鄺永勝，劉 經(jīng)

（1.長(zhǎng)沙天寧熱電有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410600；2.長(zhǎng)沙理工大學(xué) 可再生能源電力技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

汽輪機(jī)聯(lián)軸器中心是汽輪機(jī)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，軸系中心調(diào)整不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致其彎曲變形，引起傳動(dòng)軸之間連接法蘭的相對(duì)位置的變化，造成連接法蘭處產(chǎn)生偏移和曲折等問(wèn)題［1-3］?？蒲性O(shè)計(jì)人員多從設(shè)計(jì)和模擬的角度就調(diào)整進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析與計(jì)算［4-5］，或從多次實(shí)踐、多次優(yōu)化及反復(fù)總結(jié)大修經(jīng)驗(yàn)中獲得調(diào)整方案［6-8］。但是，校準(zhǔn)中心的過(guò)程都需要先經(jīng)過(guò)大量的計(jì)算，此過(guò)程耗時(shí)費(fèi)力。在軸頸揚(yáng)度合格的情況下，筆者以最小的調(diào)整量、最容易的方案和最高效的調(diào)整過(guò)程為標(biāo)準(zhǔn)，提出一種基于中心調(diào)整的簡(jiǎn)化方法，明確將調(diào)整過(guò)程劃分為各個(gè)計(jì)算環(huán)節(jié)，針對(duì)關(guān)鍵的流程以圖表形式進(jìn)行詳述，并將其應(yīng)用于某抽凝式汽輪機(jī)大修的中心調(diào)整過(guò)程，通過(guò)實(shí)際檢驗(yàn)，此方法有效可行。

1 聯(lián)軸器中心調(diào)整的方法

1.1 中心偏移

聯(lián)軸器加工時(shí)機(jī)座標(biāo)高偏差、安裝誤差、轉(zhuǎn)子變形、軸承不同心等因素會(huì)使聯(lián)軸器存在3種不對(duì)中類型，即綜合不對(duì)中、偏角不對(duì)中和平行不對(duì)中。中心不正會(huì)對(duì)軸承負(fù)荷分配產(chǎn)生影響，當(dāng)螺栓連接后，無(wú)論是圓周差還是張口偏移產(chǎn)生的瓦片受負(fù)荷不均衡都對(duì)聯(lián)軸器中心產(chǎn)生偏移，如圖1所示。

圖1 存在圓周差和張口時(shí)軸心示意Figure 1 Axis illustration with circumferential difference and opening deviation

1.2 調(diào)整目標(biāo)和過(guò)程

1）制定調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)機(jī)組修前振動(dòng)情況、軸瓦溫度等參數(shù)，考慮所有影響軸系調(diào)整的因素以及制造廠家提供的中心標(biāo)準(zhǔn)后，制定實(shí)缸軸系中心調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)；

2）確定調(diào)整量。通過(guò)大修后的實(shí)缸標(biāo)準(zhǔn)以及大修前實(shí)、半缸比較計(jì)算，確定預(yù)留大修后半缸驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)大修前半缸中心和預(yù)留大修后的半缸標(biāo)準(zhǔn)以確定調(diào)整量；

3）實(shí)施調(diào)整步驟。由測(cè)量、計(jì)算和調(diào)整研磨軸瓦墊鐵3個(gè)主要環(huán)節(jié)組成。

1.3 計(jì)算方法

在考慮軸連接同心度、平直度和晃動(dòng)度情況下，采用五圓法，即0轉(zhuǎn)90°，180°，270°及其各次數(shù)值的總平均數(shù)，測(cè)量聯(lián)軸器中心調(diào)整每一步的數(shù)據(jù)，記錄各中心數(shù)值，并分析存在圓周差和張口偏移情況，以汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子為基準(zhǔn)，調(diào)整發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承中心來(lái)達(dá)到要求。

1.3.1 圓周差消除量

聯(lián)軸器中心與3＃，4＃軸承圓周差調(diào)整量如圖2所示，其中，3＃，4＃表示3，4瓦，圖中左邊代表聯(lián)軸器的中心，橫桿代表轉(zhuǎn)子，h代表上下或左右的平移量。同時(shí)，將3＃，4＃軸承往左上平移h，聯(lián)軸器中心即對(duì)正。上下和左右中心平移量hsx，hzy（mm）分別為

式中 a1，a2，a3，a4均為圓周值；綜合考慮裝表的方向和a1，a2，a3，a4的數(shù)值及符號(hào)。

圖2 圓周差消除示意圖Figure 2 Diagram of eliminating circmferential difference

1.3.2 張口去除量

巴爾迪曾執(zhí)教于奧柏林音樂(lè)學(xué)院，現(xiàn)任教于克利夫蘭音樂(lè)學(xué)院鋼琴系。同時(shí)，他還創(chuàng)辦了意大利“托迪（Todi）國(guó)際音樂(lè)節(jié)”，并定期在中國(guó)音樂(lè)學(xué)院、上海音樂(lè)學(xué)院等國(guó)內(nèi)院校開設(shè)大師課，擔(dān)任多個(gè)重要國(guó)際比賽評(píng)委。

