汽轮机检修-第二部分 检修工艺

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2018-04-02 19:58:32

本部分主要结合检修解体过程对汽轮机的结构形式、检修工艺等进行讲解。

――在检修前应充分了解该汽轮机拆除保温的要求条件,主要是高压缸进汽室金属温度的要求。

――由于汽轮机结构和材质不同,对汽缸温度的要求也不尽相同,一般在150℃~120℃之间停盘车,温度在120℃~100℃之间可以拆除汽缸和导汽管保温,金属温度在80℃以下可以拆除导汽管和汽缸螺栓。但也有高于此温度要求的,如日本三菱350mw机组要求调速级温度小于180℃即可进行拆除保温工作;上汽600mw汽轮机要求调节级金属温度降到160即可进行拆除保温工作;德国abb200mw汽轮机要求调节级金属温度降到150℃(或汽缸表面温度降到100℃)时可以进行保温拆除工作。

――在汽缸温度较高时拆除保温和导汽管道,会造成汽缸变形、汽缸裂纹、通流和汽缸定位键槽卡涩、转子弯曲。

圆筒形(或称圆柱形)轴承是最早用于汽轮发电机上的老式结构的滑动轴承,其轴瓦内孔呈圆形,内孔等于轴颈直径Ф加顶部间隙,而顶部间隙а为轴颈的8~1mpа时,接触角可达到750左右。

常用的圆筒形轴承在下瓦中分面附近位置(轴颈旋转方向的上游)处有进油口,轴颈旋转时只能形成下部一个油楔,这种轴承称为单油楔圆筒形轴承,这种轴承结构简单,润滑油的消耗量小,摩擦损失少,但是该结构的轴承在高速轻载的工作条件下,油膜刚度差,容易发生失稳现象,目前应用广泛的是自位式圆筒形轴承,主要用在汽轮机低压转子和发电机转子上,为了保证轴承在运行中能自由滑动,又不至于发生振动,轴承一般在冷态下要求有08mm的紧力。

椭圆形轴瓦是随着汽轮机单机容量不断增大和转速不断升高,在圆筒形轴瓦的基础上发展起来的。它被用于功率较大的机组上。椭圆形轴瓦的顶部间隙约为轴径直径的002ф)。所以,椭圆轴承实际上是由两个不完全的半圆合成的,加工时在水平中分面两侧,按设计的椭圆度加垫片,加工结束后取去垫片,即成椭圆轴承。在上瓦设有油槽,宽度为轴承有效宽度的一半,深度在5mm左右,为便于进油和排油,在中间结合面开有圆滑过渡的缺口,为减少漏油间隙,把在端部回油槽部位的乌金加工成了圆形。其垂直方向的短径略小于水平方向的长径,在下瓦中分面附近位置(轴颈旋转方向的上游)处有进油口。轴颈旋转时能形成两个油楔,两个油楔相互作用可得到较好的油膜刚度,使转子在垂直方向不易发生振动,但是椭圆形轴承的油耗和摩擦损失都比圆筒形轴承大,这种轴承也有可能发生失稳现象。

上述两种轴瓦的另一结构特点为润滑油进油是顺着转动方向供给的,如图5―3所示。润滑油进入轴瓦后,顺转动方向到达轴颈上部,冷却轴颈,再流到下部起润滑作用。同时为了减少摩擦及使油易于循环,一般轴瓦上部车有油槽,其宽度约为轴瓦长度的1/3,该油槽到接合面附近就向两端扩大,以保证润滑油在轴瓦全长分布均匀。

三油楔轴承是在乌金面上加工出了三个油囊,在其下瓦偏垂直位置两侧都有进油口,在上瓦还有一个进油口,轴颈旋转时能形成三个油楔,故称为三油楔轴承。这种结构的轴承提高了抗震性能和承载能力。70年代初,在国产125mw、200mw、300mw汽轮发电机组上应用了三油楔轴承。

