工现场后, 其球面之间的接触要进行检查。考虑到轴承衬瓦厚度不大, 刚度不够, 容易发生弹性变形, 检查时要把整个轴承组装好, 在轴承瓦套球面处均匀涂上红丹, 把整个轴承组装, 插上中分面定位销, 拧紧中分面螺栓, 上下左右摇动轴瓦。如果轴瓦和瓦套之间紧力配合, 轴瓦摇不动, 可调节中分面螺栓的紧力使其能摇动, 使轴瓦和瓦套球面的表面之间发生磨擦, 两个球面的表面就会有接触的痕迹出来, 接触不良的要进行修刮。修刮过程要尽量保持其表面的光洁度, 不能用角磨砂轮机等较为粗糙的加工工具进行修刮, 应该选用铲刀, 油光锉刀等较为精细的加工工具进行修刮。每次修刮的切削量不能太大, 分多次慢慢进行, 等到接触点均匀分布后, 其表面用金相砂纸进行抛光。球面检修完成之后要经施工单位质量部、监理单位工程师、业主等有关部门的人员检查验收确认。球面经过修刮后, 其配合间隙 (或紧力) 会发生改变, 因此必须进行重新测量。采用压铅丝的办法进行, 由于间隙较小 (有些轴承设计是紧力) 在轴承瓦套中分面处加临时垫片把上瓦套垫起, 临时垫片的厚度选定后, 铅丝的直径要与之相对应, 铅丝的压缩量不能超过其直径的二分之一, 压缩量过大, 测量出来的数值不准确, 最好压缩量是铅丝直径的三分之一左右。把铅丝弯成一个圆形, 放置在轴承球面的顶部中间处, 轴承瓦套中分面处放置临时垫片, 组装轴承, 插上定位销, 对角均匀拧紧中分面螺栓, 用塞尺检查轴承瓦套纵向前后的间隙是否一致。 (如果前后间隙偏差过大要分析原因, 找出原因并加以处理后重新测量) , 检查如果无异常, 把中分面螺栓松开, 拨出定位销, 吊起上半瓦套, 用外径千分卡尺测量铅丝的厚度, 用铅丝的厚度减去临时垫片的平均厚度, 是正值即表示是间隙配合, 若是负值即表示紧力配合。如果得出的数值与设计要求不相符, 要进行处理, 间隙过大 (紧力偏小) 可以修刮轴承瓦套中分面来进行调整, 间隙过小 (紧力偏大) 可以在轴承瓦套中分面加不锈钢垫片调整。
根据支持轴承的工作原理, 每个轴瓦应有足够的润滑油量及时把轴瓦内的热量带走, 才能保证轴瓦乌金温度始终保持在允许的范围之内 (在70℃～90℃的范围内, 是正常状况, 极限≤100℃～110℃) 这就要求轴颈和轴瓦之间要有足够的间隙。也就是说在运行状态下, 要有足够的供油量来保证油膜的厚度, 为了能够保证轴瓦有足够的供油量, 在圆筒瓦轴承和椭圆轴承下瓦左右中分面往下开一个进油油囊, 油囊的宽度和下瓦进油口的宽度一样, 长度是把下瓦内半圆周长分成三等份。左右油囊各占三分之一, 油囊的下部修刮成半椭圆形, 其深度是底部半椭圆形处0.05～0.10mm, 靠上端轴瓦中分面处是0.60～0.80mm。机组运行时, 油囊里面充满着润滑油, 转子轴颈高速转动时就有足够的润滑油被带到轴颈下方而形成较大的油膜厚度, 油囊里面的油在转子轴颈高速转动的带引下, 也是在高速转动, 自上至下油膜压力在不断升高, 如果油囊表面修刮不平滑就会造成油膜压力波动, 造成“油膜振动”而引起转子产生振动, 因此油囊表面自上至下要平滑过渡。修刮时可将油囊的长度分成约干等份, 每等份处画上记号 (等份越多越精确) , 计算出各等份处的深度。若靠轴瓦中分面处深度是0.80mm, 往下四分之一处深度0.60mm, 中间处深度0.40mm, 再往下四分之一就是0.20mm, 最低处就是0.05mm (如图3) 所示。油囊深度的测量办法是用一把比轴瓦宽度稍长的直尺 (如深度游标卡尺的主尺) 靠在轴瓦上压实, 用塞尺测量各等分记号处的深度, 各等份处的深度修刮到符合要求, 油囊的表面就较平滑, 不会形成波浪形。由于各制造厂的设计要求不同, 油囊是否要加工修刮, 加工深度是多少要征得制造厂的确认之后, 方可进行修刮, 以免造成不应有的错误。
考虑到汽轮机组在安装和以后的检修中, 便于轴系中心的调整, 设备制造厂在设计和选用不同轴承型式的基础上, 根据轴承的结构型式和位置等因素设计选用不同的支承型式, 把轴承支承固定在轴承座上面。有选用无瓦枕支承固定方式, 有些选用固定 (不能折卸) 的瓦枕支承方式, 还有些选用可拆装调整瓦枕支承方式, 转子的重量和轴承的重量是靠瓦枕支承在轴承座上面, 使用调整垫片调整轴系中心, 垫片的张数不能太多, 部颁标准不得超过三张。可拆装调整瓦枕支承固定方式下瓦通常是两块或叁块瓦枕支承, 上瓦顶部设有一块瓦枕, 瓦枕和轴承座之间要求接触严密, 由于转子的载荷较大加上转子是高速转动, 如果瓦枕与轴承座之间接触不够严密会造成转子的振动。因此, 当轴承, 轴承座, 转子等设备运抵现场, 轴承进行检修后, 把下瓦吊放在轴承座上面, 吊进转子, 测量转子对应油档洼窝的中心位置, 根据测量出来的数据, 调整瓦枕垫片厚度, 达到转子对应油档的洼窝中心。由于瓦枕与轴承座洼窝是圆孤形接触, 调正之后瓦枕圆弧几何尺寸发生变化, 与轴承座洼窝圆弧几何尺寸不符合, 因此必须修刮瓦枕的圆弧达到与轴承座洼窝圆弧相吻合。各瓦枕垫片调整量计算, 是根据瓦枕中心和轴承园周中心点的连线与轴承垂直中心线的夹角θ来计算 (见图4) , 需要调整的数值和COSθ的乘积。即为该瓦枕调整垫片的调整量 (例:转子要升高0.10mm, 底部瓦枕调整垫片加厚0.10mm, 左右两块瓦块的调整垫片, 调整量是0.10mm×COSθ) 。
