包萬明，王繼武

（雞西熱電公司，黑龍江雞西158100）

公司2號汽輪機是由杭汽生產(chǎn)的NG50/40/25型背壓汽輪機，于1997年安裝后投入使用，運行至1999年，開始發(fā)生汽輪機轉(zhuǎn)子與齒輪箱連接彈性片組件斷裂和齒輪箱內(nèi)部齒輪打齒、軸瓦和軸頸磨損、泵輪損壞等事故。本研究針對該機組共性問題，重點討論：齒輪箱安裝和機組動態(tài)對輪中心良好問題及解決方法。

1 故障現(xiàn)象及特征

1.1 機組發(fā)生故障前后的狀態(tài)分析

通過多次對機組啟動過程和正常運行狀態(tài)振動值檢測結(jié)果顯示，汽輪機各軸瓦振動數(shù)值合格。噪聲較小，當發(fā)現(xiàn)油壓波動和噪聲加劇時，突然發(fā)生疊片組件和連接螺栓斷裂性損壞、箱內(nèi)齒輪打齒，齒面磨損點蝕嚴重，軸頸磨損，每次事故箱體內(nèi)部所有部件均有不同程度損壞，其中存在的一個重要特征是每次回裝時復查對輪中心，發(fā)現(xiàn)與安裝時的中心數(shù)據(jù)變化較大。

以上現(xiàn)象有四個特征，即：磨損損傷、潤滑不良、應力損傷、中心變化。

2 故障原因分析

從設計結(jié)構(gòu)和事故現(xiàn)象分析，疊片撓性聯(lián)軸器損壞一般來自兩端連接體中心變化超標產(chǎn)生的交變應力超過疊片疲勞極限而損傷破壞。齒輪箱內(nèi)部損壞主要原因是自身存在各種損壞因素，同時齒輪箱各種破壞因素又會直接或間接破壞聯(lián)軸器對輪中心狀態(tài)。具體原因有以下幾方面：

2.1 齒輪箱內(nèi)部部件損壞的原因

2.1.1 箱體部件檢測裝配質(zhì)量的影響

每個部件的加工質(zhì)量及裝配精度，如齒輪和軸加工工藝標準、齒輪表面熱處理及硬度匹配、齒輪嚙合面積和尺側(cè)間隙測量檢測、軸瓦徑向和推力間隙及緊力、三只齒輪轉(zhuǎn)動軸中心距和平行度、葉輪密封環(huán)間隙和定位緊力、轉(zhuǎn)體動平衡、軸孔和箱體結(jié)合面光潔度及平面度等。都會影響齒輪箱使用壽命。

2.1.2 潤滑油油質(zhì)及潤滑方式影響

其一，在頻繁的機械事故和檢修中產(chǎn)生和帶入大量機械雜質(zhì)、灰塵雜質(zhì)進入油系統(tǒng)。

其二，油循環(huán)倍率偏高，油得不到良好沉淀、散熱和氣泡分離，油箱缺少排煙裝置。

其三，齒輪組潤滑油供油方式不合理。

2.2 箱體固定方式及管道應力的影響

箱體采用彈性墊圈支撐存在設計缺陷。從整機結(jié)構(gòu)看，主機前后軸承箱及滑銷系統(tǒng)全部采用彈性墊圈支撐方式來保證隨機組熱膨脹滑動后軸系中心和動靜間隙良好。但此支撐方式用于齒輪箱存在諸多問題，一是齒輪箱箱體不受機組熱膨脹變化的影響，安裝時需固定銷定位后緊固不動，而機組每次檢修后轉(zhuǎn)子中心發(fā)生變化，銷釘失去作用，箱體只能靠螺栓固定、穩(wěn)定性降低。二是箱體自身剛度低，緊固定螺栓時墊圈相當于支點，特別容易使箱體變形，同時主油泵連接管道應力和運行沖擊力產(chǎn)生變形。由此導致箱體內(nèi)部部件裝備間隙變化，破壞了齒輪箱的裝配精度。齒輪副因承受附加的交變應力載荷，齒面產(chǎn)生塑性變形，當強度超過材料疲勞極限時會產(chǎn)生斷裂。

