袁連平，張玉勝

(東方汽輪機(jī)有限公司，四川德陽(yáng)，618000)

軸承箱大小半定性分析及對(duì)汽輪機(jī)安裝影響

袁連平，張玉勝

(東方汽輪機(jī)有限公司，四川德陽(yáng)，618000)

軸承箱一般被設(shè)計(jì)成上下半結(jié)構(gòu)，但現(xiàn)有加工技術(shù)和方法不能保證產(chǎn)品的水平中分切面正好在設(shè)計(jì)理論面上，于是就出現(xiàn)大小半問題。大小半問題會(huì)對(duì)汽輪機(jī)組安裝產(chǎn)生很大影響，對(duì)此目前國(guó)內(nèi)還沒有研究資料可供借鑒。文章通過總結(jié)和理論分析，詳細(xì)介紹了軸承箱大小半的測(cè)量、計(jì)算、定義、分類及對(duì)汽輪機(jī)組安裝的影響。

軸承箱大小半，定義，分類，影響

0 引言

軸承箱是支撐和潤(rùn)滑軸承的箱體零件，它承受設(shè)備在工作時(shí)產(chǎn)生的軸向力和徑向力。根據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)組大小和轉(zhuǎn)子數(shù)量，軸承箱數(shù)量可為2～6個(gè)。軸承箱需承受從十多噸到一兩百噸不等的工作力；有些軸承箱還要承受從幾十噸到幾百噸不等的機(jī)組重量，其作用非常重要，因此保證軸承箱的加工精度和安裝質(zhì)量非常關(guān)鍵。但現(xiàn)有加工技術(shù)和方法較難保證產(chǎn)品的水平中分切面正好在設(shè)計(jì)理論面上，常出現(xiàn)大小半問題，對(duì)機(jī)組安裝質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。

1 軸承箱的制造問題

為了制造和安裝方便，設(shè)計(jì)時(shí)把軸承箱分成上、下兩半，其內(nèi)孔理論水平中分面即為上、下半的分界面 （見圖1）。

圖1 軸承箱產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

制造時(shí)，軸承箱上、下半單獨(dú)鑄造或焊接成毛坯，先分別加工出上、下半的水平中分面和中分面緊固螺孔，然后扣合上、下半，緊固中分面螺栓，再加工軸承箱沿軸中心線各內(nèi)孔和端面等尺寸。

實(shí)際加工沿軸中心線各內(nèi)孔時(shí)，設(shè)備和工藝方法較難保證機(jī)床的加工刀軸回轉(zhuǎn)中心線與軸承箱各內(nèi)孔中心線重合。以公司為例，幾年前使用較舊設(shè)備加工軸承箱，上、下大小半偏差一般為0.5～2 mm，特殊案例出現(xiàn)過約4.5 mm，使軸瓦在電廠安裝和檢修均出現(xiàn)困難；近幾年更換成精度很高的現(xiàn)代化設(shè)備加工，上、下大小半偏差一般為0.1～0.5mm。

2 大小半定義、測(cè)量與分類

2.1 大小半定義

沿內(nèi)孔軸線方向?qū)⑾潴w剖開成上、下半時(shí)，實(shí)際剖開面位置和理論位置出現(xiàn)偏差，就稱軸承箱出現(xiàn)了大小半。剖開面位置高于理論水平中分面位置的一半稱為大半，剖開面位置低于理論水平中分面位置的一半稱為小半。大小半不改變孔的大小和位置，對(duì)內(nèi)孔中心沒有影響。

2.2 大小半的測(cè)量

要確定是否存在大小半和大小半的性質(zhì)，需要對(duì)軸承箱進(jìn)行測(cè)量。軸承箱水平中分面是設(shè)計(jì)與尺寸計(jì)算的基準(zhǔn)，下半水平中分面是軸承箱水平和標(biāo)高的測(cè)量安裝基準(zhǔn)，其大小半問題均可以通過測(cè)量下半水平中分面的各項(xiàng)數(shù)據(jù)反映出來(lái)，所以應(yīng)將軸承箱下半水平中分面作為分析重點(diǎn)。測(cè)量前應(yīng)將軸承箱清理干凈并水平放置。測(cè)量方法如下：

（1）測(cè)量縱向水平：用水平儀直接在下半水平中分面測(cè)量；

（2）測(cè)量橫向水平：用平尺搭在下半水平中分面上，平尺上放置水平儀測(cè)量；

（3）測(cè)量四角高度：用內(nèi)徑千分尺分別測(cè)量水平中分面四角到底部的距離；

（4）測(cè)量?jī)?nèi)孔洼窩深：分別在軸承箱各軸承洼窩和擋油環(huán)洼窩放置測(cè)量平尺，用內(nèi)徑千分尺測(cè)量平尺底面到洼窩底部的最大尺寸H，見圖2；