汽轮机扣大盖之前, 瓦枕的研磨不用翻瓦可直接在轴承上面研磨。但汽轮机扣大盖后, 待基础二次灌浆完成, 连通管导汽管安装完毕, 转子联轴器连接前的轴系中心复查, 由于转子不能吊走, 就需要把下瓦翻出来才能修刮。考虑到在翻瓦过程涂在瓦枕上面的红丹接触点有部分是翻瓦时由于瓦枕和轴承座洼窝表面发生磨擦而产生的接触假点, 因此在下瓦翻出来之前, 使用塞尺检查瓦枕与轴承座之间的接触情况, 判断确认那些接触痕迹是真, 那些接触痕迹是假。如果把所有的接触痕迹都研磨掉, 很难把轴承瓦枕修刮好。轴承瓦枕接触要达到均匀接触, 接触面积不能少于75%, 且0.03mm塞尺不能塞入。有些轴承设计时轴承瓦枕处开有进油孔, 进油孔的整个圆周必须接触严密, 以防漏油而造成轴瓦进油压力降低进油量减少。
汽轮机轴系一般都设置有推力轴承, 用来承受轴系的轴向推力。其推力盘, 油膜, 推力瓦块之间的工作原理与支持轴承类似。只是其载荷不是转子的重量, 而是轴系的轴向推力。推力轴承分为工作侧瓦块和非工作侧瓦块。检修时要检查测量每侧瓦块的厚度差。同侧瓦块的厚度差不能超过0.02mm。根据转子的旋转方向确认瓦块的进油方向 (工作侧与非工作侧方向相反) 。在进油方向处要修刮进油油楔。瓦块与推力盘之间的接触的检查, 由于瓦块间存在厚度差, 瓦块与推力盘之间的接触情况不能单独进行, 采用模拟运行状态进行。组装好推力瓦, 轴向加力 (约5吨左右) 推动转子, 使推力盘与推力瓦块贴实后盘动转子。涂在瓦块上的红丹就会有接触痕迹出现。同样的办法检查另一侧瓦块的接触情况, 接触不均匀的要进行修刮, 直至修刮到每块瓦块接触良好受力均匀。各个推力瓦块接触合格后, 才能进行推力间隙测量工序。若推力间隙不符合设计要求, 可调整支持环背后的调整垫块厚度来达到。
汽轮机扣完大盖, 轴系中心的复查结束, 靠背轮连接完毕, 润滑油的油质经化验合格, 油循环结束后, 轴承的安装进行正式封闭工作。考虑到润滑油质的问题, 整个轴承必须彻底清洗并用压缩空气吹扫干净。轴瓦的各项安装数据需最后测定确认。顶轴油进油孔必须确认里面无杂质通畅。下半轴瓦翻上来后, 应马上封堵好轴承座的进油孔, 防止杂物掉进油孔里面。在轴系找中心盘车及翻瓦的过程, 有可能造成转子轴颈和轴瓦乌金拉毛。此时转子轴颈处需用麻绳加润滑油泡光滑, 轴瓦乌金表面使用刮刀修刮光滑。轴瓦回装前要确认热电偶的完好, 并用压缩空气把轴承吹扫干净, 表面抹上润滑油。下半轴瓦安装到位后, 最好重新检测热电偶是否完好。若是圆筒形轴承、椭圆形轴承, 使用塞尺重新测量确认侧部间隙, 采用压铅丝的办法重新测量轴瓦顶部间隙。可倾瓦由于瓦块可以活动, 瓦块在翻瓦时要利用特制的固定螺钉 (专用工具) 拧入瓦块内, 将瓦块固定在轴承套上面, 防止吊装时瓦块脱落。不能采用压铅丝的办法测量可倾瓦的顶部间隙。有些制造厂 (如上海汽轮机厂600MW机组) 在瓦套上面加工有测量用的孔, 如果有测量孔的可用深度千分尺测量瓦块的提升量。如果瓦套上面没有测量孔 (哈尔滨汽轮机厂300MW机组) 的, 用两颗特制的螺钉 (专用工具) 把瓦块提起来, 用塞尺在瓦块前后处测量。由于瓦块前后摆动, 用两把塞尺前后同时塞, 取平均值即可以了。安装下半轴承, 有个值得注意的问题, 就是轴承防止由于转子转动带动其转动的定位销。如果设计在轴承水平中分面处, 下瓦安装到位之后, 最好用铜捧把轴瓦往回敲一点点, 使定位销不受力。由于定位销受力, 就有可能出现不靠定位销侧的瓦枕受力较重, 底部瓦枕受力较轻, 靠定位销侧的瓦枕不受力, 造成瓦枕受力不均匀。轴承安装不到位, 左右偏移, 这样有可能引起转子运转时, 轴承和转子的振动偏大。
参考文献
[1]陆颂元.汽轮发电机组振动[M].中国电力出版社, 2000 (4) .
[2]华东六省一市电机工程 (电力) 学会.汽轮机设备及其系统[M].中国电力出版社, 2000 (3) .
[3]银声音像出版社.火电厂汽轮机运行调试检修与维护技术手册第一卷、第二卷、第三卷、第四卷[M].
