600 MW 汽輪機(jī)軸系調(diào)整和基礎(chǔ)沉降分析

趙林峰，劉 衛(wèi)，賀 莊

(上海電氣電站工程公司，上海201199)

0 引言

某電廠一臺(tái)型號(hào)為 N600-16．7/538/538 的600 MW亞臨界中間再熱凝汽式機(jī)組，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加存在1 號(hào)、5 號(hào)軸承振動(dòng)大、2 號(hào)軸承溫度高和經(jīng)常碾瓦的問(wèn)題，嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全和穩(wěn)定可靠運(yùn)行。通過(guò)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組軸系標(biāo)高的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和相對(duì)標(biāo)高的分析，發(fā)現(xiàn)軸系標(biāo)高存在異常變化，其中2 號(hào)和3 號(hào)軸承之間標(biāo)高差為4．02，設(shè)計(jì)值是0．99，它不同于軸系中個(gè)別軸承標(biāo)高調(diào)整不當(dāng)所產(chǎn)生的瓦溫升高，這種異常情況在汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的檢修中很少見(jiàn)到，究其原因也沒(méi)有明確的論述，同樣，軸系標(biāo)高的異常變化對(duì)于軸系恢復(fù)也是相當(dāng)?shù)睦щy。因此針對(duì)該現(xiàn)象和原因，大修時(shí)，通過(guò)對(duì)機(jī)組軸系標(biāo)高的特別調(diào)整恢復(fù)，徹底消除了機(jī)組存在的軸承溫度過(guò)高和振動(dòng)不穩(wěn)定隱患，同時(shí)也研究分析了軸系標(biāo)高的異常變化與基礎(chǔ)沉降之間一定的牽連關(guān)系，并提出在以后運(yùn)行過(guò)程中的注意事項(xiàng)［1］。

1 軸系的基本慨念和設(shè)計(jì)計(jì)算

1.1 汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)組軸系

汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)組軸系由高中壓轉(zhuǎn)子、低壓Ⅰ，Ⅱ轉(zhuǎn)子及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子組成。除勵(lì)磁機(jī)外每一轉(zhuǎn)子各自支承于兩徑向軸承上，整個(gè)軸系有9 個(gè)軸承。按制造廠的找中要求，正確完成各軸承標(biāo)高的調(diào)整，是保證軸系平穩(wěn)運(yùn)行的重要條件。軸系找中的同時(shí)，對(duì)各聯(lián)軸器平面處的張口和錯(cuò)位值加以調(diào)整。使相互聯(lián)系的轉(zhuǎn)子，在旋轉(zhuǎn)時(shí)只承受扭矩，以確保軸系具有良好的振動(dòng)特性［2］。

1.2 軸系安裝揚(yáng)度曲線設(shè)計(jì)成“鏈垂線”或“垂弧線”的原因

自由支托于每?jī)蓚€(gè)軸承之間的各轉(zhuǎn)子，因重力作用其靜撓度都是不同的。如高中壓轉(zhuǎn)子的靜撓度為0．272，連接轉(zhuǎn)子的聯(lián)軸器接觸面不能維持相互平行，因此要將各轉(zhuǎn)子調(diào)整成如鏈垂線或垂弧線的軸系安裝揚(yáng)度曲線，目的是使連接轉(zhuǎn)子的聯(lián)軸器接觸面相互平行。但軸系調(diào)整成垂弧線后，如由于1 號(hào)瓦標(biāo)高的提升，將導(dǎo)致2 號(hào)瓦的負(fù)荷增加，因此，各聯(lián)軸器的張口和錯(cuò)位均有設(shè)計(jì)要求，以產(chǎn)生一定的彎矩平衡作用。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸揚(yáng)度是汽輪機(jī)安裝質(zhì)量評(píng)估的重要內(nèi)容，是質(zhì)量檢驗(yàn)及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的重要項(xiàng)目［3］。

“鏈垂線”(見(jiàn)圖1 軸系為“鏈垂線”狀):軸系的首尾兩端，尾端的標(biāo)高是相對(duì)零位，則首端的標(biāo)高必然是高于相對(duì)零位的尾端，就像一條鏈子尾端放在地上，首端拿在手上所形成的自然曲線。