圖2 內(nèi)孔大小半測(cè)量簡(jiǎn)圖

（5）測(cè)量?jī)?nèi)孔直徑：扣合軸承箱上半并緊固，分別測(cè)量各軸承洼窩和擋油環(huán)洼窩內(nèi)孔直徑D。

2.3 大小半的分類

圖3 軸承箱下半分析模型

圖3為軸承箱下半分析模型，P為下半水平中分面，OO′為內(nèi)孔中心軸線。設(shè)h1、h2、h3、h4分別為下半左前、右前、左后、右后高度；e為內(nèi)孔理論中心與實(shí)際中分面偏差；H前檔為前檔內(nèi)孔中分面到洼窩底部深度；D前檔為前檔內(nèi)孔直徑；H后檔為后檔內(nèi)孔中分面到洼窩底部深度；D后檔為后檔內(nèi)孔直徑。通過測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，軸承箱大小半可分為以下幾類。

2.3.1 單純上下大小半

測(cè)量數(shù)據(jù)滿足下列條件為單純上下大小半類：

理論解釋為：內(nèi)孔中心軸線OO′在水平中分面P之外，下半水平中分面P的縱、橫向水平揚(yáng)度均為零，四角到底部的高度相等，前檔和后檔內(nèi)孔中心與水平中分面的偏距值相等，見圖4。

圖4 單純上下大小半

2.3.2 單純左右大小半

測(cè)量數(shù)據(jù)滿足下列條件為單純左右大小半類：

理論解釋為：內(nèi)孔中心軸線OO′在水平中分面P之內(nèi)，下半水平中分面P的縱向水平為零，橫向水平有揚(yáng)度且前后方向一致并相等，左側(cè)前后部到底部高度相等，右側(cè)前后部到底部高度相等，水平中分面P與設(shè)計(jì)理論水平中分面有一個(gè)左右偏角α，見圖5。

圖5 單純左右大小半

2.3.3 單純前后大小半

測(cè)量數(shù)據(jù)滿足下列條件為單純前后大小半類：

理論解釋為：內(nèi)孔中心軸線OO′在水平中分面P之外，下半水平中分面P的橫向水平為零，縱向水平有揚(yáng)度且左右方向一致并相等，前端左右部到底部高度相等，后端左右部到底部高度相等，水平中分面P與設(shè)計(jì)理論水平中分面有一個(gè)前后偏角β，前檔和后檔內(nèi)孔中心與水平中分面的偏距絕對(duì)值相等，方向相反，見圖6。

圖6 單純前后大小半

2.3.4 上下、左右大小半組合

測(cè)量數(shù)據(jù)滿足下列條件為上下、左右大小半組合類：

理論解釋為：內(nèi)孔中心軸線OO′在水平中分面P之外，下半水平中分面P的縱向水平為零，橫向水平有揚(yáng)度且前后方向一致并相等，左側(cè)前后部到底部高度相等，右側(cè)前后部到底部高度相等，水平中分面P與設(shè)計(jì)理論水平中分面存在一個(gè)左右偏角α，見圖7。

圖7 上下、左右大小半組合

2.3.5 上下、前后大小半組合

測(cè)量數(shù)據(jù)滿足下列條件為上下、前后大小半組合類：

理論解釋為：內(nèi)孔中心軸線OO′在水平中分面P之外，下半水平中分面P的橫向水平為零，縱向水平有揚(yáng)度且左右方向一致并相等，前端左右部到底部高度相等，后端左右部到底部高度相等，水平中分面P與設(shè)計(jì)理論水平中分面有一個(gè)前后偏角β，前檔和后檔內(nèi)孔中心與水平中分面的偏距絕對(duì)值不等，見圖8。

圖8 上下、前后大小半組合

2.3.6 上下、左右與前后大小半組合

測(cè)量數(shù)據(jù)滿足下列條件為上下、左右與前后大小半組合類：

理論解釋為：內(nèi)孔中心軸線OO′在水平中分面P之外，下半水平中分面P的縱、橫向水平都有揚(yáng)度且大小不相等，四角到底部高度不相等，水平中分面P與設(shè)計(jì)理論水平中分面左右有一個(gè)偏角α，前后有一個(gè)偏角β，見圖9。

圖9 上下、左右、前后大小半組合

3 大小半對(duì)軸承箱安裝的影響和處理

3.1 軸承箱典型安裝要求

根據(jù)機(jī)組設(shè)計(jì)需要，汽輪發(fā)電機(jī)組軸承箱一般有如下典型安裝要求：

（1）軸承箱縱向水平與轉(zhuǎn)子軸系揚(yáng)度方向一致（見圖10），某機(jī)組轉(zhuǎn)子軸系QQ1揚(yáng)度和各軸承箱縱向水平、軸承標(biāo)高設(shè)計(jì)要求曲線圖；