汽轮机轴承 篇4
滑动轴承有轴颈和轴瓦组成, 相比滚动轴承来说, 其生产成本低、工艺简单、可以反复使用。液体在楔形空间内流动时会产生很强的压力, 滑动轴承就是利用这个原理工作的。轴颈的旋转带动油液一起旋转, 随着旋转方向, 油液流入由轴颈和轴瓦组成的楔形空间内, 进而使轴颈在一个相对稳定的位置旋转, 同时轴颈与轴瓦之间形成了一层薄薄的油膜[1]。滑动轴承的结构有许多种, 但是其形状大致经历了圆形轴瓦、椭圆轴瓦、可倾瓦轴瓦, 不同轴瓦油的膜特性不同。汽轮机运行时经常发生油膜失稳, 引发了人们对轴瓦的研究, 油膜在圆形轴瓦中运行时会形成一个高压区和一个空穴区, 且轴系振动较大。而椭圆轴瓦因为其特有的椭圆度, 轴系振动有所改善。可倾瓦滑动轴承的发明对于轴系润滑来说具有划时代的意义, 其瓦块随着轴颈位置不断调整, 不仅保证了油膜的稳定性, 同时也使轴承具有更大的承载力[2]。
对于可倾瓦滑动轴承的研究, 大多数研究者使用Reynolds方程计算单个瓦块, 然后再进行叠加, 这样计算的结果与实际油膜特性有较大偏差。因为他们忽略很多因素, 例如轴瓦间隙的影响。计算流体力学被近期的许多研究者使用, 但是对于整个可倾瓦滑动轴承油楔的研究还很少见, 还没有合理的得出可倾瓦滑动轴承的油膜特性以及在外界因素影响下油膜特性的变化。基于数值模拟方法可以揭示这些特性。本文总结了可倾瓦滑动轴承的研究概况与研究方法, 并对汽轮机可倾瓦滑动轴承的数值分析给出了建议。
1 可倾瓦滑动轴承的研究概况
1.1 国外研究概况
对可倾瓦滑动轴承的研究, 国外开始的比较早, 特别近些年发展很快。Yang[3]通过试验研究了汽轮机可倾瓦滑动轴承轴瓦疲劳破坏对轴瓦振动的影响, 作者提出了槽式轴瓦对轴瓦进行了改进, 并验证了改进后的可倾瓦轴承轴瓦性能显著提高。但是作者仅仅分析了轴瓦性能, 没有对油楔中油膜进行分析;Matthew Cha[4]等利用数值模拟方法对雷诺方法进行有限元求解, 分析了支点对可倾瓦滑动轴承非线性油膜力的影响, 得出了油膜厚度与油膜压力的关系。但是对于可倾瓦轴承其他因素的影响, 作者没有进行分析。Kyung-Bo Bang[5]等通过实验研究了传统六瓦可倾瓦轴承油膜温度与功率损耗之间的关系, 作者通过改变可倾瓦轴承轴颈转速、轴承载荷和润滑油进口速度的大小, 得出了这三者分别对轴承功率损耗的影响大小。但是, 作者没能给出其他可倾瓦功率损耗与轴瓦温度的关系。White和Chan[6]研究了轴颈振动频率与动力特性的关系, 得出动力特性的频率与支点偏置度和负荷成反比, 但是计算仅限于Sommerfeld数范围内, 导致结论使用的局限性;S.Wen等[7]用含有Newton-Raphson方法的数值计算方法对静态可倾瓦滑动轴承TEHD性能进行研究, 发现这种方法比单个瓦块叠加收敛速度快。但是, 作者没能很好的考虑瓦块与瓦块之间的间隙, 还有润滑油温升等问题;A.M.EI-Butch等[8]用TEHD模型研究了轴线偏斜对油膜厚度的影响, 发现轴线偏斜对油膜产生的影响可以用瓦块的塑性变形进行中和。但是可倾瓦滑动轴承瓦块有点支撑和线支撑, 而对于点支撑的瓦块作者未进行分析, 并且求解时忽略较多其他因素的影响;D.c.zachariadisl[9]通过求解Reynolds方程, 研究轴向楔形与角偏斜的关系, 得出油膜刚度与阻尼系数在很大程度上受角偏斜的影响。但是作者的研究仅限于处于静态平衡时的油楔, 而旋转机械的滑动轴承油楔是在轴颈旋转时才能形成的, 故作者没能考虑动态油楔的角偏斜现象, 这与实际情况误差较大。
1.2 国内研究概况
随着国内工业化进程的快速发展, 国内动压滑动轴承在很多方面也取得了不小成就。
朱均等[10,11]利用一种类似于有限元法的计算方法, 研究了轴承动力学系数, 虽然这种方法计算精度可以达到要求精度, 且所用计算时间比有限元法缩短很多倍, 但是对于轴承动力学的计算结果和实际值相差较大。因此, 这种方法没能在动压滑动轴承上有效利用, 需要进一步改进;张勇斌、温诗铸等[12]在使用有限元法对油膜压力进行求解时, 为了提高求解精度和速度, 作者首次使用了多重网格算法。通过这种方法, 作者研究了热效应与轴承性能之间的关系, 进而得出了油膜特性与热效应之间的关系。但是, 有限元法使用时需要输入的初始参数较大;姜歌东、谢友柏等[13]在针对转子动力系统的研究中, 作者使用了自己提出的一种新的利用时域多工况识别方法来对滑动轴承油膜动特性进行研究, 并且论证了这种方法的可行性与可靠性。但是, 在实际情况中, 汽轮机轴系的运行受许多因素影响, 而文中作者未进行分析;赵文芳等[14]针对可倾瓦滑动轴承中存在的金属材料问题进行研究, 系统总结了国内外轴瓦的多方面研究现状, 得出了对可倾瓦轴承的研究中不可忽略轴瓦金属材料与轴瓦粗糙度的影响。作者重点综述了可倾瓦轴承的金属材料, 然而对于轴承油楔中油膜运动情况没有提及;吕延军等[15]对Reynolds方程进行修正时使用了变分约束原理, 通过计算修正后Reynolds方程来研究瓦块的非线性油膜力。使用了八节点等参有限元法研究了单瓦块油膜力, 通过叠加得到了整周油膜压力。通过计算Poincar映射和Runge-Kutta方法, 研究了轴瓦支点对刚性转子系统的不平衡响应的影响。但是, 对于轴承性能的研究仅限于单个瓦块的计算, 叠加结果与实际值有一定误差;纪峰等[16]研究了实际生产中汽轮机可倾瓦轴承, 在进行动态特性的模型计算时忽略了瓦块变形, 进而得出在研究可倾瓦轴承动特性时应该考虑瓦块变形, 而不应该考虑瓦块的摆动频率是否与转子转动频率相同。