圖1 軸系為“鏈垂線”狀

“垂弧線”:軸系首尾2 端的標(biāo)高都是高于軸系中相對(duì)標(biāo)高是0 的某一段，軸系成自然垂弧形狀。

1.3 軸系中各軸承的理想標(biāo)高

由于各轉(zhuǎn)子的靜撓度大小不同，因此每一轉(zhuǎn)子被支承的兩個(gè)徑向軸承就存在兩個(gè)方向相反的揚(yáng)度，再根據(jù)每一轉(zhuǎn)子兩個(gè)軸承存在的方向相反大小不同的揚(yáng)度，通過(guò)計(jì)算，把依次為高中壓轉(zhuǎn)子、低壓Ⅰ，Ⅱ轉(zhuǎn)子及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)連接成為一條“垂弧線”形狀的軸系，由此確定軸系中9 個(gè)軸承的理想標(biāo)高(見(jiàn)圖2 軸系中各軸承的理想標(biāo)高，軸系為“垂弧線”狀)。

圖2 軸系中各軸承的理想標(biāo)高

由于低壓轉(zhuǎn)子的靜撓度比較小，且軸系常規(guī)設(shè)計(jì)中把重載的低壓轉(zhuǎn)子軸承的標(biāo)高定為相對(duì)零位(如5 號(hào)、6 號(hào)軸承)，其他軸承的理想標(biāo)高都是參照相對(duì)零位來(lái)確定。

1.4 軸系中各聯(lián)軸器平面處的張口和錯(cuò)位值

對(duì)于單轉(zhuǎn)子通常是軸承標(biāo)高確定后能夠滿足軸承軸頸彎矩為零的要求，因此聯(lián)軸器平面處的張口和錯(cuò)位值為零。

但對(duì)于多轉(zhuǎn)子的汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)組軸系，在設(shè)計(jì)計(jì)算確定各軸承標(biāo)高的同時(shí)，還要計(jì)算確定各聯(lián)軸器平面處的張口和錯(cuò)位值，才能滿足軸承軸頸彎矩為零的要求，以確保軸系具有很好的振動(dòng)特性(見(jiàn)圖3 理想標(biāo)高下聯(lián)軸器張口和錯(cuò)位示意圖)。

圖3 理想標(biāo)高下聯(lián)軸器張口和錯(cuò)位示意圖

一般正張口定義為聯(lián)軸器平面張口在下部較大，正錯(cuò)位定義為調(diào)閥端的聯(lián)軸器頂端較高。

1.5 聯(lián)軸器平面處的張口和錯(cuò)位值超差對(duì)軸承負(fù)荷均勻分配的影響

(1)聯(lián)軸器端面張口超標(biāo)對(duì)軸承負(fù)荷均勻分配的影響:為了便于分析問(wèn)題，先把2 根轉(zhuǎn)子看作絕對(duì)剛體，以下張口超標(biāo)為例，下張口值大于設(shè)計(jì)值。兩轉(zhuǎn)子連接后，2 號(hào)軸承與3 號(hào)軸承不再支承轉(zhuǎn)子，兩轉(zhuǎn)子的重量由1 號(hào)軸承與4 號(hào)軸承承擔(dān)，因此1 號(hào)軸承與4 號(hào)軸承的負(fù)荷將加重。實(shí)際上轉(zhuǎn)子并非絕對(duì)剛體，在自重的作用下將產(chǎn)生撓曲，使2 號(hào)軸承與3 號(hào)軸承也承擔(dān)部分負(fù)荷，這種負(fù)荷轉(zhuǎn)移是客觀存在的，因此機(jī)組運(yùn)行時(shí)1 號(hào)軸承與4 號(hào)軸承也就是遠(yuǎn)離聯(lián)軸器的兩個(gè)軸承，軸頸與軸承之間的摩擦力將很大，使?jié)櫥蜏厣?，?yán)重時(shí)會(huì)使軸頸和軸承鎢金磨損。反之，如果上張口超標(biāo)，則離聯(lián)軸器較近的兩個(gè)軸承的負(fù)荷將加重，遠(yuǎn)離聯(lián)軸器的兩個(gè)軸承負(fù)荷將減輕。

(2)聯(lián)軸器錯(cuò)位超標(biāo)和既存在聯(lián)軸器張口超標(biāo)又存在聯(lián)軸器錯(cuò)位超標(biāo)的情況下對(duì)軸承負(fù)荷均勻分配的影響。原理同上，也會(huì)使各軸承負(fù)荷分配不均。