可倾瓦轴承也称密切尔式径向轴承或称自动调整中心式轴承,其轴瓦由若干可绕其支点在一定角度范围内倾斜的弧形瓦块组成。每一个瓦块之间的间隙作为轴瓦的进油口。瓦块在工作时随着转速、载荷及油温的不同而自由摆动,每一个轴瓦形成一个油楔,在轴颈四周形成多个油楔,每个瓦块作用到轴颈上的油膜作用力总是通过轴颈中心,因此具有较高的自动对中性和稳定性,能有效的避免油膜自激振荡及间隙振荡,同时对于不平衡振动也有很好的限制作用。可倾瓦的摩擦损失较小,其缺点是制造复杂,价格较贵。目前越来越多地被大功率机组所采用。

可倾瓦轴承的瓦块数量选择主要取决于轴承的参数结构和制造厂的传统习惯,一般为3~6块。如对于同样的350mw汽轮机,日本三菱选择的是四瓦块结构,美国ge公司则采用了六瓦块结构,还有的厂家选用了三瓦块结构。三瓦块结构的轴承比较特殊,从外表看属于三块可倾瓦,但是其上半是圆筒瓦。

日本三菱350mw及国产上汽600mw汽轮机高中压转子的轴承,均采用如图5―6所示的可倾瓦。该轴瓦是一种小瓦块式结构,轴瓦2在圆周上分成4块,每块瓦块均由在锻钢件上浇铸轴承合金而构成。瓦块自由的放置在支持环1内,由球面支点块7支持,球面支点块与瓦块间有内垫片6,球面支点块与支持环间有外垫片8,内垫片与球面支点块呈球面接触。因此,瓦块在球面支点块上,能使在圆周方向上自由倾斜而形成油楔。四个瓦块均有球面支点块,因此形成四个油楔。调整球面支点块的厚度,可保持轴承的规定间隙。为保证拆装后的装配正确,必须将轴承瓦块内垫片、球面支点块及外垫片,标之同一序号,并在支持环上打好对应的钢印号码。这样能在拆装时不弄错,并能保证装配在同样的相对位置上。

润滑油从轴承下面的孔进入,通过调整块中的孔,从支持环两端的环形槽流到轴瓦内部,油被分布到轴颈表面,然后由轴颈两侧流经油挡,从油挡板底部排油孔排出流回油箱。

轴承两端装有浮动式内油挡,油挡环5固定在油挡支持板3、4上,整个油挡分成上下两半用螺栓直接固定在支持环上。

压力式轴承是在圆筒形轴承上瓦中央开有油槽,此油槽可以使润滑油的动能变成压力能,把轴心向下压,降低了轴心位置。轴心位置的抬高是发生轴承油膜自激振荡的因素,所以这种轴承可防止油膜自激振荡的发生。但是,它对油中杂质特别敏感。如果杂质积聚在油槽处,不但会降低防止油膜自激振荡的效果,而且会加速轴瓦磨损。5型汽轮机低压转子两端采用这种轴承,其结构如图5-7所示。轴承本体分上下两块组成,它由铸钢制成,在内层浇铸轴承合金,并在轴承合金上开有间断槽形的润滑油通路。这对避免产生油膜自激振荡带来一定的好处。轴承本体由三个球面调整块固定,并由调整块来调整轴承中心位置。三个球面调整块的布置,有两个在轴承的下半部,装在与水平面成450的中心线上,另一个在上半轴承的垂直中心线上,通过改变调整垫片7的厚度,可调整轴承水平的垂直方向的位置。在轴承上下接合面有安装销5,使上下合成整体,为了防止轴承本体的转动,在轴承水平接合面的下部,用防转销12嵌入轴承座的凹口。

润滑油通过轴承座的孔和调整块中心孔流至轴承,如图10)mm。

袋式轴承是瑞士2mm左右为新园心再车一个圆,在轴瓦两端各留40mm不车作为阻油边,去掉垫片组装后就成为袋式轴承。垫片а的厚度由油。

袋弧长确定,一般弧长夹角取20mm左右,主要考虑油膜厚度,即运行时转子与轴承在垂直方向的中心保持一致。轴承两端的阻流边,能减慢润滑油排泄速度,保证轴承有足够的冷却和润滑油量。