1.3 数值模拟研究概况
对于可倾瓦滑动轴承油膜的研究, 轴瓦间隙、油膜间的剪切应力等通常都不被考虑。传统的只计算Reynolds方程或者计算分析轴承理论和非线性油膜力的方法已经不能满足实际生产需要, 因为这两种方法产生的误差较大。
20世纪初, 我国航天航空工业飞速发展, 同时也带动了偏微分方程理论、数值计算方法、网格生成、计算机硬件工业等的空前发展, 以及计算流体动力学CFD的逐渐成熟。计算流体力学相比于实验流体力学和理论流体力学有许多优点:研究问题时, 假设条件较少, 可以模拟复杂流场, 应用广阔;时间短, 效率高, 效益好;可以考虑许多其他影响因素进行研究, 应用范围很广。因此, 在对于油膜特性的研究时, 大多研究者采用计算流体力学[17]。
高庆水等[18]在分析圆柱轴承压力特性时首次使用Fluent数值模拟, 论证了各种方法计算结果与实际的误差大小, 但是没能给出一个研究其他滑动轴承的最优数值模拟方法;涂林等[19]在使用Fluent中的RNG k-ε模型模拟油膜特性时修正了湍动黏度, 使模拟结果更接近实际值, 但是对于小间隙的油膜流场计算误差较大。张楚等[20]基于气液两相流原理模拟计算油膜特性, 得出了滑动轴承油膜分布规律, 但是该方法不能很好的计算流体本身的流动特性;而文献[21]使用单个模型对滑动轴承油膜进行数值计算, 得出非线性油膜力与轴系的关系。但是对于轴承的间隙比没有很好考虑, 因而研究的结果没有很精确的计算出实际应用当中的油膜特性。
2 CFD中数学模型的选取
在流体运动中, 当流体惯性力和粘性力在一个数量级时, 湍流就产生了。汽轮机轴瓦进油口进油为压力进油, 流体是三维的随机扰动流体, 必然会发生湍流现象。对模型进行一系列假设, 将理论与经验结合, 建立包括雷诺平均方程和脉动方程并且用来描写湍流平均量的封闭方程组, 将该方程组称为湍流模型。
CFD中有许多湍流模型, 包括Spalart-Allmaras模型、k-ε模型、k-ω模型、雷诺应力模型 (RSM) 、大涡模拟模型 (LES) 。其中, SpalartAllmaras模型是相对简单的单方程模型, 不能用于复杂的流场;雷诺应力模型 (RSM) 适用于雷诺应力明显具有各向异性的流场中, 比如龙卷风、燃烧室等带有强烈旋转的流场;大涡模拟模型 (LES) 适用于大涡结构受流场影响较大的流场中。
k-ε模型假定湍流为各向同性的均匀湍流, 不适用于汽轮机滑动轴承润滑油的运动。因为汽轮机滑动轴承进油为压力进油, 对轴颈有一定冲击作用。并且当轴颈高速旋转, 润滑油在轴颈和轴瓦组成的狭小间隙内做粘性剪切湍流运动。在这种存在冲击和不完全湍流的情况下, 使用k-ε模型的结果会和实际结果悬殊很大。对k-ε模型进行一些改进可以得到RNAk-ε模型, 它在计算功能上大大强于k-ε模型, 同样由于油膜的冲击和涡旋的存在, RNAk-ε模型也不能用于汽轮机可倾瓦滑动轴承油膜特性的研究。
而k-ω模型包含了流体的剪切流扩散, 剪切应力输运k-ω模型简称SST (Shear Stress Transport) k-ω湍流模型, 它是将k-ω模型和k-ε模型都乘以一个混合函数, 然后再相加的结果。这种模型具有k-ω模型近壁区计算和k-ε模型远场计算两大优点。SSTk-ω模型增加了横向耗散导数项, 考虑了湍流剪切应力, 使用的湍流常数也和其他模型不同。这使得SSTk-ω模型应用范围更加广泛, 它可以用于带逆压梯度的流动计算, 并且能够很合理的考虑流体的涡流黏度。Shear Stress Transport (SST) 湍流模型对于研究汽轮机滑动轴承油膜特性的模拟计算更适合。
3 结论与建议
1) 在对油膜模型进行计算时, 根据可倾瓦油楔中油膜的运动环境, 可用Shear Stress Transport (SST) 湍流模型来计算, 因为该种模型可以考虑到不可忽略的狭小间隙内的油膜剪切应力, 该模型对于油膜特性的模拟十分接近实际油膜特性。
2) 对于可倾瓦油膜特性的研究, 必须考虑到油膜温度和压力的关系, 将两者耦合计算会使结果更加接近实际油膜流场。
汽轮机轴承 篇5
国内常规火电制造过程中, 轴承箱内壁采用铁红醇酸底漆加醇酸磁漆涂漆操作, 制造完工后, 在安装现场进行煤油试验。而某型核电机组汽轮机, 引进了国外技术, 在轴承箱制造时, 内壁选用新型油漆, 制造完工后不进行煤油试验, 直接进行安装, 节约了安装的时间。国内常规火电制造过程中, 陡河电厂首次进行了轴承箱的涂漆操作[1], 并且运行情况良好;而大多情况下, 轴承箱内壁不进行涂漆操作。当采用新型油漆后, 导致设备生产时缺少相关的涂漆的操作工艺及操作经验, 造成涂漆质量下降, 甚至出现涂漆质量不满足标准要求的现象。本文针对该核电汽轮机组轴承箱涂漆暴露的质量问题, 从工艺角度对新型涂料涂装问题进行分析, 优化涂漆工艺, 改善了新型涂料的油漆质量, 为后续设备的制造积累了经验。