多支撐結(jié)構(gòu)的軸系中任一軸承標(biāo)高的變化都將影響所有軸承的負(fù)荷分配［4］。

1.6 軸系設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容與準(zhǔn)則

(1)計(jì)算的主要內(nèi)容包括:計(jì)算采用的軸承參數(shù)(表1 軸承參數(shù)中的理想標(biāo)高);軸系靜態(tài)計(jì)算(見(jiàn)圖2 軸系中各軸承的理想標(biāo)高，軸系為“垂弧線”狀);軸系臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算(見(jiàn)表2 軸系中各軸承軸頸處臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算值);軸系穩(wěn)定性計(jì)算;軸系扭振頻率及短路應(yīng)力計(jì)算等。

表1 軸承參數(shù)中的理想標(biāo)高

表2 軸系中各軸承軸頸處的最大響應(yīng)峰值轉(zhuǎn)速(阻尼臨界轉(zhuǎn)速) r/min

(2)目前軸系安裝揚(yáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算常用兩種假設(shè)原則:

引進(jìn)美國(guó)西屋公司技術(shù)，假設(shè)軸承軸頸彎矩為零的邊界條件下計(jì)算軸系安裝揚(yáng)度曲線。

引進(jìn)ABB 及西門(mén)子等歐洲公司技術(shù)，假設(shè)聯(lián)軸節(jié)彎矩及剪力為零的邊界條件下計(jì)算軸系安裝揚(yáng)度曲線。

汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)組的軸系安裝揚(yáng)度由汽輪機(jī)廠統(tǒng)一計(jì)算設(shè)計(jì)，提供軸系找中圖。圖內(nèi)有各軸承參數(shù)、各跨度參數(shù)、各軸承軸頸的阻尼臨界轉(zhuǎn)速、理想標(biāo)高下聯(lián)軸器張口和錯(cuò)位值及技術(shù)要求，應(yīng)用于新機(jī)組的安裝和后期的檢修。

2 軸系標(biāo)高的測(cè)量和軸系找中測(cè)量值的計(jì)算調(diào)整

2.1 軸系標(biāo)高的測(cè)量

軸系標(biāo)高是對(duì)各軸承理想標(biāo)高(見(jiàn)表1 軸承參數(shù)中的理想標(biāo)高)的統(tǒng)稱，其要求在汽輪機(jī)廠設(shè)計(jì)提供的軸系找中圖中有說(shuō)明，它是汽輪機(jī)軸系安裝和調(diào)整的依據(jù)［5］。

以測(cè)量各軸承座水平面的相對(duì)標(biāo)高(見(jiàn)表3各軸承座水平中分面相對(duì)標(biāo)高)，作為各軸承的相對(duì)標(biāo)高，以5 號(hào)軸承標(biāo)高為0，實(shí)測(cè)值與廠家設(shè)計(jì)的各軸承理想標(biāo)高值對(duì)比變化很大。

表3 各軸承座水平中分面相對(duì)標(biāo)高 mm

以上實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)采用水連通加深度千分尺測(cè)量，測(cè)量點(diǎn)均在軸承座各軸承兩側(cè)的水平中分面，測(cè)量各軸承座水平中分面相對(duì)標(biāo)高采用水連通專用工具，水連通是用不銹鋼材料制成的一對(duì)溶杯，2 個(gè)成雙使用，底部的接口用橡膠管連接并密封固定，杯內(nèi)灌水。其是利用水平衡管能使2 個(gè)溶杯中的液面處于同一標(biāo)高的原理［6］。測(cè)量過(guò)程如下:

(1)將A，B 一對(duì)溶杯置放在同一軸承座的水平中分面上，向杯內(nèi)灌水直到杯中無(wú)氣泡，并且液面穩(wěn)定平衡在深度千分尺有效地測(cè)量行程內(nèi)，用深度千分尺分別測(cè)量A，B 杯液面與軸承座的水平中分面之間的高度。千分尺面與液面接觸時(shí)，能夠看見(jiàn)液面會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。測(cè)到的液面高度為

(2)將B 杯置放在相鄰軸承座的水平中分面上，由于2 個(gè)軸承座的標(biāo)高不同，待A，B 杯的液面重新穩(wěn)定平衡后，再用深度千分尺分別測(cè)量A，B 杯液面的高度為ha1和hb1。當(dāng)ha-ha1=Δh為正數(shù)時(shí)，表示A 杯所在的軸承座高于B 杯所在的軸承座，其標(biāo)高差就是Δh 值。如果Δh 為負(fù)數(shù)時(shí)，則A 杯所在的軸承座低于B 杯所在的軸承座。

