帶變速箱汽輪機振動原因分析及處理

汽輪機    時間:2014-03-13 15:36:14
帶變速箱汽輪機振動原因分析及處理簡介
汽輪發電機組單機容量為3MW單元制系統抽汽冷凝式機組,汽輪機為……
帶變速箱汽輪機振動原因分析及處理正文

汽輪發電機組單機容量為3MW單元制系統抽汽冷凝式機組,汽輪機為橫向布置,汽機基礎平台為島式布置,其運轉層標高為+5.00m。2#汽輪機為杭州汽輪機廠生產的CN3-24/5型單缸、衝動、抽汽冷凝式帶減速箱機組,高壓部分由雙列復速級和1個壓力級組成,低壓部分由單列調節級和6個壓力級組成。前軸承為可傾瓦徑向止推聯合球面軸承,裝在前軸承座內,后軸承為可傾瓦軸承,裝於與汽缸鑄成一體的后軸承座內。汽輪機轉子與減速小齒輪間採用齒式聯軸器聯接,大齒輪與發電機間則採用剛性聯軸器。發電機為杭州發電設備廠生產的QF-K3-2型的空冷發電機。該機組已經運行10年左右,並且在5年內未進行過大修。2006年11月中旬大修作業時遇到和發現一些問題並進行了相應的處理。
一、汽輪機可傾瓦振動的原因、分析、處理
汽缸內部的檢修工作與其他大、中、小型機組安裝工作相同,這裡不再贅述。主要是在汽輪機的軸承上與我們安裝的大型機組不一樣,其1#、2#軸瓦分別是可傾瓦:下部由三塊可傾瓦塊組成,上部由兩塊可傾瓦塊組成。可傾瓦由能在支點上自由傾斜的弧形巴氏合金瓦塊組成。瓦塊在工作時可以隨轉速、載荷及軸承油膜厚度的不同而自動調整轉子中心,在軸徑四周形成多個油楔。潤滑油從各瓦塊之間的間隙進入軸承,從軸承的兩端油封環開孔處排出。如果忽略瓦塊的慣性,支點的磨擦力及油膜剪切內磨擦力等的影響,每個瓦塊作用到軸徑上的油膜作用力總是通過軸徑的中心,從而保證轉子高速運轉時的徑向穩定性,理論上可以完全避免油膜震蕩的產生。另外,由於瓦塊可以根據對應瓦塊烏金表面的油膜厚度和壓力自動調整,保證了轉子的自動調整中心,同時還具有吸收轉軸振動能量的能力,即具有很好的減振性。
可傾瓦有許多優點,但結構複雜、安裝檢修較困難、成本較高等是可傾瓦的不足之處。但是,隨著大功率機組軸承在穩定性、功耗及承載力等方面的要求愈來愈高,可傾瓦正在被越來越多的大功率機組採用。可傾瓦軸承在穩定性、承載力及功耗等性能方面均居各種支持軸承之首,三油楔軸承、橢圓軸承次之,圓筒形軸承最差。
可傾瓦的配瓦原則是:瓦塊烏金接觸良好;各瓦塊與軸心對正要好,瓦塊對中偏差不能超過0.02 mm,即5個瓦塊的烏金面相對軸心距離偏差不能超過0.02 mm。可傾瓦烏金一般是廠家加工好的,表面不允許刮研。在簡單研修烏金接觸合格后,清理瓦塊及瓦殼,特別是瓦殼體與瓦塊之間的凹槽。要清理所有污垢,不允許有毛刺。最後用酒精擦拭乾凈。
根據杭州汽輪機廠的使用說明書及規範要求,可傾瓦塊在施工現場不允許研刮。為此,我們只是清掃、檢查、復裝,未作研刮、調整。
經過研究分析認為:2#軸承水平振動是由於小齒輪與汽輪機聯軸器中心不正所致。於是,加班加點拆卸減速箱,重新找正小齒輪與汽輪機聯軸器中心並且達到要求之內。
但是在過臨界轉速~3000r/min時:2#軸承水平振動達到0.106mm,緊急打閘停機。深入研究分析認為,2#軸承水平振動大可能是由於1#、2#軸承的間隙和瓦枕緊力不當所造成的油膜振蕩。
在檢查2#軸承時,發現2#軸承下半右側可傾瓦塊與軸徑的間隙在0.16mm,而左側可傾瓦塊與軸徑的間隙局部有0.04mm。而且,在軸徑水平方向架設百分表、正轉盤車轉動汽輪機轉子時,有0.01mm變數,反轉盤車轉動汽輪機轉子時,有0.11mm變數,更換備品后也是如此。為了消除2#軸承側部可傾瓦塊烏金表面油膜厚度不一致造成的油膜振蕩,我們決定在2#軸承下半右側可傾瓦塊的背部增加0.10mm墊片,將2#軸承側部間隙調整一致。再正轉盤車轉動汽輪機轉子時,汽輪機轉子水平方向有0.01mm變數;反轉盤車轉動汽輪機轉子時,汽輪機轉子水平方向有0.02mm變數。
2007年1月10日啟機沖轉至2200r/min暖機時,2#軸承水平振動降至0.015mm,在過臨界轉速~3000r/min時:2#軸承水平振動達到0.031mm。
2007年1月10日在停機消缺過程中,我們決定在產生較大間隙的2#軸承下半右側可傾瓦塊的背部增加0.10mm墊片的基礎上再增加0.03mm墊片。在正轉汽輪機轉子時,有0.01mm變數;反轉汽輪機轉子時,有0.01mm變數。
因此,可以確定由於2#軸承下半右側可傾瓦塊烏金面與軸的側部間隙不一致,造成的油膜振蕩,是造成2#軸承水平振動的主要原因,通過及時準確的判斷解決了2#軸承振動大的問題。
二、找中心
在以往的大型機組安裝過程中,無論是高、中、低壓轉子還是與發電機轉子對輪找中,我們都是不扣上瓦枕進行聯軸器的找中,未曾發現對輪中心在未扣上軸瓦和瓦枕或者是扣上軸瓦和瓦枕后對輪中心有何變化。而在這裡,因為是小型機組,其軸承、汽輪機轉子、發電機轉子等設備比較輕、小,如果不扣上軸瓦和瓦枕,聯軸器的找中就會產生比較大的誤差。
帶有減速箱的機組找中心時最關鍵的部位是大小齒輪,其中最關鍵的是測量數據的準確,為了減小測量偏差就需要增加測量次數和人數,先將不同的熟練測量人員每一次測量數據進行對比,每一次測量數偏差不大的情況下,將測量數據求和再平均,這樣就降低測量誤差。