1 轴承箱涂漆情况简介
1.1 轴承箱涂漆的必要性
在汽轮机运行过程中, 润滑油会产生油烟, 排烟风机及时排出了油烟, 造成轴承箱内部负压运行。轴承箱的负压运行就会从轴承箱中分面位置, 吸入空气和部分轴封漏气, 这些杂质气体极易造成轴承箱内壁产生锈蚀。当脱落的锈蚀颗粒进入润滑油中时, 就会产生润滑油油质变差、堵塞油路等问题, 对汽轮机的安全运行产生负面影响[2,3]。
解决这一问题的途径就是在轴承箱内壁进行涂漆操作, 防止内壁生锈。而轴承箱内壁涂漆后的油漆质量, 对汽轮机的安全运行又有至关重要的影响, 若涂漆质量不合格, 在运行时发生局部油漆脱落, 会产生与锈蚀一样的负面影响。
1.2 新型涂料的优点
某核电机组汽轮机为引进国外技术, 在其国内生产制造的轴承箱, 内壁均进行涂漆操作, 且具有非常多的成功运行案例。在轴承箱生产制造时, 其内表面涂一层底漆与一层面漆, 底漆采用纯环氧树脂油漆 (耐油涂料) , 面漆采用纯环氧树脂铝漆。环氧树脂漆由基料油漆、固化剂组成, 当固化剂与基料油漆混合后, 在分子链上形成稳定、紧密的化学结构, 具有非常好的抗油、抗水、耐腐、耐盐雾性能。环氧树脂铝漆由环氧树脂油漆与铝粉混合而成, 在环氧树脂油漆加入铝粉后, 细微的铝粉颗粒进入环氧树脂油漆孔隙中, 使油漆的油膜孔隙更小, 组织更加紧密。这就使得涂层表面更加均匀、完整、洁净, 与基体表面吸附性更好, 耐腐、耐油、耐盐雾性能也得到了进一步的提升[4]。
轴承箱在涂漆时, 先进行外表面喷砂与手工打磨处理, 清洁内外表面;清理完成后, 进行第一遍底漆的涂抹;底漆干燥, 检查漆膜厚度后, 涂抹面漆。
1.3 轴承箱涂漆后“掉粉”问题
在该机组轴承箱的生产过程中, 发现轴承箱内壁在涂抹面漆后, 存在“掉粉”现象, 如图1所示。即当面漆涂抹完成并晒干后, 使用白布轻轻擦拭, 就会出现“掉粉”现象。该“掉粉”颗粒比锈蚀颗粒要小, 能够随润滑油进入汽轮机的供油管路、滤网及仪表的节流孔板等, 且其具有一定的吸附性和黏性, 非常容易堵塞管路, 严重影响汽轮机的安全运行。
经分析, 该“掉粉”的成分为油漆成分中的固化剂与铝粉, 这说明固化剂与铝粉并没有完全和油漆基料融合;油漆未很好地吸附在基体表面。产生这一问题的原因有:油漆前, 轴承箱内壁表面清洁度不够好, 导致油漆不能很好地附着在基体表面;在调漆过程中, 固化剂与基料未完全融合, 调漆的质量不合格导致油漆存在掉粉;亦或在涂漆完成后, 仅仅表干完成, 油漆实际未干透, 导致检查时发现油漆“掉粉”。
针对这一问题, 清除了轴承箱内壁的油漆, 调整了涂漆工艺, 重新进行涂漆。在调整的涂漆工艺中, 增加了油漆的融合时间, 使用更清洁的、更合适的环境。重新涂漆后的油漆质量良好, 未再出现“掉粉”现象。其重要的工艺参数调整对比如表1所示。
2 影响油漆质量的因素控制
影响油漆质量的因素主要有待油漆表面的表面状态;油漆过程中调漆的工艺配比及过程控制;油漆后的干燥环境等。每一环节控制不力, 都会造成油漆质量的失控, 下面对影响油漆质量的各个因素逐一分析讨论。
2.1 喷砂前保护控制
轴承箱在喷砂油漆前, 部分内部油管路已安装完成、外表面进行了精加工, 若保护不周, 极易损坏精加工表面及油管路。因此, 需对轴承箱进行周密的保护。
轴承箱经过喷砂后, 为防止轴承箱表面产生轻微锈蚀及掉落异物, 需在涂漆完成后6 h内开始涂漆。涂漆前首先要对轴承箱内部清洁度、粗糙度进行检查, 表面粗糙度要达到Ra40~75。清洁度与粗糙度对轴承箱涂漆的质量起到了至关重要的作用, 直接关系到油漆附着力是否满足要求。在涂漆前, 应对照粗糙度试块, 对喷砂后的轴承箱粗糙度进行确认。在检查清洁度进入轴承箱时, 应戴好脚套, 防止脚底带灰污染轴承箱。
2.2 调漆过程控制
轴承箱粗糙度与清洁度检查合格后, 即可进行调漆操作。调漆的操作环境要避开焊接等粉尘较大的地方, 最好选用恒温厂房。调和油漆分罐存放, 基料、固化剂与铝粉按照3∶5∶2混合, 并加入不多于10%的稀释剂混合。应采用机械搅拌器混合, 使固化剂充分地和基料融合。搅拌1h, 固化剂、铝粉要分批次少量倒入, 搅拌均匀后, 再倒入少量固化剂、铝粉, 直至完成所有固化剂的配比额度。完成搅拌后, 即可放置50 min进行熟化 (不能大于10 h) , 使固化剂与基料充分熟化混合。在涂装前, 为防止基料与固化剂分层, 需再次进行搅拌, 搅拌5 min后, 将调好的油漆由大桶倒入小桶, 并再次进行搅拌, 由小桶进行涂装。
2.3 涂漆过程的控制
