實(shí)壓法測量可傾瓦頂部間隙緊力的探討

華能應(yīng)城熱電有限責(zé)任公司 王艷彬

軸承是汽輪機(jī)組的重要組成部分，其工況將直接影響機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行?？蓛A瓦軸承是徑向支撐軸承的一種，也稱密切爾式徑向軸承?？蓛A瓦軸承具有3～12塊瓦塊，瓦塊在支持點(diǎn)上可自由傾斜，形成良好的油膜。油膜在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的動(dòng)壓力作用下，使每個(gè)瓦塊可單獨(dú)自由地調(diào)整中心，使其本身適應(yīng)良好的油膜。下圖為某350MW 機(jī)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(cè)裝有銷子，用于防止軸承體轉(zhuǎn)動(dòng)。

軸承不僅承擔(dān)轉(zhuǎn)子運(yùn)行時(shí)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的徑向力和軸向力，同時(shí)在轉(zhuǎn)子與軸承間形成隔離潤滑油膜，防止動(dòng)靜部件碰磨并帶走因摩擦產(chǎn)生的熱量。軸承的振動(dòng)、瓦溫高等故障將直接影響到機(jī)組的安全運(yùn)行，因此要求軸承的檢修工藝必須精益求精，本文針對(duì)某350MW 機(jī)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)

汽輪機(jī)組在運(yùn)行狀態(tài)下，軸承外殼受熱膨脹影響導(dǎo)致其溫度較軸瓦溫度高，因此需在冷態(tài)下使瓦蓋對(duì)軸瓦施加一定的緊力，以便保證在運(yùn)行狀態(tài)下瓦蓋仍能壓緊軸瓦，以減少軸瓦的振動(dòng)。因此可傾瓦緊力測量的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。

某350MW 機(jī)組因高壓缸后軸封至#2軸承箱設(shè)計(jì)距離較短（見圖1，不到100mm）無法添加常規(guī)保溫，由于設(shè)計(jì)原因高壓缸平衡活塞后軸封采用6+7共計(jì)13道汽封環(huán)，機(jī)組運(yùn)行時(shí)該處溫度高達(dá)300℃，導(dǎo)致高壓缸后軸封漏汽。同時(shí)因高壓缸后軸封汽封環(huán)較少，導(dǎo)致軸瓦、軸承箱及轉(zhuǎn)子受熱膨脹。軸瓦、軸承箱、轉(zhuǎn)子因材質(zhì)不同，受熱膨脹系數(shù)不同，使汽輪機(jī)組在熱態(tài)下該軸瓦緊力及頂部間隙與冷態(tài)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)生變化，增加了該可傾瓦在檢修中緊力及頂部間隙調(diào)整的難度。

圖1 某350MW 機(jī)組高壓轉(zhuǎn)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(shí)，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(dǎo)致軸瓦緊力吃掉部分頂部間隙，使其頂部間隙熱態(tài)時(shí)比冷態(tài)時(shí)小。

圖2 某350MW 機(jī)組#2瓦瓦枕襯套

圖3 某350MW 機(jī)組#2瓦瓦蓋

1.2 傳統(tǒng)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(duì)瓦枕的緊力是指瓦蓋對(duì)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(tǒng)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(zhǔn)確性不高，因瓦枕襯套變形，使緊力與頂部間隙互相影響，導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)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(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(zhǔn)確性。同時(shí)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(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)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(jī)組大修時(shí)將高壓轉(zhuǎn)子吊出，利用此方法進(jìn)行頂部間隙的測量。

1.3 實(shí)壓法測量可傾瓦頂部間隙、緊力

某電廠350MW機(jī)組#2可傾瓦設(shè)計(jì)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(duì)該瓦進(jìn)行翻瓦檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，該瓦上瓦塊及下瓦塊爐側(cè)均存在輕微磨損現(xiàn)象，經(jīng)修復(fù)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(shè)計(jì)值，2020年對(duì)該瓦進(jìn)行翻瓦檢查，該瓦上瓦塊及下瓦塊爐側(cè)仍存在輕微磨損現(xiàn)象。2020年對(duì)該瓦進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，冷態(tài)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(fā)現(xiàn)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(huán)較少的影響，使軸瓦、軸承箱、轉(zhuǎn)子受熱膨脹，冷態(tài)下測量的數(shù)據(jù)在機(jī)組運(yùn)行時(shí)發(fā)生變化。轉(zhuǎn)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(guī)測量方法又受到該瓦結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的制約，影響測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因此針對(duì)該可傾瓦頂部間隙、緊力的測量，將壓鉛絲法改進(jìn)為實(shí)壓法，實(shí)施步驟如下:

實(shí)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(shè)計(jì)值，避免在壓緊力時(shí)瓦枕襯套變形，影響頂部間隙數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(cè)軸承座結(jié)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(jié)合面螺栓，檢查軸承座結(jié)合面不銹鋼墊片已壓緊；松開軸承座結(jié)合面螺栓，吊開軸承蓋；測量壓扁的鉛絲的厚度，對(duì)每條鉛絲測量點(diǎn)數(shù)據(jù)取平均值。分別計(jì)算爐側(cè)及電側(cè)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(jì)算結(jié)果值為負(fù)數(shù)說明軸承蓋與軸瓦之間存在緊力，緊力值為上述數(shù)據(jù)的絕對(duì)值，值為正數(shù)說明軸承蓋與軸瓦之間存在間隙；該軸瓦頂部間隙數(shù)值為第1步添加不銹鋼墊片的厚度；緊力值計(jì)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(jì)算方式

物理學(xué)中力為矢量，具有大小、方向、作用點(diǎn)三要素。因此軸瓦的緊力應(yīng)為軸承蓋對(duì)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(dāng)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(fù)數(shù)說明存在緊力，差值為正數(shù)說明存在間隙。

2 結(jié)語

實(shí)壓法在檢修中可保證軸瓦頂部間隙及緊力數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，保證可傾瓦的同心，同時(shí)避免了軸瓦緊力與頂部間隙互相影響。在機(jī)組檢修中發(fā)現(xiàn)可傾瓦上、下瓦塊均存在輕微磨損現(xiàn)象，但該可傾瓦頂部間隙及緊力均滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，可參考實(shí)壓法測量可傾瓦的頂部間隙和緊力。實(shí)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(tài)時(shí)仍符合設(shè)計(jì)要求，避免可傾瓦振動(dòng)大或瓦溫高影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。