袋式轴承在静态特性方面,具有摩擦耗功小,油流量小,承载能力大等优点;在动态特性方面,具有汽轮机所遇到的全部转速范围内没有不稳定区,阻尼大,油膜厚,轴承温度低等优点。

三油楔轴承的检修特点是轴承合金不可修刮,装配时需翻砖350角,并放好防转销,严防装反装错,以免运行中因三个油楔位置改变,而导致轴瓦烧毁。

汽轮机所遇到的全部转速范围内没有不稳定区,阻尼大,油膜厚,轴承温度低等优点。

由于轴瓦在工作状态中分面不在水平面上,所以顶部间隙均在组合状态下用内径千分尺分前、后、垂直、水平方向测量轴瓦内孔直径,内孔直径与轴颈直径之差,即为所求,实际上测出的间隙为阻油边间隙。油楔本身,一般情况下不予测量和研刮,只在轴瓦合金磨损严重时,才进行测量和处理。

椭圆轴承的检修特点是对装配位置的准确性要求高,尤其是轴瓦的水平位置,必须做到前后左右四角间隙基本相等,不可有前后倾斜和左右歪斜现象。为了达到这点要求,除了用水平仪测量轴瓦中分面水平和用塞尺检查四角间隙外,还应在轴瓦全部装好后,开顶轴油泵做抬轴试验。当顶轴油压大于10mm,方算轴瓦装配合格。

如果轴瓦前后不平,低的一端底部间隙较大,顶轴油将从该处泄掉,从而使轴顶不起来,运行时将发生轴承振动和合金熔化事故。

由于可倾瓦在支持环内可自由摆动,因此在揭去轴瓦大盖和松去支持环水平结合面螺栓后,应在上半支持环的专用螺孔内用专用长螺栓旋入可倾瓦块的螺孔,把上部的瓦块吊牢,并仔细检查瓦块是否吊牢固,防止瓦块落下而摔坏。翻转的下瓦应用同样方法吊出。解体瓦块应认清前后左右的记号,并做好记录,以防装复时搞错。检查瓦块及支持环应光滑无毛刺,无裂纹等异常,接触良好。

由于可倾瓦由几块可自由摆动的瓦块组合而成,所以其间隙的测量只能在组合状态下进行。测量时在转子轴颈处和轴瓦支持环外圆上各架一只百分表,然后用抬轴架将轴略微提升。同时监视两只百分表,当支持环上百分表指针开始移动时,读出轴颈上的百分表读数,最后将读数减去原始读数,两者之差除以414(对四瓦块式可倾瓦),即为轴瓦的油隙。另一种测量方法是:测量时先将上瓦块专用吊瓦螺栓松掉,使瓦块紧贴轴颈,用深度千分尺测量瓦块到支承环的深度;然后用专用专用吊瓦螺栓将瓦块吊起,使瓦块支点与支承环紧密接触,再用深度千分尺测量瓦块到支承环的深度。两次深度之差,即为轴瓦的油隙。两种方法测量的结果应基本相同,否则应查明原因或重新测量。一般情况下,可倾瓦油隙不必调整,轴瓦乌金不必研刮。

推力瓦在汽轮机轴系上的布置位置有两种,一种是在高压转子前轴承位置(前轴承箱内);一种是在高压转子后轴承位置(中压轴承箱内)。独立式推力轴承分为固定式和滑动式。

――轴承紧力的一般规定:圆筒轴承紧力为08mm。

――轴承在轴承座中的固定方式:1)下洼窝在下轴承座内,用上轴承盖压紧;2)下洼窝在下轴承座内,上轴承用瓦套压紧;3)轴承用可调的瓦套固定在下轴承座中。

――轴瓦紧力的测量方法:1)轴瓦抬升法测量。该方法不经常使用,目前遇到的只有法国阿尔斯通机组两层结构的椭圆瓦采用这一测量方法;2)压铅丝法。

――压铅丝测量的方法:5mm,松开螺栓吊开轴承盖(或瓦套);4)测量铅丝的厚度,对每条铅丝应计算平均值,再计算两条铅丝的平均值。5)紧力计算:c=a-(b1 b2)/2c―紧力值a―垫片厚度b1、b2―每条铅丝的平均厚度。