涂装前, 需检查轴承箱内壁表面温度, 确保高于3℃的露点温度, 环境温度要求在10~35℃, 相对湿度不大于80%。涂装时, 毛刷移动速度在60~100 cm/s, 与工件保持20~30 cm。第一遍底漆厚度要求30~40μm。第一遍底漆完成后, 需间隔48 h再进行第二遍底漆涂覆, 保证油漆实际干燥完成。两层底漆厚度要求60~80μm之间。油漆表面干燥与实际干燥时间如表2。
在涂面漆前, 需用砂纸将底漆涂层进行打磨粗化, 并清洁干净打磨颗粒。涂装条件与涂底漆时一致。面漆也进行两层涂装, 每层厚度25~35μm, 且单层厚度不可超厚, 超厚后需经砂纸打磨, 达到单层厚度要求后, 再进行下层油漆涂覆。两次涂覆时间需间隔48 h。油漆表面干燥与实际干燥时间见表3。
在每层涂装后, 均需检查涂层无漏涂、错涂、针孔、起皱、流挂、污染、嵌有杂物等。按照本次涂漆工艺, 涂漆后无“掉粉”、起皮现象, 涂漆结果符合要求。
3 结语
总结了轴承箱内壁涂漆的经验, 并将上述措施应用到轴承壳体的涂漆 (油漆成分一致) 后, 发现轴承壳体的涂漆质量良好, 亦未出现涂漆后的"掉粉"现象, 附着力试验也满足要求。这证明涂漆工艺的调整, 对油漆质量有着明显的帮助。
综上, 影响轴承箱内壁油漆的因素, 在于控制油漆的配比、调和过程、涂漆的表面状态及涂漆的环境, 控制这些影响因素, 即可明显改善轴承箱内壁的新型油漆的涂漆质量。
参考文献
[1]马千辉.汽轮机油箱油中带水问题的分析[J].科技创新与应用, 2013 (31) :89.
[2]李淑清, 陈倩.陡河发电厂汽轮机油系统防腐涂料试验[J].华北电力技术, 1990 (10) :13-19.
[3]李卫华.核电汽轮机主油箱内部油漆问题的监督[J].设备监理, 2014 (1) :47-50.
汽轮机轴承 篇6
火力发电厂的汽轮机组在运行前需抽真空, 在抽真空过程中, 由于内外压力差会使机组汽缸发生局部变形, 当这种变形传递到轴承箱时将导致转子的中心发生变化。由于转子在装配时参考的是制造厂为保证通流间隙的装配数据, 而抽真空状态与制造厂装配状态工况不同, 因此在抽真空状态下转子中心较制造厂装配时下沉, 从而使得转子部分汽封与静子汽封存在刮磨的可能。若可以测量出抽真空状态下轴承箱的下沉量, 便可根据实际下沉量调整转子的中心, 避免刮磨。对于结构尺寸较大的机组, 由于低压部分刚度差, 在抽真空后轴承箱变形较为明显, 第一次启机时转子与静子汽封刮磨很难避免, 三百门电厂、泰州电厂等功率达百万千万的机组均出现转子与静子汽封刮磨。为此, 寻找一种有效可行的测量方法来对汽轮机轴承箱在抽真空状态下的下沉量进行测量迫在眉睫。
所谓轴承箱在抽真空状态下的下沉量就是轴承箱在抽真空前后相对于机组基础在高度方向上的位移量, 对这个位移量测量可转化为对轴承箱某个基准相对于基础的高度变化量。为此, 我们可以选取轴承箱的水平中分面作为轴承箱的基准, 在基础上在放置相对稳定的平面, 测量抽真空前后轴承箱的水平中分面与基础平面的距离变化即可。
1 测量设备及工具的选择
由于汽轮机整体结构尺寸较大, 使用常规量具很难测量上述数据, 因此可选用便携式空间尺寸测量仪器, 如关节臂测量机、白光测量仪、激光跟踪仪等, 在仪器选用上可根据施工部门资源进行选择。目前在电力设备制造行业, 激光跟踪仪使用较为普遍, 因此以激光跟踪仪为例制定测量方案。
电厂汽轮发电机组的基础是台板, 而台板被锚固板及预埋件固定至厂房水泥基础上, 因此水泥基础可视为机组的基础。由于水泥地面的平面度较差, 若直接测量水泥地面误差较大, 因此需在每个轴承箱附件设置若干个金属材质的基础平面, 金属材质的基础平面的向上平面的平面度应在0.02 mm以内, 在测量过程中需相对于水泥地面保持稳定。
为保证抽真空前后轴承箱上测量点的一致性, 需在轴承箱上固定靶球转站座, 在抽真空前后将靶球置于转站座上进行测量, 这样就消除了轴承箱本身平面度对测量的影响。
2 测量前的准备
按图1所示布置基础平面及靶球转站座。靶球转站座可以用可熔性胶固定在轴承箱水平中分面法兰上, 对各转站座进行变化, 以便测量过程中方便记录。在测量区域外围设置简易围栏, 以防止测量过程中有非测量人员干扰。
连接激光跟踪仪并接通电源。仪器需预热15~20 min, 在预热期间检查激光跟踪仪的激光是否能覆盖各内圆表面, 若不能则需调整激光跟踪仪的位置。待预热完毕后利用Tracker Cal软件对仪器进行校准, 校准时靶球相对于激光头的方向应与汽缸相对于激光头的方向基本一致。当前视后视检查中回转和俯仰角误差小于5‰时方可进行测量工作, 否则需进行QVC校正。
3 测量方法 (以有2个低压缸的机组为例)
1) 利用激光跟踪仪对基础平面及轴承箱下半水平中分面 (扣上盖前) 进行采点测量, 分别拟合平面, 检查两平面夹角, 利用垫片等调整基础平面, 使其与轴承箱水平中分面平行度在0.03 mm以内。
2) 合并轴承箱上下半, 并按要求把紧螺栓。
3) 抽真空前将激光跟踪仪分别放置于低压1#缸调端轴承箱测量点附近, 保证激光可以打到该轴承箱测量点及与测量点最近的基础平面, 固定激光跟踪仪位置。
4) 对最近的基础平面进行采点, 并拟合为平面, 对测量点进行采点, 并测量点到平面的距离, 记录。