聯(lián)軸器中心與3＃，4＃軸承產(chǎn)生的平面張口調(diào)整量如圖3所示。分別將3＃，4＃軸承上移h3，h4后，即可消除b1-b3兩聯(lián)軸器張口偏移量，而h3和h4分別為

式中 b1，b2，b3，b4均為端面值；h3，h4的符號(hào)已分別取定，左、右張口分別用b2代替b1計(jì)算h3，b3代替b4計(jì)算h4；D為兩平面表表?xiàng)U所指聯(lián)軸器直徑；L1為圓周表測(cè)點(diǎn)至3＃軸承中心距；L2為3＃和4＃軸承中心距。綜合考慮平面表裝表方向，b1，b3的符號(hào)與h一致，以調(diào)整墊片來(lái)消除張口；其次，在改變上、下墊片的同時(shí)，必須相應(yīng)改變兩側(cè)墊片的厚度，以保持球面接觸良好。

3＃，4＃軸承墊片的調(diào)整數(shù)值應(yīng)取兩部分代數(shù)總和，即

圖3 張口去除示意圖Figure 3 Diagram of the coupling openings deviation removal

1.3.3 兩側(cè)墊片調(diào)整量

兩側(cè)墊片調(diào)整量計(jì)算方法如圖4所示，其中，取墊片的中心角度為α，ΔHb代表墊片垂直方向移動(dòng)量，ΔHa代表水平方向移動(dòng)量。當(dāng)垂直方向移動(dòng)ΔHb時(shí)，下部墊片厚度加（減）至與軸瓦移動(dòng)量ΔHb相等，兩側(cè)墊片厚度同時(shí)加（減）ΔHbcosα；若往水平方向移動(dòng)ΔHa時(shí)，下部墊片不動(dòng)，兩側(cè)墊片厚度分別加（減）ΔHasinα。

圖4 瓦底墊片調(diào)整與兩側(cè)墊片的關(guān)系Figure 4 Bottom gasket adjustment and its relationship with both sides of gasket

每塊墊鐵下的調(diào)整墊片不宜多于3片；調(diào)整墊片應(yīng)采用鋼片和磷銅皮，不宜使用紫銅皮等軟性材料；單片厚度不小于0.03mm，其孔徑應(yīng)比墊鐵的相應(yīng)孔徑大1～2mm；墊片組裝時(shí)，應(yīng)仔細(xì)清洗干凈，修去毛刺和卷邊。在中心允許偏差范圍內(nèi)，要求汽機(jī)中心高于發(fā)電機(jī)中心，且張口為上張口。當(dāng)調(diào)整量在0.1mm以內(nèi)時(shí)，可減少調(diào)整墊片與洼窩接觸情況檢查量；在調(diào)整量超過(guò)0.1mm情況下，則應(yīng)重新檢查和刮磨墊塊，刮磨完畢后再?gòu)?fù)查中心；中心調(diào)整完畢后，才能對(duì)軸承油檔進(jìn)行測(cè)量、調(diào)整和修刮，并將上瓦墊片作相應(yīng)調(diào)整以保持軸瓦緊力。

2 中心調(diào)整方法的應(yīng)用

2.1 聯(lián)軸器

某電廠300MW抽凝式汽輪機(jī)軸系由高、中、低壓3個(gè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和1個(gè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子組成，分別用機(jī)組1?！?＃表示。大修后軸系尤其是3＃，4＃軸承的偏移量很大，需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，以保證運(yùn)行過(guò)程中軸系的振動(dòng)及偏心度、瓦溫等參數(shù)符合技術(shù)要求，并盡可能地縮小聯(lián)軸器中心偏移量。

2.2 調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)

高、中、低壓軸中心調(diào)整驗(yàn)收如表1所示，表中高、中、低、發(fā)分別代表高中低壓缸和發(fā)電機(jī)的軸，對(duì)輪距離分別表示在上下和左右方向最大偏移值以及最大下、左張口值。

表1 中心調(diào)整驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Acceptance standard of center adjustment 0.01mm

2.3 初始參數(shù)

該實(shí)例中汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為3 000r／min，兩平面表表?xiàng)U所指聯(lián)軸器直徑D為510.00mm，圓周表測(cè)點(diǎn)至3＃軸承中心距為415.00mm，3＃和4＃軸承中心距為3 190.00mm，軸承調(diào)整墊塊中心與墊鐵中心線的夾角α為63.542°，則cosα和sinα分別為0.45和0.90。

2.4 計(jì)算過(guò)程與結(jié)果

用式（1）～（6）進(jìn)行計(jì)算，墊片調(diào)整方法計(jì)算過(guò)程如表2所示。計(jì)算結(jié)果：①3＃軸承：垂直方向增加墊片ΔH3=0.10mm，左側(cè)增加墊片ΔH3zc=0.135mm，右側(cè)減少墊片ΔH3yc=0.045 0mm；②4＃軸承：垂直方向增加墊片ΔH4=0.166mm，左側(cè)增加墊片ΔH4zc=0.223 4mm，右側(cè)減少墊片ΔH4yc=0.055 4mm。按照設(shè)定的調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)，裝表高中、中低、低低3個(gè)轉(zhuǎn)子的圓周和張口數(shù)值調(diào)整前、后值及調(diào)整量如圖5所示，圓周與張口序號(hào)中1～4號(hào)分別代表上、下、左、右圓周差，5，6號(hào)分別代表下、左張口偏移值。