將測(cè)量到的各軸承相對(duì)標(biāo)高統(tǒng)計(jì)為相鄰軸承的標(biāo)高差與設(shè)計(jì)值對(duì)比，列于表4 便于分析。

由1 號(hào)和2 號(hào)軸承間標(biāo)高差實(shí)測(cè)值/設(shè)計(jì)值1．49/4．06 差2．57，經(jīng)初步分析計(jì)算1 號(hào)軸承標(biāo)高需抬高約2 mm，汽輪機(jī)廠特殊加工一套偏心2 mm的1 號(hào)軸承殼體，以滿足現(xiàn)場(chǎng)軸系標(biāo)高的調(diào)整需要。

表4 各相鄰軸承標(biāo)高差實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值的對(duì)比 mm

2.2 大修前軸系找中測(cè)量值的計(jì)算調(diào)整和修后的軸系找中測(cè)量值

汽輪機(jī)軸系中心的調(diào)整是汽輪機(jī)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，調(diào)整不當(dāng)直接影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，汽輪發(fā)電機(jī)組大修時(shí)，要對(duì)軸系的各個(gè)對(duì)輪中心進(jìn)行檢查和調(diào)整。在軸系找中心過(guò)程中，一般是先經(jīng)過(guò)大量的計(jì)算，決定調(diào)整方案，然后反復(fù)試調(diào)整、測(cè)量，使調(diào)整結(jié)果逐漸達(dá)到對(duì)輪中心的偏差［7］。

2.2.1 廠家提供的軸系各聯(lián)軸器張口和錯(cuò)位(見(jiàn)表5 理想標(biāo)高下聯(lián)軸器張口和錯(cuò)位值)。

(1)正張口定義為聯(lián)軸器平面張口在下部較大。

(2)正錯(cuò)位定義為調(diào)閥端的聯(lián)軸器頂端較高。

表5 理想標(biāo)高下聯(lián)軸器張口和錯(cuò)位值 mm

2.2.2 按大修前的軸系找中測(cè)量值計(jì)算后的軸系標(biāo)高的調(diào)整預(yù)案(見(jiàn)圖4 軸系標(biāo)高的調(diào)整預(yù)案)。

圖4 軸系標(biāo)高的調(diào)整預(yù)案

其中1 號(hào)軸承抬高2 mm，采用廠家提供的偏心軸承殼體，2 號(hào)～6 號(hào)軸承標(biāo)高用各軸承的調(diào)整墊塊進(jìn)行調(diào)整。軸系標(biāo)高的預(yù)案允許經(jīng)過(guò)幾次測(cè)量和修整，并達(dá)到最佳的軸系標(biāo)高調(diào)整效果。

2.2.3 軸系調(diào)整的原則和基本計(jì)算公式

(1)原則:離聯(lián)軸器遠(yuǎn)的軸承，調(diào)整面;離聯(lián)軸器近的軸承，調(diào)整圓。

(2)基本計(jì)算公式

A:消除張口差，軸承標(biāo)高的調(diào)整量=兩軸承中心間距/對(duì)輪直徑×張口差;

B:消除錯(cuò)位差，軸承標(biāo)高的調(diào)整量=兩軸承中心間距/另一軸瓦至聯(lián)軸器端面距離×錯(cuò)位差;

C:消除錯(cuò)位差調(diào)整后，對(duì)張口的影響，張口值=聯(lián)軸器直徑/另一軸瓦至聯(lián)軸器端面的距離×錯(cuò)位差。

2.2.4 軸系調(diào)整計(jì)算時(shí)用到的一些結(jié)構(gòu)尺寸

(1)各聯(lián)軸器直徑:中-低Φ914．4;低-低Φ914．4;低-發(fā)Φ978。

(2)各軸承間距離:1 號(hào)-2 號(hào)6 100;3 號(hào)-4 號(hào)4 650;5 號(hào)-6 號(hào)4 650。

(3)各軸承到聯(lián)軸器的距離:2 號(hào)-中低1 559．32;3 號(hào)- 低Ⅰ713．29;4 號(hào)-低Ⅰ2 234．03;5 號(hào)-低Ⅱ717．03;6 號(hào)-低Ⅱ1 547．57。