5) 关闭激光跟踪仪控制箱的伺服电机, 在不断电的状态下将激光跟踪仪移动至下一个测量点附近, 重复上述工作。
6) 在完成各测量点的测量工作时可开始抽真空工作。
7) 抽真空后重复抽真空前的测量工作, 测量各测量点到基础平面的距离, 计算该距离的变化量。
4 应用实例
沁北电厂5#机组在首次试运行时发生过刮磨现象, 该机组属于超超临界百万千瓦机组, 结构尺寸较大, 根据现场刮磨位置初步判断是因为转子中心调整不当所致。为此, 利用本文介绍的方法对沁北电厂进行抽真空状态下轴承箱下沉量测量, 测得各轴承箱测点在真空度92%时的下沉量为0.097~0.192 mm, 根据各轴承箱的下沉量调整了转子的中心, 重新启机后未发生刮磨现象。
5 结语
汽轮机轴承 篇7
1 动静碰磨产生的振动
2013年3月8日7:08:33----7:15:45, #1机组负荷由253.82MW降至235.07MW, 小机转速由4655转/分降至4410转/分, #2轴承X向 (水平方向) 轴振由0.02242mm升至0.12377mm。7:15:45#1机B小机因#2轴承X向轴振大保护动作跳闸。
解体检查小机#2轴承:1、拆除对轮护罩, 2、拆除#2轴承室上端盖。3、拆除#2轴瓦瓦枕, 进行瓦枕与轴瓦间隙测量, 经测量紧力为0.03mm, 4.测量#2瓦瓦顶间隙为0.30mm瓦口间隙:左侧0.15mm;右侧0.16mm5、吊出上瓦检查, 上瓦乌金面未发现异常。6、架百分表抬轴量0.30mm翻出下瓦经检查, 下瓦乌金面轻微磨损, 由检修专业人员进行修刮, 着色探伤后没有发现有裂纹现象。仔细检查发现油动盘车涡轮动、静密封处有较为明显的碰磨痕迹 (如图所示) , 打磨毛刺恢复正常。7、油档间隙测量左0.10mm右0.14mm上0.22mm下0.07mm回装过程:金相砂纸打磨轴颈, 瓦块顶轴油管及油道油槽进行冲洗。轴承座污油清除面团粘净后, 严格要求按检修工艺回装。经排查设备无误后, 挂闸启动B小机现场测振0.01mm, 机组运行正常。
2 轴封供汽温度异常引起的振动
然而在2013年07月25日11:51, #1机组负荷:212.18 MW, A、B小机并列运行, 1B小机转速:4108转/分, #1机B小机#2轴瓦Y向振动由0.0194mm突然增大0.1257mm, 轴瓦温度为50℃, 润滑油温48℃, #1机B小机再次跳闸。
在调取3月2、8日及7月25、28日发生异常时运行参数进行比对发现, 轴封供汽温度升高必然引起轴承振动增大, 在3月2日以后的轴封供汽温度跟踪时发现, 每次都呈急剧升高趋势, 特别是7月28日竟高达306.6℃, 其他参数并无明显变化 (见附表) 。在对1A、2A、2B小机对比发现, 同样存在轴封供汽温度升高引起轴承振动升高趋势, 但温度均低于1B小机跳闸时的轴封供汽温度。 (经查汽轮机运行规程轴封供汽温度应在120--150℃)
综上所述:轴封供汽温度严重超标是产生轴承振轴的直接原因。轴封供汽温度改变将汽轮机转子与轴封动、静间隙发生改变最终导致轴承振动增大。
3 油膜振荡引起的瞬间振动
2014年5月6日18:34分#1机负荷1机负荷250MW, 调取曲线发现B小机#2轴承Y向振动从0.055mm快速上升, 18:35 1B小机后轴承Y向振动达0.125mm保护跳闸。5月7日9:50#1机负荷291MW, #2轴承Y向振动再次达到了0.125mm保护动作值。在经历了1B小汽轮机#2轴承振动多次跳闸的打击后, 我在冷静思考。1B小汽轮机#2轴承轴振瞬间振动大的真正原因还没有找到。
2014年5月7日晚决定对#2轴瓦再次解体检查, 瓦与瓦枕紧力为0.05mm, 在检查瓦与轴的间隙为0.42mm.在查阅相关资料后, 我大胆决定将#2瓦中分面磨掉0.10mm, 轴与瓦间隙由0.42mm减至0.32mm, 同时瓦与瓦枕由0.05mm紧力调整为0.05mm间隙, 经过20多个小时的紧张抢修。1B小机再次冲转至带满负荷, 轴瓦温度没有因间隙减小而升高。而是有效的破解了油膜振荡的形成。截止目前1B小机无论在什么样的工况下在没有出现莫名其妙的振动剧烈变化现象。设备运行稳定。
4 结论
在处理1B小汽轮机#2轴承振动的过程中, 虽历经波折, 但最终圆满解决。在处理1B小汽轮机#2轴承振动的过程中油动涡轮密封环、轴封供汽温度等因素, 存在着偶然中的必然。
摘要：本文通过介绍郑州裕中能源有限责任公司2×300MW东方汽轮机发电机组配套杭汽小汽轮机在运行中多次发生#2支持轴承振动瞬间增大至125μm (保护动作值) 导致小汽轮机跳闸, 针对此故障进行了详细深入的分析, 并提出小汽轮机在运行中发生此类故障的处理方法:1.支持轴承检查;2.运行参数变化对设备造成的影响;3.支持轴承检修等;以及设备在日常维护中的防治措施。最终使1B小汽轮机安全稳定运行。对同容量同参数, 使用同类型设备的汽轮发电机组在检修维护中具有一定的参考价值。
关键词：支持轴承,振动,油膜振荡,治理措施
参考文献
[1]施维新, 石静波.汽轮发电机组振动及事故[M].中国电力出版社.
