中间轴联轴器晃度和瓢偏超标的现场处理
2019-05-06
作者：陈习军
摘 要：针对某600MW超临界汽轮机组在安装过程中，中间轴与#1低压转子正常连接后，中间轴电端联轴器外圆晃度和端面瓢偏超标的现象，通过反复的检测，分析其产生的原因。通过手工研磨中间轴两端联轴器端面的方法，消除联轴器端面的偏斜，找正端面与轴心线的垂直度，现场解决了需返厂才能处理的发电主设备制造缺陷，保证了汽轮机的安装质量，节约了安装工期。
关键词：汽轮机；联轴器；瓢偏；处理
某公司#3汽轮机为哈尔滨汽轮机厂制造的CH01型600MW单轴、三缸四排汽、一次中间再热、纯凝汽式汽轮机，型号为CLN600-24.2/566/566。机组设计为积木块结构，高中压积木块采用三菱公司的成熟设计，低压积木块以哈汽成熟的600MW机组积木块为母型，与三菱公司一起改进设计。
该型机组整个轴系有9道支持轴承和1道推力轴承，其中高中压转子、#1、#2低压转子和发电机转子都为双轴承支撑，励磁小轴为单轴承支撑（如下图所示，X为中间轴）。
#3汽轮机的中间轴到现场后，各外形尺寸校核合格，将中间轴调端联轴器按制造厂钢印标记与#1低压转子电端联轴器厂家标记相对应，与#1低压转子用临时螺栓连接后，当同心度在0.02mm以内时，测得中间轴电端联轴器的外圆晃度为0.085mm、瓢偏却在0.02mm以内，具体数据见表一、图2、图3。
从表一所列数据看出，中间轴的晃度在各断面的Z大值基本上都在①点方位，并且自调端至电端逐渐放大，电端联轴器处的Z大晃度值达到0.085mm，大大超过了标准的要（0.04mm）。
从图3所列数据可以看出，#1低压转子电端联轴器的端面瓢偏值仅为0.005mm，Z大值在⑦点方位，瓢偏度非常好。从图2所列数据可以看出，中间轴与#1低压转子临时连接后，中间轴电端联轴器端面瓢偏值为0.0175mm，符合标准（≤0.02mm）要求，Z大值在③点方位；中间轴两端联轴器端面的平行度较好。结合表一所列中间轴的晃度数据分析，中间轴的两个联轴器端面与轴心线不垂直，如图4所示：
中间轴与#1低压转子连接后，中间轴的实际轴心线与#1低压转子的轴心线不在一条直线上，两转子连线在中间轴与#1低压转子的联轴器结合面存在一个折点。将中间轴按制造厂钢印标记调转180º与#1低压转子连接后，测得各处晃度值与表一类似，具有非常高的重现性，证明上述所列各数据测量准确。
处理方案：
经多方讨论，并多次与制造厂进行交流，确定了手工研磨中间轴两端联轴器端面的方法来消除端面的偏斜，找正端面与轴心线的垂直度。中间轴电端联轴器①点方位晃度大，只需将调端联轴器与①点相对的⑤点方位适当磨低，即可达到消除连轴后电端联轴器晃度大的目的。⑤点方位的研磨量Δ为：Δmax=(0.085÷2)×978÷1576.3=0.026（mm）；其它各方位的研磨量应自⑤点至①点沿直径方向比例递减，①点方位需研磨的理论值为0。如图5所示：
具体研磨方法如下：
1）准备一块500×500mm零级精研平板，作为调端联轴器端面研磨后的平面度检测工具。
2）将中间轴调端联轴器向上置于大型立式车床夹具上，在车床刀架上固定一只百分表，并找正、将中间轴夹牢固，使①点百分表读数为2.50，而⑤点读数为2.526（2.50+Δmax）；
同时，以①－⑤点直径线为对称线，两边点位的百分表读数应相同，防止磨偏。
3）以Z高点⑤点为中心，用油石沿圆周方向研磨联轴器端面。
4）在研磨几次后，要盘动中间轴，用百分表检查各方位的研磨量，并用平板涂红丹粉检查联轴器端面的平面度。
5）多次重复研磨、测量，防止过量研磨及磨偏。直至研磨量偏差≤0.005mm；联轴器端面与平板的接触面积≥80%且接触均匀。
调端联轴器端面研磨完成后，将中间轴连到#1低压转子上，测得中间轴电端联轴器的圆周晃度值见表二：
上表数据表明，经过研磨中间轴调端联轴器端面后，电端联轴器的外圆晃度0.02mm，完全达到了预期的目标。
但随之而来的是电端联轴器端面瓢偏超标，同样采用油石对电端联轴器端面瓢偏高点进行研磨。所不同的是，因电端联轴器端面的中部为凸台结构，无法用标准平板检验端面的平面度，必须事先自制一块弧形平板，其内外径与电端联轴器端面需研磨部分的内外径相同，约80º～90º弧长即可（该弧形平板可预先加工好备用）。另外，研磨电端联轴器时，可直接连在#1低压转子上，检验时盘动转子检测瓢偏，可省去一次拆装中间轴的工序，节省了工期和劳动力。研磨后中间轴联轴器电端的瓢偏为0.01mm，符合要求。如图6所示：
经过对中间轴两端联轴器端面的现场手工研磨处理，中间轴与#1低压转子连接后，其电端联轴器的圆周晃度和瓢偏值都远低于标准值的要求，保证了各转子能够连成一条光滑的曲线，为将来机组投产后的安全运行打下了坚实的基础。投产后，机组各轴承处的轴振值都≤76μm（如下表所示），证明这次中间轴缺陷的现场处理是非常成功的。
对于这种汽轮机转轴的制造缺陷，按以往返厂修理的常规处理方法，返修至少需要12～15天，将严重影响汽轮机本体安装乃至工程建设的整体进度，损失较大。本次中间轴缺陷的现场处理，从确定方案到处理完工，仅用了3天时间，保证了现场安装的工程进度，且成本费用也很低，在工程中遇到同类问题时，值得借鉴。
参考文献及作者
[1]山西电力工业局，汽轮机设备检修，中国电力出版社，1997
[2]中国大唐集团公司长沙理工大学，汽轮机设备检修，中国电力出版社，2009
[3]逯萍，钳工工艺学，机械工业出版社，2008
[4]郭延秋，大型火电机组检修实用技术丛书（汽轮机分册），中国电力出版社，2003
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0472-3328588