2.2.5 修前各聯(lián)軸器張口和錯(cuò)位的主要偏差情況

(1)中-低聯(lián)軸器測(cè)量錯(cuò)位:設(shè)計(jì)值Ⅰ低壓轉(zhuǎn)子高0．245，實(shí)測(cè)高中壓轉(zhuǎn)子高2．515，差2．76。

(2)中-低聯(lián)軸器測(cè)量張口:設(shè)計(jì)值下張口0．195，實(shí)測(cè)上張口0．635，差0．83。

(3)低-低聯(lián)軸器測(cè)量錯(cuò)位:設(shè)計(jì)值Ⅱ低壓轉(zhuǎn)子高0．456，實(shí)測(cè)Ⅱ低壓轉(zhuǎn)子高0．655，差0．199。

(4)低-低聯(lián)軸器測(cè)量張口:設(shè)計(jì)值下張口0．262，實(shí)測(cè)下張口0．615，差0．353。

低-發(fā)聯(lián)軸器張口和錯(cuò)位的測(cè)量與調(diào)整圓周，是在汽輪機(jī)軸系經(jīng)過(guò)調(diào)整確認(rèn)后再進(jìn)行。

2.2.6 汽輪機(jī)軸系修前找中測(cè)量值的計(jì)算和調(diào)整

(1)首先計(jì)算1 號(hào)軸承標(biāo)高上抬2 mm 后，對(duì)張口的影響，應(yīng)用公式A 消除張口差，軸承標(biāo)高的調(diào)整量=兩軸承中心間距/對(duì)輪直徑× 張口差;張口差=6 100/2 ×914=0．299。

(2)計(jì)算2 號(hào)軸承標(biāo)高的下調(diào)量，應(yīng)用公式B 消除錯(cuò)位差，軸承標(biāo)高的調(diào)整量=兩軸承中心間距/另一軸瓦至聯(lián)軸器端面的距離×錯(cuò)位差;下調(diào)量=1 號(hào)-2 號(hào)瓦中心距離6 100/(2 號(hào)-中低1 559．32 +6 100)×錯(cuò)位差=6 100/7 659 ×2．76=0．8 ×2．76=2．20(實(shí)際1．50)?？紤]到2 號(hào)和3 號(hào)軸承之間標(biāo)高差設(shè)計(jì)值0．99，實(shí)測(cè)值4．02，決定2 號(hào)軸承標(biāo)高下降1．50，多抬高3 號(hào)瓦的標(biāo)高，減少2 號(hào)和3 號(hào)軸承之間標(biāo)高差。

(3)計(jì)算確定2 號(hào)軸承標(biāo)高下調(diào)1．5 后，能消除多少錯(cuò)位差，應(yīng)用公式B 消除錯(cuò)位差，軸承標(biāo)高的調(diào)整量=兩軸承中心間距/另一軸瓦至聯(lián)軸器端面的距離×錯(cuò)位差;錯(cuò)位差=6 100/1．5 ×7 659=0．53。

(4)計(jì)算確定2 號(hào)軸承標(biāo)高調(diào)整后，對(duì)于張口的影響，應(yīng)用公式C 消除錯(cuò)位差調(diào)整后，對(duì)張口的影響，張口值=聯(lián)軸器直徑/另一軸瓦至聯(lián)軸器端面的距離×錯(cuò)位差;錯(cuò)位差=中低聯(lián)軸器直徑Φ914．4/(2 號(hào)- 中低1 559．32 + 6 100)×2．23=0．266。

(5)當(dāng)1 號(hào)、2 號(hào)軸承標(biāo)高調(diào)整后，可以認(rèn)為中低聯(lián)軸器的錯(cuò)位差仍有2．76-1．5-0．530=0．73，張口差仍有0．83-0．299-0．266=0．265 ，需要由3 號(hào)、4 號(hào)軸承進(jìn)行標(biāo)高的調(diào)整。

(6)計(jì)算確定3 號(hào)軸承標(biāo)高的上抬量，應(yīng)用公式B 消除錯(cuò)位差，軸承標(biāo)高的調(diào)整量=兩軸承中心間距/另一軸瓦至聯(lián)軸器端面的距離× 錯(cuò)位差;上抬量=3 號(hào)-4 號(hào)瓦中心距離4 650/(3 號(hào)-低Ⅰ713．29 +4 650)×錯(cuò)位差=4 650/5 363 ×0．757=0．87 ×0．73=0．63。