2.3 導致彈性組件損壞的原因

從疊片組件結(jié)構(gòu)中可以看出，疊壓在一起的不銹鋼彈性片能夠很好地起到傳遞扭矩和緩沖一定的偏心力矩的作用。但如果受到較大中心變化及多種不平衡力等因素的迭加作用下，很容易在較短時間內(nèi)產(chǎn)生嚴重變形而破壞。

3 解決方案

要想解決這些問題，需要全面分析，綜合考慮，從改進原始設計、提高各個安裝環(huán)節(jié)的工藝標準、嚴格管理控制潤滑油質(zhì)量及廠家裝配工藝要求等幾方面著手。

3.1 提高檢驗裝配質(zhì)量

用高精度機床、設備對箱體各結(jié)合面的平面度、粗糙度，軸孔同心度，軸瓦間隙，齒輪嚙合接觸面和間隙，油泵葉輪密封環(huán)間隙，轉(zhuǎn)體動平衡，兩側(cè)對輪跳動度和瓢偏度檢驗并調(diào)整修復合格，調(diào)整和增加齒輪潤滑油供油方向和油量，改善齒輪潤滑性能，對輪同步找中，保證齒輪箱良好的機械運轉(zhuǎn)精度。

3.2 改善潤滑油質(zhì)量

3.2.1 油系統(tǒng)改造

因潤滑油全部更換費用高，改造油箱，增大容積，將潤滑油循環(huán)倍率從12降到8，油箱增設Y6312型排煙機，出口安裝再循環(huán)，加強油過濾等措施，使?jié)櫥凸ぷ髦械玫捷^充分的沉淀、冷卻、空氣分離和雜質(zhì)排除，油質(zhì)得到明顯改善。

3.2.2 汽封漏氣修復

在大修中更換了汽封體，但轉(zhuǎn)子上鑲嵌的汽封齒損壞較多，需要返廠更換，因條件限制未能徹底解決，但油中進水現(xiàn)象減輕。

3.3 改造箱體固定方式

在主油泵出入口管道上分別加裝DN108/PN10和DN89/PN16膨脹節(jié)裝置和管道支座架，減輕油管道重力、應力和流體沖擊力對箱體的影響。

用精磨的平墊板替換原球面墊圈支撐箱體方式，起到增加箱體與支座接觸面積、消除了對輪找中心緊固螺栓造成的箱體變形作用，同時在墊圈下的調(diào)整元件位置增加固定螺栓，使箱體固定強度明顯增加而且不變形，減振性能和穩(wěn)定性能明顯提高，消除了箱體變形對找中心精度的影響。

3.4 保證彈性環(huán)安裝緊力

彈性環(huán)安裝時預加0.03～0.1mm緊力，減輕機組軸向竄動對彈性片的周期疲勞損傷，延長彈性片使用壽命。

3.5 調(diào)整油系統(tǒng)載荷分配

將各軸瓦潤滑油量和壓力調(diào)整到平衡合理范圍，降低了主油泵工作載荷。檢驗射油器，調(diào)整出口，調(diào)節(jié)閥開度，使主油泵入口微正壓，減少汽蝕，降低油泵載荷，提高運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

小型機組應改變潤滑油系統(tǒng)的管理觀念，采取有效措施，嚴格遵循油質(zhì)清潔度的標準，保證油質(zhì)，避免機組軸磨損事故發(fā)生。

從2008年大修改造實施上述措施以來，至今未發(fā)生一次停機事故，計劃停機檢查發(fā)現(xiàn)，各部件均保持良好，充分證明了改造方案是合理正確的。

［1］曾春華.奇妙的疲勞現(xiàn)象［M］.北京：科學出版社，1986.