――还有一种特殊情况,上部有两块垫铁的轴承,如日本三菱350mw汽轮机的#1、#2轴瓦就是该结构,注意铅丝是放在两侧的垫铁上,紧力值的计算方法:

c=acosα-(b1 b2 b3 b4)/2

c―紧力值a―垫片厚度b1、b2、b3、b4―每条铅丝的平均厚度。

α―垫铁中心线与轴承铅垂线的夹角,三河机组为45度。

1)在测量时要注意轴瓦螺栓按照正式力矩紧固,轴承盖(瓦套)螺栓按照正式力矩的1/3力矩紧固,以防止垫片损伤结合面,又能克服轴承盖或瓦套的变形。

2)垫片应有一定的面积,并在紧固螺栓的两测放置,或沿轴向放置在两螺栓的中间,防止螺栓紧固时轴承盖或瓦套变形,引起测量误差。在检修时有时用到的钢锯条由于面积过小,容易损伤结合面,应禁止使用。

5~2倍,铅丝过粗,会造成铅丝测量的厚度大于实际的间隙。

05mm时,应查找原因并消除。

圆筒形轴瓦一般顶部间隙为轴颈的5%,最大允许为2%。

对于圆筒和椭圆轴承两测间隙的测量要注意塞尺塞入的深度,一般为轴颈的5~2倍。

密封瓦主要分为环式密封瓦和盘式密封瓦两大类。密封瓦能够有效的工作的基本要求就是密封油压力要大于氢气压力,通常两者压差为088mpa。

环式密封瓦按油流方式可分为单流式、双流式、三流式;按瓦体个数可分为单环式、双环式;按瓦体构造可分为整体式、分体式、联合式等。环式密封瓦的结构特点是发电机转子上未设密封瓦,氢气的密封主要靠密封瓦与密封轴颈的密封油流来实现的。优点是:结构简单,解体、检修、安装方便,检修工艺要求不高,运行安全可靠。一般情况下解体检修环式密封瓦时,只需要测量瓦的密封间隙、椭圆度,检查乌金面有无磨损、脱胎等缺陷。此外,环式密封瓦在机组出现短时间断油时并不影响其正常运行。缺点是:密封间隙较大,在较高氢压下运行时密封性能较差,所以在运行中氢压变化时,要随时调整密封油压,另外,环式密封瓦氢侧回油量较大,容易将部分气体带入发电机内,使氢气污染,增加排污量和氢气损耗。

盘式密封瓦根据密封油压力对瓦体产生的附加轴向推力可分为正压式、反压式、稳压式。当氢气压力增加时,密封油压力随之增加,由于密封油压力的增加,对瓦体产生的附加推力也随之增加,这种形式的密封瓦叫正压式密封瓦;反之,当密封油压力增加时,作用在瓦体上的附加推力反而随之减少,这种密封形式的叫反压式密封瓦;当油压变化时,作用在瓦体上的附加推力基本上不发生变化的叫稳压式密封瓦;用液体压力代替弹簧产生的静压力的叫液压式密封瓦。优点是:密封效果较好,能够适用很高的氢气压力,适用范围广。缺点是:设备复杂,解体、检修、安装都比较繁琐,检修工艺要求较高,往往在检修中稍一疏忽,就会导致漏氢现象发生。另外,盘式密封瓦对机组频繁启停的适应性较差,尤其是发电机后密封瓦的跟踪性较差。

(1)双流环式密封瓦:现在300mw以上的机组多数采用环式密封瓦,并且以双流环式密封瓦最为常见,这种密封瓦氢侧和空侧各有一股进油,回油也分为空氢两侧,氢侧来回油独自形成一套封闭的系统,避免了溶有空气的密封油流入氢侧造成氢气纯度下降,改善了单流环式密封瓦两侧共用一股油流的缺点。

――用环氧绝缘清漆刷绝缘耐油密封垫约三次,回装前用专用压板将密封垫粘到下壳体密封结合处,并检查密封垫各油孔位置没有错位,下半瓦壳装好以后,
要注意保护下密封垫与上密封垫的结合部位,防止损伤;