(7)計(jì)算確定3 號(hào)軸承標(biāo)高抬高0．635 后對(duì)于張口的影響，應(yīng)用公式C 消除錯(cuò)位差調(diào)整后對(duì)張口的影響，張口值=聯(lián)軸器直徑/另一軸瓦至聯(lián)軸器端面的距離×錯(cuò)位差，張口值=914/5 363 ×0．757=0．129。

(8)計(jì)算確定4 號(hào)軸承標(biāo)高的上抬量，應(yīng)用公式A 消除張口差，軸承標(biāo)高的調(diào)整量=兩軸承中心間距/對(duì)輪直徑× 張口差;上抬量=4 650/914 ×(0．265 +0．129)=5．09 ×0．394=2。

(9)當(dāng)3 號(hào)、4 號(hào)瓦標(biāo)高調(diào)整后對(duì)原低低聯(lián)軸器的影響，可以認(rèn)為低低聯(lián)軸器的錯(cuò)位差為2+0．199=2．199，張口差為0．353，需要由5 號(hào)、6 號(hào)軸承進(jìn)行標(biāo)高的調(diào)整。

(10)計(jì)算確定5 號(hào)軸承標(biāo)高的上抬量，應(yīng)用公式B 消除錯(cuò)位差，軸承標(biāo)高的調(diào)整量=兩軸承中心間距/另一軸瓦至聯(lián)軸器端面的距離× 錯(cuò)位差;上抬量=5 號(hào)-6 號(hào)瓦中心距離4 650/(5 號(hào)-低Ⅱ717．03 +4 650)×錯(cuò)位差=4 650/5 367 ×2．199=0．87 ×2．199=1．91。

(11)計(jì)算5 號(hào)軸承標(biāo)高抬高1．91 后對(duì)于張口的影響，應(yīng)用公式C 消除錯(cuò)位差調(diào)整后對(duì)張口的影響，張口值=聯(lián)軸器直徑/另一軸瓦至聯(lián)軸器端面的距離×錯(cuò)位差;張口值=978/5 367 ×1．91=0．348。

(12)計(jì)算6 號(hào)軸承標(biāo)高的上抬量，應(yīng)用公式A 消除張口差，軸承標(biāo)高的調(diào)整量=兩軸承中心間距/對(duì)輪直徑×張口差;由于6 號(hào)軸承的標(biāo)高按照設(shè)計(jì)要求應(yīng)該與5 號(hào)軸承標(biāo)高一致，都是相對(duì)零位，因此6 號(hào)軸承的調(diào)整量可以與5 號(hào)軸承的調(diào)整量相同，即也是上抬1．91。

經(jīng)過(guò)對(duì)于汽輪機(jī)軸系修前找中測(cè)量值的計(jì)算和最后的調(diào)整，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸系檢修前后的找中測(cè)量記錄(見(jiàn)表6、表7 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸系檢修前后的找中測(cè)量記錄)。

表6 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸系檢修前后的中-低靠背輪中心測(cè)量記錄 mm

表7 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸系檢修前后的低-低靠背輪中心測(cè)量記錄 mm

1 號(hào)-6 號(hào)軸承標(biāo)高第1 次的計(jì)算調(diào)整量/最終的實(shí)際調(diào)整量2．0/2．0;1．5/1．5;0．6/0．8;2．0/1．78;1．9/2．1;1．9/2．13。

第1 次的計(jì)算值經(jīng)過(guò)調(diào)整，再測(cè)量計(jì)算，反復(fù)直至達(dá)到最接近于設(shè)計(jì)要求的軸系標(biāo)高調(diào)整效果。低-發(fā)聯(lián)軸器張口和錯(cuò)位的要求，以調(diào)整發(fā)電機(jī)底部墊片厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3 汽輪機(jī)軸承標(biāo)高的變化對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)沉降之間的牽連關(guān)系

3.1 汽輪機(jī)基礎(chǔ)的基本概念

(1)基礎(chǔ)是不會(huì)上升的，但基礎(chǔ)會(huì)沉降。

(2)汽輪機(jī)島各基礎(chǔ)橫梁的沉降為不均勻沉降，但重載的低壓缸橫梁沉降量接近。

(3)汽輪機(jī)島各基礎(chǔ)橫梁的沉降對(duì)于軸系標(biāo)高有直接影響。

(4)軸承座臺(tái)板與二次灌漿層分離存在間隙，可以認(rèn)為是由該基礎(chǔ)的沉降引起。

3.2 汽輪發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)的沉降對(duì)軸系影響的機(jī)理

