(大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，托克托 010206)

0 引 言

汽輪發(fā)電機(jī)是火力發(fā)電廠中最重要的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，機(jī)組的安全、健康運(yùn)行是設(shè)計(jì)、安裝、檢修的綜合反應(yīng)；軸系對(duì)中情況直接關(guān)系著機(jī)組安全運(yùn)行，軸系不對(duì)中對(duì)軸瓦負(fù)荷分配、汽封塊間隙調(diào)整有直接影響，甚至導(dǎo)致動(dòng)靜摩擦、汽流激振、油膜振蕩等軸系穩(wěn)失穩(wěn)缺陷；本文以軸系中心不正危害為基礎(chǔ)，依托某電廠300 MW汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行情況，結(jié)合軸系中心數(shù)據(jù)、油擋洼窩中心、軸系揚(yáng)度、軸瓦墊鐵配置原則，闡述軸系中心調(diào)整思路及最優(yōu)方案的選擇，為機(jī)組檢修提供依據(jù)。

1 軸系不對(duì)中的危害

軸系不對(duì)中通常是指相鄰兩轉(zhuǎn)子兩相鄰的轉(zhuǎn)子的軸心線與軸承中心線的傾斜或偏斜程度；轉(zhuǎn)子不對(duì)中包括聯(lián)軸器不對(duì)中和軸承不對(duì)中，其中聯(lián)軸器不對(duì)中包括平行不對(duì)中、偏角不對(duì)中以及平行偏角三種形式；軸系不對(duì)中主要的危害如下[1-3]：

1.1 軸系振動(dòng)異常

軸系不對(duì)中使兩聯(lián)軸器連接后產(chǎn)生附加彎矩、剪切力，轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生附加的交變應(yīng)力，使轉(zhuǎn)子發(fā)生異常振動(dòng)；在運(yùn)行過(guò)程中，振動(dòng)以1X、2X為主，且軸系不對(duì)中越嚴(yán)重2X所占比例就越大；且軸系軌跡一般為月牙形、香蕉形、“8”字形，渦動(dòng)方向?yàn)檎颉?/p>

1.2 軸系失穩(wěn)

軸系不對(duì)中使轉(zhuǎn)子中心位置發(fā)生偏斜，造成圍帶間隙、隔板汽封間隙不均勻，機(jī)組變工況運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生不均勻的激振力，使轉(zhuǎn)子發(fā)生汽流激振造成軸系失穩(wěn)，該現(xiàn)象一般發(fā)生在高中壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)以0.5X或接近轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速頻率；另外，軸系不對(duì)中造成聯(lián)軸器兩側(cè)軸承負(fù)荷發(fā)生變化、嚴(yán)重時(shí)使軸頸與軸承間形成錐形油楔，使油膜穩(wěn)定性發(fā)生變化，使轉(zhuǎn)子發(fā)生半速渦動(dòng)或油膜振蕩，振動(dòng)頻率與汽流激振類似。

1.3 動(dòng)靜摩擦

軸系不對(duì)中造成的動(dòng)靜碰磨主要由于自由狀態(tài)下圓周、端面預(yù)留數(shù)值偏差較大所產(chǎn)生，如某機(jī)組高-中聯(lián)軸器中圓周方向中心偏差：高壓轉(zhuǎn)子高0.15±0.02 mm、端面方向偏差：0±0.02 mm；但回裝測(cè)量高-中聯(lián)軸器中心數(shù)據(jù)為：高壓轉(zhuǎn)子高0.58 mm，上張口0.03 mm，從中心數(shù)據(jù)可得對(duì)輪連接后高壓側(cè)端部軸封下半間隙趨勢(shì)減小、中壓側(cè)端部軸封上半間隙趨勢(shì)減?。灰虼?，轉(zhuǎn)子原始不平衡力與軸系不對(duì)中導(dǎo)致的激振力疊加導(dǎo)致轉(zhuǎn)子振動(dòng)位移的幅值增大、高中壓側(cè)端部汽封間隙的減小，最終導(dǎo)致發(fā)生動(dòng)靜碰磨；其振動(dòng)頻率一般以1X為主，摩擦較為劇烈時(shí)可激發(fā)出多倍頻振動(dòng)，振動(dòng)波形圖為削波形狀。

2 軸系中心調(diào)整原則

軸系中心調(diào)整的目的是盡量恢復(fù)機(jī)組安裝、上次檢修時(shí)轉(zhuǎn)子與汽缸的位置，恢復(fù)軸系揚(yáng)度、合理分配各軸瓦負(fù)荷使各轉(zhuǎn)子連接后為一條光滑、連續(xù)的曲線，使轉(zhuǎn)子與汽缸、隔板保持同心，減小汽封間隙的調(diào)整量；針對(duì)軸系中心調(diào)整過(guò)程中可能出現(xiàn)的誤差，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)如下：