――密封面螺栓使用力矩扳手按力矩要求紧固,立面大螺栓一般为:中分面螺栓一般为:

――回装过程中要随时检查密封瓦壳的绝缘情况,内油挡间隙两侧均匀,底部30mm厚的青稞纸清理油挡处;

――回装完后,一是通过瓦壳侧面小孔拨动密封瓦,应活动自如,二是做浮动试验检;

2)分体环式密封瓦:分体环式密封瓦是比较特殊的类似单流环式结构密封瓦,它由4个半环组成,氢空侧各2个半环,并在水平结合面处用螺栓连接。在两个密封环中间上下各有一根弹簧,将两个密封环沿轴向分别压向前后端,使其紧紧靠在密封瓦壳体上,具有很好的密封效果。特点是:结构简单、检修方便、密封效果好。

――密封环组合以后中分面间隙检查,并检查密封环轴向端面与密封壳体配合面接触必须达到100%;

――解体后要测量弹簧的长度,与原始长度比较,不合格更换;

――解体密封壳体上半部分时,需要先打开两侧手孔门,使用专用扳手拆除密封环中分面紧固螺栓,拆除时小心掉落;

――回装完后,所有螺栓要固定锁紧钢丝。多余的应剪去;

联合环式密封瓦是结合盘式和普通环式密封瓦的特点设计出来的新型密封瓦。密封油从进油管法兰进入密封瓦壳的环行油腔内,并通过密封瓦的外圆周中部全周分布的油孔进入密封瓦与轴颈间隙中,在转子高速旋转下,形成特殊的压力油膜,密封回油沿空侧和氢侧回油管分别流回主油箱、密封油箱。优点:适应范围广,无论氢气在很高压力下运行还是氢气压力出现波动时都具有良好的密封效果,机组频繁启、停也不会影响其效果。缺点是检修比较繁琐。

――结合面胶条在使用时要选择耐油性好的,摆放要正确,合适;

――密封瓦上部防转销钉安装到位,不能使密封瓦蹩劲,温度线要长度合适,注意防止压住线;

――回装完后,一是通过瓦壳侧面小孔拨动密封瓦,应活动自如,二是做浮动试验检;

――密封瓦组合检查,错口应小于02mm,回装时注意油楔的方向;

缺点:对转子的同心度要求严格、对振动的传递比较敏感。

优点:吸收转子不对中的影响、减少了振动的传递、能传递较大的钮矩;

在国产的100mw、125mw、200mw汽轮机与发电机的联轴器上广泛应用。

优点:可以允许两个转子有相对的轴向位移和较大的偏心,对振动的传递不敏感。

缺点:传递的功率小、结构复杂、需要配备专门的润滑装置。

主要用在小汽轮机、给水泵、发电机和励磁机的对轮中。

该结构的螺栓由定位销和螺纹两部分组成。盘电机组的对轮螺栓就采用了该机构。

安装特点:一般用制造厂给定的力矩拧紧即可,需要在安装前测量原始长度。

螺栓上加工了多个定位凸缘,采用了双头螺栓的结构。定电和三河的螺栓就是该结构。

优点:减少了孔销的配合面积,有效防止螺栓咬死。

由两端带螺纹的锥柄螺栓、带开口的锥套、衬套、顶丝和螺母组成。准电机组就采用了该结构的螺栓。

优点:保证了螺栓与孔的紧密配合,有效保持对轮的同心度;又能防止拆装过程中对轮螺栓和孔的拉毛,拆卸顺利。

由带有环形油道的锥柄螺栓、锥套、衬套和螺母组成。热电机组的对轮螺栓就采用了该结构。

――在拆除组后两个螺栓时在其他已经拆卸的螺栓孔中安装临时螺栓,防止螺栓由于对轮错位,造成螺栓拆不下来。

――螺栓拆卸过程中,不得用大锤用力敲击,防止咬死。

――对轮螺栓的紧固力矩应均匀,力矩符合制造厂规定。