(1)汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)沉降對(duì)機(jī)組軸系揚(yáng)度、軸承標(biāo)高、軸承載荷分配會(huì)造成一定的影響，因基礎(chǔ)不均勻沉降，破壞了軸承理想標(biāo)高，使兩端的軸承標(biāo)高異常，則兩端軸承的負(fù)荷分配變化，負(fù)荷較輕的一邊，軸瓦內(nèi)的油膜不理想，極易誘發(fā)機(jī)組的自激振動(dòng)，包括油膜振動(dòng)和汽流激振等，負(fù)荷較重的一邊，軸瓦烏金溫度偏高，當(dāng)溫度達(dá)到一定值時(shí)，很容易產(chǎn)生碾瓦現(xiàn)象，引發(fā)機(jī)組振動(dòng)［8］。

(2)汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)不均勻沉降對(duì)機(jī)組軸系中心會(huì)造成一定的影響，基礎(chǔ)的沉降會(huì)影響機(jī)組軸系中心各項(xiàng)參數(shù)的相應(yīng)變化，包括轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度、支撐轉(zhuǎn)子各軸承的標(biāo)高，軸系連接的同心度和平直度等參數(shù)。轉(zhuǎn)子與汽缸或靜子的同心度偏差過(guò)大，則可能會(huì)引起汽流激振和動(dòng)靜碰磨。若碰磨發(fā)生在轉(zhuǎn)軸處，則會(huì)使轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲而引起不穩(wěn)定強(qiáng)迫振動(dòng)。而軸系不同心和不平直，則會(huì)使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生預(yù)載荷。當(dāng)轉(zhuǎn)子處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，軸系同心度和平直度不佳會(huì)直接產(chǎn)生振動(dòng)的激振力，引起機(jī)組的振動(dòng)［3］。

3.3 對(duì)各軸承標(biāo)高所測(cè)數(shù)據(jù)的分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的標(biāo)高數(shù)據(jù)(如表3，4)各相鄰軸承標(biāo)高差實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值的對(duì)比數(shù)據(jù)所示，將實(shí)測(cè)值數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)值對(duì)比可以發(fā)現(xiàn):

(1)各軸承標(biāo)高實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值變化很大且呈現(xiàn)不規(guī)律變化。

(2)從表3 各軸承座水平中分面相對(duì)標(biāo)高可以看出，以5 號(hào)軸承為基準(zhǔn)，各軸瓦實(shí)測(cè)標(biāo)高均比設(shè)計(jì)值高，而基礎(chǔ)是不會(huì)抬升的。因此可以判斷可能是低壓缸處的基礎(chǔ)發(fā)生沉降。

(3)從表4 各相鄰軸承標(biāo)高差實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值的對(duì)比可以看出，1 號(hào)軸承和2 號(hào)軸承的冷態(tài)安裝標(biāo)高差設(shè)計(jì)值應(yīng)該為4．06，而實(shí)測(cè)值僅有1．49，可判斷前軸承箱處的基礎(chǔ)也發(fā)生了沉降。

(4)從表3 各軸承座水平中分面相對(duì)標(biāo)高可以看出，1 號(hào)軸承相對(duì)于5 號(hào)軸承的相對(duì)標(biāo)高設(shè)計(jì)值為6．85，而實(shí)測(cè)值為9．76，可以判斷出雖然1 號(hào)瓦處和低壓缸均有基礎(chǔ)沉降，但低壓缸處沉降更為嚴(yán)重。

3.4 軸承標(biāo)高的變化對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)沉降之間的牽連關(guān)系(見(jiàn)圖5 所示汽輪機(jī)島基礎(chǔ)橫梁)。

圖5 汽輪機(jī)島基礎(chǔ)橫梁

(1)1 號(hào)和2 號(hào)軸承按設(shè)計(jì)標(biāo)高差4．06，實(shí)測(cè)值1．49，那么尺寸為957 的橫梁向下沉降2．57。這導(dǎo)致前軸承座底部出現(xiàn)間隙，由于1 號(hào)軸承瓦靠近電端，所以導(dǎo)致調(diào)端翹起。