2.1 數(shù)據(jù)測(cè)量

2.1.1 軸系軸系揚(yáng)度測(cè)量

分別在全缸、半缸、對(duì)輪連接、對(duì)輪解體狀態(tài)，測(cè)量軸系揚(yáng)度，掌握軸系揚(yáng)度規(guī)律。

2.1.2 汽缸、油擋洼窩中心測(cè)量

分別在全缸、半缸，聯(lián)軸器連接、解體狀態(tài)，測(cè)量汽缸、油擋洼窩中心，掌握不同工作狀態(tài)下軸系中心的變化規(guī)律。

2.1.3 軸系中心測(cè)量

全缸、半缸狀態(tài)下，測(cè)量對(duì)輪中心，掌握全缸、半缸狀態(tài)下軸系中心的偏差中。

2.2 軸系中心調(diào)整原則

計(jì)算各軸瓦動(dòng)量與中心、張口變化比例關(guān)系，軸系中心調(diào)整總體為以修前各軸瓦運(yùn)行狀態(tài)為參考，結(jié)合軸系揚(yáng)度、汽缸、油擋洼窩中心及軸系中心，以“遠(yuǎn)調(diào)面、近調(diào)圓”為基礎(chǔ)，按照軸瓦動(dòng)量最少、合理分配各軸瓦載荷、盡量將軸系揚(yáng)度趨勢(shì)恢復(fù)到設(shè)計(jì)值為原則進(jìn)行調(diào)整。

2.3 軸瓦墊鐵配置原則

在檢修過(guò)程中，改變軸系中心主要通過(guò)改變軸頸標(biāo)高來(lái)實(shí)現(xiàn)的，軸頸標(biāo)高調(diào)整主要通過(guò)在下軸瓦墊鐵內(nèi)加減墊片或改變軸承箱位置；由于墊鐵具有一定的寬度，在配置墊鐵墊片時(shí)，若只按左右墊鐵與垂直墊鐵中心線夾角a進(jìn)行配置，容易導(dǎo)致墊鐵與軸承箱洼窩處出現(xiàn)虛腳、虛接觸現(xiàn)象(如圖1所示)，軸瓦墊鐵配置原則如下所示：

2.3.1 軸瓦垂直方向移動(dòng)

假設(shè)軸瓦向上移動(dòng)Y，則兩側(cè)、下部墊鐵內(nèi)需加墊片，如果僅按照夾角a進(jìn)行計(jì)算，則墊鐵A出容易出現(xiàn)虛腳，因此左右墊鐵配置墊片時(shí)應(yīng)考慮墊鐵弧度，最底部墊鐵由于最底部接觸不需考慮墊鐵弧度，左右側(cè)兩側(cè)墊鐵加墊應(yīng)為+Ycos(a-p),底部加墊+Y(如圖1所示)。

2.3.2 軸瓦水平方向移動(dòng)

假設(shè)軸瓦水平向左移動(dòng)X，如果僅按照夾角a進(jìn)行計(jì)算，右側(cè)墊鐵上部A側(cè)容易出現(xiàn)虛腳，左側(cè)墊鐵下部C容易出現(xiàn)虛腳，則墊片配置：左側(cè)-Xsin(a-p)，右側(cè)+Xsin(a+p)(如圖1所示)。

圖1 軸瓦墊鐵配置示意圖

3 方案簡(jiǎn)析

某電廠300 MW汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠制造，型式為亞臨界、一次中間再熱、兩缸兩排汽凝汽式濕冷汽輪機(jī)，汽輪發(fā)電機(jī)軸系由高中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子及勵(lì)磁機(jī)組成；另外，1、2號(hào)軸瓦軸承箱為落地軸承，3、4號(hào)軸瓦軸承箱坐落于低壓缸為落缸式軸承。在某次A修時(shí)發(fā)現(xiàn)中-低、低-發(fā)聯(lián)軸器中心偏差較大，結(jié)合修前機(jī)組運(yùn)行情況、軸系中心解體數(shù)據(jù)、軸系中心調(diào)整原則，制定軸系中心調(diào)整方案，簡(jiǎn)析如下：

3.1 修前機(jī)組運(yùn)行情況

以機(jī)組100%THA工況進(jìn)行參考，在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中除1瓦軸振偏大(最大140 um)，2號(hào)軸瓦相對(duì)于其他瓦溫度偏高(88 ℃)，其余各瓦軸振、瓦溫、回油溫度均處于優(yōu)良狀態(tài)，相關(guān)運(yùn)行參數(shù)如下：

3.1.1 機(jī)組振動(dòng)情況

1X/Y：140/92 um，2X/Y：42/31 um，3X/Y：22/19 um，4X/Y：34/27 um，5X/Y：24/27 um，6X/Y：28/25 um。

3.1.2 各軸瓦瓦溫/回油情況

1瓦：67/53 ℃，2瓦：88/49 ℃，3瓦：67/59 ℃，4瓦：71/50 ℃，5瓦：74/52 ℃，5瓦：76/54 ℃，6瓦：74/54 ℃。

3.2 軸系中心數(shù)據(jù)測(cè)量

根據(jù)軸系中心調(diào)整原則，軸系中心調(diào)整需測(cè)量全缸、半缸狀態(tài)下聯(lián)軸器中心、軸頸揚(yáng)度、油擋洼窩中心偏差，并繪制軸系中心示意圖(如圖二所示)，相關(guān)內(nèi)容如下：