表2 聯(lián)軸器中心調(diào)整計(jì)算Table 2 Adjustment calculation of coupling center 0.01mm

圖5 聯(lián)軸器中心調(diào)整前、后的數(shù)值（單位：0.01mm）Figure 5 Coupler center value before and after the adjustment（Unit：0.01mm）

2.5 結(jié)果分析

1）利用該文所述調(diào)整方法，可以把3＃和4＃軸承所需要的垂直與水平的調(diào)整量快速確定下來(lái)，并且通過(guò)編制系統(tǒng)性、流程性的計(jì)算圖和表，使得相應(yīng)的計(jì)算效率大大加快。

2）調(diào)整后的圓周和張口值符合技術(shù)要求：外圓偏移小于0.03mm，上開口偏差小于0.02mm，兩半聯(lián)軸器軸線偏心小于0.02mm，基礎(chǔ)均勻沉降小于20mm。不僅如此，實(shí)際的調(diào)整結(jié)果中，圓周與張口偏移量分別比原來(lái)減少了3／4和7／8，軸心偏移量比原來(lái)減少了1／2，基底的均勻沉降量也降低了近1／2。通過(guò)統(tǒng)計(jì)，用該文所述調(diào)整方法，在同類型的其他聯(lián)軸器中心調(diào)整過(guò)程中，圓周、張口、偏心程度以及均勻沉降等值都可以調(diào)整到相應(yīng)結(jié)果，從而提升了轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性，增加了轉(zhuǎn)子的使用壽命。

3）通常汽輪機(jī)聯(lián)軸器中心調(diào)整工序包括分析軸瓦的負(fù)荷分配等有6個(gè)步驟，改進(jìn)后只有3個(gè)步驟，該工期原來(lái)需7～15d，而利用該文方法只需2～3d，工序，工期縮短到原來(lái)的1／4，解決了原本中心調(diào)整時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的測(cè)量、計(jì)算不到位、工作人員反復(fù)調(diào)試的問(wèn)題，從而縮減了工作量。

3 結(jié)語(yǔ)

在前人對(duì)聯(lián)軸器中心調(diào)整的多次應(yīng)用實(shí)踐基礎(chǔ)上，筆者以圖表形式編制了汽輪發(fā)電機(jī)組軸系調(diào)整的過(guò)程，歸納出一種校對(duì)中心的精確計(jì)算方法，并將該方法應(yīng)用于具體的汽輪發(fā)電機(jī)組的聯(lián)軸器大修中心調(diào)整過(guò)程。實(shí)踐證明，根據(jù)該方法調(diào)整的機(jī)組投入運(yùn)行后，軸系狀態(tài)穩(wěn)定，軸承相關(guān)參數(shù)良好。由于該方法可行且檢修后機(jī)組運(yùn)行效果良好，時(shí)限、工序、勞動(dòng)強(qiáng)度可減少至原來(lái)的1／4，可為同類型機(jī)組的應(yīng)用提供參考，但是，對(duì)于超大型機(jī)組多軸系方面的應(yīng)用有待進(jìn)一步研究。

［1］Macchinia R，Bradleyb M S A，Dengb T.Influence of particle size，density，particle concentration on bend erosive wear in pneumatic conveyors［J］.Wear，2013，303（3）：21-29.

［2］Xuefei Guan，Jingdan Zhang，El Mahjoub Rasselkorde.Material damage diagnosis and characterization for turbine rotors using three-dimensional adaptive ultrasonic NDE data reconstruction techniques［J］.Ultrasonics，2014，54（2）：516-525..

［3］施維新，石靜波.汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)及事故［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2008.

［4］Razak A M Y.Gas turbine performance modelling，analysis and optimisation［J］.Modern Gas Turbine Systems，2013，54（2）：423-514.

［5］Anup KCa，Bhola Thapab，Young-Ho Leec.Transient numerical analysisof rotor-stator interaction in a Francis turbine［J］.Renewable Energy，2014，65（4）：227-235.

［6］伍洋.用狀態(tài)監(jiān)測(cè)判斷不對(duì)中故障［J］.技術(shù)與應(yīng)用，2004，10（3）：47-48.WU Yang.In condition monitoring of the judgment fault［J］.Technology and Applications，2004，10（3）：47-48.

［7］殷燦.隔板及汽封體洼窩中心調(diào)整的新工藝探討［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（23）：16.YIN Can.Clapboard and gland body hollow nest center adjustment of new technology to explore［J］.Science and Technology Innovation Herald，2011（23）：16.

［8］Joost R Duflou，John W Sutherland，David Dornfeld，et al.Towards energy and resource efficient manufacturing：A processes and systems approach［J］.CIRP Annals Manufacturing Technology，2012，61（5）：587-609.