(2)4 號(hào)和2 號(hào)軸承按設(shè)計(jì)冷態(tài)安裝標(biāo)高差-2．33，而實(shí)測(cè)-7．39，則尺寸為1 170 的橫梁向下沉降5．06。整個(gè)1 號(hào)低壓缸跟著向下沉，影響到了3號(hào)軸承區(qū)域。

(3)5 號(hào)和2 號(hào)軸承按設(shè)計(jì)冷態(tài)安裝標(biāo)高差-2．79，而實(shí)測(cè)-8．27，則說(shuō)明尺寸為1 170 的橫梁向下沉了5．48，與(2)的計(jì)算結(jié)果相當(dāng)。這也會(huì)影響到2 號(hào)低壓缸。

(4)6 號(hào)軸承與2 號(hào)軸承按設(shè)計(jì)冷態(tài)安裝標(biāo)高差-2．79，而實(shí)測(cè)-8．04，說(shuō)明尺寸為1 177 的橫梁向下沉降5．25。與2 號(hào)低壓缸調(diào)端的5 號(hào)軸承處數(shù)據(jù)相當(dāng)。這也是低壓缸軸承振動(dòng)反應(yīng)不明顯的原因。

根據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)多臺(tái)機(jī)組大修、改造及新機(jī)組安裝的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和地理位置特點(diǎn)，機(jī)組基礎(chǔ)不均勻沉降作為主要影響因素之一，造成轉(zhuǎn)子揚(yáng)度變化，也反映在軸系標(biāo)高數(shù)據(jù)的異常，從而成為導(dǎo)致汽輪機(jī)運(yùn)行軸系不穩(wěn)的重要原因之一［3］。所以對(duì)于已經(jīng)成形“窄梁”結(jié)構(gòu)的汽輪機(jī)基礎(chǔ)來(lái)說(shuō)，應(yīng)定期分析各軸承金屬溫度的變化情況，測(cè)量檢查各軸承的標(biāo)高變化是跟蹤檢查機(jī)組運(yùn)行時(shí)基礎(chǔ)變形趨勢(shì)的間接手段。便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題［9，10］。

4 結(jié)論

(1)本機(jī)組隨著運(yùn)行時(shí)間的增加存在1 號(hào)、5號(hào)軸承振動(dòng)大，2 號(hào)軸承溫度高和經(jīng)常碾瓦的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組軸系標(biāo)高的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和相對(duì)標(biāo)高的分析，發(fā)現(xiàn)軸系標(biāo)高存在異常變化，其中2 號(hào)和3 號(hào)軸承之間標(biāo)高差為4．02，設(shè)計(jì)值是0．99，故障的主要原因是機(jī)組軸系標(biāo)高產(chǎn)生嚴(yán)重的不正常變化，已影響到機(jī)組的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)軸系標(biāo)高的異常變化對(duì)于軸系恢復(fù)存在困難，如:1 號(hào)軸承標(biāo)高現(xiàn)場(chǎng)無(wú)規(guī)范正確的調(diào)整手段。因此，對(duì)于1 號(hào)軸承標(biāo)高2 mm 的上抬量，在汽機(jī)廠家的支持下采用更換偏心軸承殼體的特殊方法，滿足了軸系標(biāo)高的調(diào)整要求。該方法既有新意而又行之有效。

(3)根據(jù)汽輪機(jī)基礎(chǔ)的一些基本概念和相對(duì)標(biāo)高的比較分析，判別各軸承處的基礎(chǔ)橫梁是否發(fā)生沉降，通過(guò)沉降量與相對(duì)標(biāo)高的比較研究分析，揭示了軸系標(biāo)高的異常變化與基礎(chǔ)沉降之間一定的牽連關(guān)系，并提出定期分析各軸承金屬溫度的變化情況，測(cè)量檢查各軸承標(biāo)高的變化是跟蹤檢查機(jī)組運(yùn)行時(shí)基礎(chǔ)不均勻沉降變化趨勢(shì)的間接手段，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。

(4)結(jié)合汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在大修時(shí)，通過(guò)對(duì)機(jī)組軸系標(biāo)高的測(cè)量和軸系調(diào)整的恢復(fù)，徹底消除了機(jī)組存在的軸承溫度過(guò)高和振動(dòng)不穩(wěn)定隱患，并提出在以后運(yùn)行過(guò)程中的注意事項(xiàng)，保證了機(jī)組穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

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