(1)中-低聯(lián)軸器：全缸狀態(tài)：高中壓轉(zhuǎn)子偏低0.295 mm，高中壓轉(zhuǎn)子偏右0.015 mm下張口0.0875 mm，右張口0.0025 mm；半缸狀態(tài)：高中壓轉(zhuǎn)子偏低0.525 mm，高中壓轉(zhuǎn)子偏左0.025 mm，下張口0.1525 mm，左張口0.0175 mm(設(shè)計(jì)值：高中壓轉(zhuǎn)子偏低0.36-0.40 mm，左右偏差 0±0.02 mm，下張口0.04-0.06 mm，左右張 ≤0.03 mm)；

(2)低-發(fā)聯(lián)軸器：全缸狀態(tài)：低壓轉(zhuǎn)子偏低0.305 mm，低壓轉(zhuǎn)子偏左0.095 mm，下張口0.075 mm，左張口：0.015 mm；半缸狀態(tài)：低壓轉(zhuǎn)子偏低0.175 mm，低壓轉(zhuǎn)子偏左0.025 mm，下張口0.1175 mm，左張口0.0175 mm(設(shè)計(jì)值：低壓轉(zhuǎn)子偏低 0.10-0.14 mm，左右偏差0±0.02 mm，下張口0.01-0.02 mm，左右張口≤0.03 mm)；

圖2 軸系中心示意圖

3.3 軸系中心方案確定

3.3.1 軸系中心方案制定

該電廠300 MW汽輪發(fā)電機(jī)軸系中心方案制定總體思路主要依據(jù)：降低對(duì)主油泵洼窩中心的影響、盡量減少各軸瓦的的調(diào)整量、恢復(fù)各軸頸揚(yáng)度的趨勢(shì)，分別制定3種方案，并計(jì)算各個(gè)方案對(duì)軸頸揚(yáng)度、油擋洼窩中心的影響，見(jiàn)表1。

表1 軸系方案的制定 (單位：mm)

表2 調(diào)整后各軸頸揚(yáng)度的變化 (單位：mm/m)

表3 調(diào)整后各油擋洼窩中心偏差變化 (單位：mm)

備注：水平偏差“+”代表中心偏右，反之偏左；垂直偏差“+”代表中心偏上，反之偏下。

3.3.2 最優(yōu)方案選擇

按照以上方案調(diào)整，軸系中心均能滿足設(shè)計(jì)值要求，調(diào)整后軸系揚(yáng)度與設(shè)計(jì)中趨勢(shì)保持一致，但方案3最接近設(shè)計(jì)值揚(yáng)度；另外，考慮到2號(hào)軸瓦瓦溫相對(duì)于其他軸瓦溫度高，該方案可以降低2號(hào)軸瓦負(fù)荷，有利于機(jī)組后續(xù)安全、穩(wěn)定運(yùn)行；因此，確定方案3為最終調(diào)整方案；各方案優(yōu)缺點(diǎn)如下：

(1)方案1優(yōu)點(diǎn)：1號(hào)軸瓦保持不動(dòng)，對(duì)主油泵洼窩中心影響較小，2、3號(hào)軸瓦調(diào)整量較小，有利于后續(xù)檢修工作的開(kāi)展，但對(duì)降低2瓦載荷、恢復(fù)軸系揚(yáng)度影響不大；

(2)方案2優(yōu)點(diǎn)：3、4號(hào)軸瓦不做調(diào)整，有利于后續(xù)低壓缸工作的進(jìn)行，但1號(hào)軸瓦調(diào)整量較大，對(duì)主油泵洼窩中心影響較大，不利于后續(xù)高中壓缸檢修工作的開(kāi)展；

(3)方案3優(yōu)點(diǎn)：4號(hào)軸瓦不動(dòng)、3號(hào)軸瓦動(dòng)量較小，有利于低壓缸后續(xù)檢修工作；且該方案可以降低1號(hào)軸瓦揚(yáng)度，使揚(yáng)度更接近設(shè)計(jì)值；同時(shí)，可兼顧降低2瓦載荷。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文圍繞軸系不對(duì)中的危害、軸系找中心原則、墊鐵配置原則并結(jié)合某電廠軸系中心調(diào)整方案對(duì)軸系找中方案進(jìn)行簡(jiǎn)析；在機(jī)組運(yùn)行中，軸系不對(duì)中是機(jī)組冷態(tài)檢修、熱態(tài)運(yùn)行的綜合體現(xiàn)；因此，根據(jù)機(jī)組運(yùn)行情況合理制定軸系調(diào)整方案是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)；除此之外，對(duì)軸系調(diào)整過(guò)程中誤差管控也是不可或缺的環(huán)節(jié)。