圖10 軸承箱縱向水平和軸系揚(yáng)度關(guān)系曲線

（2）橫向水平前后揚(yáng)度方向一致，與相鄰汽缸橫向水平揚(yáng)度方向相同，相差≤1格 （0.1 mm/m）；

（3）軸承箱與轉(zhuǎn)子中心要求：a-b≤±0.10，

圖11 軸承箱與轉(zhuǎn)子中心

3.2 常見大小半對(duì)軸承箱安裝的影響與處理

通過總結(jié)分析，大小半對(duì)3.1（3）項(xiàng) “軸承箱與轉(zhuǎn)子中心”安裝要求沒有影響，會(huì)對(duì)3.1（1）、（2）項(xiàng)汽輪發(fā)電機(jī)組軸承箱各安裝要求產(chǎn)生較大影響。機(jī)組安裝時(shí)，在各軸承箱和汽缸下半位置初步確定后，需要對(duì)軸承箱的大小半進(jìn)行測(cè)量和數(shù)據(jù)分析，然后確定對(duì)汽缸和軸承箱的調(diào)整方法。通過實(shí)踐歸納出以下幾種常見問題。

3.2.1 對(duì)水平的影響和處理

當(dāng)軸承箱有左右大小半時(shí)，用水平儀測(cè)量的橫向水平揚(yáng)度不是真實(shí)值；當(dāng)軸承箱有前后大小半時(shí)，用水平儀測(cè)量的縱向水平揚(yáng)度不是真實(shí)值；當(dāng)軸承箱同時(shí)存在左右和前后大小半時(shí)，用水平儀測(cè)量的縱、橫向水平揚(yáng)度均非真實(shí)值。當(dāng)汽缸通過貓爪搭子支撐在軸承箱水平中分面上時(shí)，軸承箱的水平直接影響汽缸的水平，而汽缸的水平又影響機(jī)組的負(fù)荷分配。問題處理如下：

（1）當(dāng)軸承箱有左右大小半時(shí)：測(cè)量計(jì)算前端左右部到底部高度差 （h1-h2）和后端左右部到底部高度差 （h3-h4），測(cè)量軸承箱底部前后分別與基架支承面寬度E前和E后，由此計(jì)算軸承箱水平中與實(shí)際測(cè)量的前后橫向水平揚(yáng)度進(jìn)行比較，就可以知道軸承箱的真實(shí)橫向水平值，最終確定調(diào)整方案。

（2）當(dāng)軸承箱有前后大小半時(shí)：測(cè)量計(jì)算左側(cè)前后部到底部高度差 （h1-h3）和右側(cè)前后部到底部高度差 （h2-h4），測(cè)量軸承箱底部左右分別與基架安裝支承面長(zhǎng)度L左和L右，由此計(jì)算軸承箱水平中分面的加工斜度k左和k右，其中，k左=度，分別與實(shí)際測(cè)量的左右縱向水平揚(yáng)度進(jìn)行比較，就可以知道軸承箱的真實(shí)縱向水平值，最終確定調(diào)整方案。

（3）當(dāng)軸承箱同時(shí)存在左右和前后大小半時(shí)：綜合上述左右和前后大小半處理辦法，最終確定調(diào)整方案。

3.2.2 對(duì)標(biāo)高和軸系揚(yáng)度的影響和處理

從圖10可以看出，設(shè)計(jì)要求軸承箱的標(biāo)高和縱向揚(yáng)度要求與轉(zhuǎn)子軸系一致。軸承箱標(biāo)高和揚(yáng)度分別用水連通和水平儀在水平中分面洼窩兩側(cè)測(cè)量。當(dāng)軸承箱存在大小半時(shí)，測(cè)量的標(biāo)高和揚(yáng)度均非真實(shí)值，不能保證與轉(zhuǎn)子軸系標(biāo)高和揚(yáng)度的一致性。

處理辦法：當(dāng)有左右大小半時(shí)，這時(shí)軸承左右側(cè)標(biāo)高測(cè)量數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值就是其標(biāo)高真實(shí)值；無(wú)左右大小半時(shí)，則無(wú)論是單純上下大小半，單純前后大小半還是上下、前后大小半組合類型，軸承標(biāo)高的真實(shí)值均為測(cè)量值加e值，其中，e=

軸系揚(yáng)度一般用水平儀在轉(zhuǎn)子軸頸上直接測(cè)量，不受軸承箱大小半的影響。

4 總結(jié)

通過對(duì)軸承箱大小半的定性分析，更加了解了大小半的類型和特點(diǎn)，以及對(duì)機(jī)組安裝的影響范圍，為以后處理軸承箱安裝大小半問題提供了方法。

Qualitative Analysis of Bearing Box Half Size and Im pact for Steam Turbine Installation

Yuan Lianping，Zhang Yusheng
（Dongfang Turbine Co.,Ltd.,Deyang Sichuan,618000）

Bearing box structure is designed with two halves,but existing processing and methods can not guarantee the product's level section just in design,so it is the box problem of half size.The boxing half size problem has a great influence on turbine installation,there is no research data for reference currently.Through the summary and theoretical analysis,the paper has introduced themeasurement,calculation,definition and classification of boxing half size and the effecton turbine unit installation in detail.

bearing box half size,definition,classification,influence

TK266 TB22

：A

：1674-9987（2014）03-0022-05

袁連平 （1963-），男，高級(jí)工程師，1988年畢業(yè)于安徽工學(xué)院動(dòng)力機(jī)械專業(yè)，現(xiàn)主要從事汽輪機(jī)制造與總裝工作。