[2]徐贞禧.汽轮机设备故障诊断与预防[M].中国电力出版社.
汽轮机轴承 篇8
关键词：防锈,涂漆,堵塞,事故
1 引言
汽轮发电机组运行过程中, 轴承箱内为负压, 其内部润滑油液面以上会吸入空气, 同时轴封漏汽还可能会进入, 这就会造成轴承箱壁的锈蚀。锈蚀会使轴承箱的有效壁厚减薄, 脱落的锈蚀会进入润滑油里使油质变差, 长期堆积可能导致油路堵塞, 影响轴承润滑。
解决锈蚀问题最常见的方法是涂漆, 例如轮船的底部长期和水接触, 在涂漆的情况下可以长期有效地缓解锈蚀问题。轴承箱也可以用内壁涂漆的方法来缓解锈蚀。
2 涂漆风险分析
汽轮发电机组润滑油系统比较复杂, 主要由轴承箱、轴承、主油箱、主油泵、交流润滑油泵、直流事故油泵、控制油泵、射油器、顶轴油泵、滤网、仪表、管道等构成, 见图1。根据其功能分为润滑油路、顶轴油路、控制油路, 分别实现对汽轮机轴承的润滑, 机组启动时对转子的顶起和油压、温度等超限的监测控制功能。如果轴承箱内壁涂漆质量不合格, 机组运行一段时间后油漆就会脱落, 脱落的油漆会随着油路进入到各管道、设备、仪表。
1.氢密封油2.主油泵3.主油泵进油管4.氢密封备用油泵5.油泵进口滤网6.交流润滑油泵7.直流事故油泵8.润滑油供油管9.顶轴油泵10.润滑油回油管11.回油滤网12, 13.射油器14.主油泵回油管15.主油箱
油漆脱落分大面积成片脱落和小碎屑脱落。
2.1 油漆大面积脱落
大面积脱落后的油漆掉入轴承箱内的润滑油中, 会很快堵塞供油管道、交流润滑油泵等进口滤网, 由此会导致润滑油量不足, 无法供给汽轮机润滑油, 轴颈干磨, 轴承烧毁, 转子磨损、变形等严重的问题。如果轴承内的顶轴油喷嘴被堵, 则可能堵塞顶轴油路, 造成转子无法顶起事故。
2.2 局部小碎屑脱落
局部脱落的小碎屑会随着供油管路内油的流动, 进入到润滑油、顶轴油路的仪表盘内, 如果堵塞节流孔板或者卡涩滑动配合面, 会使测油压的报警、连锁信号发生故障、阀门等调压设备失效, 有引起汽轮机重大责任事故的隐患。经分析主要集中在以下部位:
(1) 高压轴承箱内管路设有节流孔, 如果节流孔被进入的漆屑堵住, 则高压轴承箱内的超速保护跳闸系统将会完全失效。
(2) 控制油路仪表盘内节流孔。如果控制油路仪表盘内的节流孔被堵塞, 则意外事故时轴承、盘车装置的润滑油低压得不到监控, 轻则损伤轴承, 重则损伤转子。
(3) 顶轴供油装置。如果节流孔被堵塞, 则泵的运行情况不能被监控, 其结果轻则损害顶轴泵, 重则机组起停时引起轴承、转子损坏。
(4) 高压轴承箱内溢油阀。如果滑阀阀芯与滑阀套筒的间隙中进入漆屑, 则阀芯将会卡涩不动, 溢油阀不能再调压, 高压轴承箱内的超速保护跳闸系统将会失效;并且阀芯卡涩不动后, 顶轴油压将不再能调节, 顶轴油压将会不稳定, 盘车时顶轴效果将变得很差, 溢油阀的设置失去作用。
此外, 从经济性考虑, 在脱漆后再次涂漆, 首先要清理旧漆底层后喷涂, 相应的涂漆工艺更为复杂、困难, 因无法在电厂内进行, 必须返回专业厂家实施。整个再涂漆过程使得周期、成本大大增加。
3 不涂漆防锈蚀措施
如果轴承箱不涂漆, 长期运行下一点锈蚀没有是不可能的, 因为和空气有接触, 在氧气、水蒸气的作用下, 其内壁还是会缓慢地产生锈蚀。
但是, 从轴承间隙中高速排出的油、被转子鼓风作用卷起的油雾会附着到轴承箱内壁形成一层油膜, 可一定程度防止锈蚀作用的产生。因国标GB/T 7596-2008《电厂运行中汽轮机油质量》对润滑油本身也有防锈要求。
此外因为轴承箱内有微负压, 必然会进入空气, 并带少量轴封漏汽的湿蒸汽进入, 但排烟风机和油净化装置的聚结分离器可以将进入的空气和轴封漏气及时抽走。
这些锈蚀蓄积很久后脱落, 然后会被油净化装置处理掉, 这种锈蚀不会对油质产生严重的影响, 也不会对机组的运行产生影响。
4 结语
综合考虑来看, 轴承箱内壁涂漆, 对油漆和喷涂质量要求高, 油漆脱落出现事故的风险加大, 而且需要定期清理喷涂, 造成整个检修周期长、成本增加大;不对轴承箱内壁涂漆, 虽然也会生锈, 但是能满足机组的正常使用, 事故风险降低, 检修周期短, 成本低。从以往机组在电厂的实际运行情况看也是如此, 曾有业主反馈与油接触的部套表面不涂漆很少出现质量事故, 反而是涂漆的设备导致的事故较多。
轴承箱运行和安装期间包装防护差也会造成生锈严重, 为了避免锈蚀, 设备发货前应加大清洁度、涂封防锈的管理力度, 尤其对于靠近海边的电厂涂封防锈需要注意考虑空气潮湿且含有卤盐;设备储存时按3个月进行重新涂封防锈处理, 总装后设备清洁度精细处理。
参考文献