(1)用高度卡尺測量大小齒輪前後端軸高低值,並進行調整,將大小齒輪高低值調整至要求技術範圍。

(2)用遊標卡尺測量大小齒輪的平行度,分別測量大小齒輪前端和後端軸心距,將測量值相減,如果差值大於技術要求,將大小齒輪平行度調整為技術要求範圍。

(3)上述測量調整完畢后,在大小齒輪兩側齒面各選擇好基準點,在減速器箱體上架設百分表,表頭向下微傾斜,並便於讀數,表架設好后,將百分表原始數據記錄,然後用盤車手柄緩慢盤動齒輪,感覺齒輪齒面接觸立即停止盤動,讀數並記錄兩百分表數據;然後反方向盤動,感覺齒輪齒面接觸立即停止盤動,讀數並記錄兩百分表數據;將兩塊百分表的讀數分別相加,然後兩塊百分表的讀數和相減,得出的數除以2即為大小齒輪的嚙合間隙。若嚙合間隙過大,將大小齒輪的軸心距調小;若嚙合間隙過小,將大小齒輪的軸心距調大即可。

(4)在大小齒輪的順齒面放3A鉛絲,然後盤動齒輪一周,將鉛絲取下,用外徑千分尺測量鉛絲兩端及中間的厚度,若三點厚度一致,則證明大小齒輪嚙合均勻,若三點厚度不一致,則證明前期在調整大小齒輪平行度與高低值時有偏差,需要重新測量調整。
汽輪機軸承的安裝以及大小齒輪調整的好壞直接影響汽輪發電機組運行的安全和發電廠的經濟效益。因為汽輪機軸承是能夠保證機組安全運行最關鍵環節。不論在生產運行中,還是在設備安裝過程中,必須對其進行嚴格的工序控制和質量監督,做到防患於未然,為以後的生產運行打好基礎,從而提高發電廠的經濟效能,有利於發電廠的長期穩定、經濟運行。

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