(大唐國際托克托發(fā)電有限責任公司，托克托 010206)

0 引 言

汽輪發(fā)電機是火力發(fā)電廠中最重要的轉(zhuǎn)動設(shè)備，機組的安全、健康運行是設(shè)計、安裝、檢修的綜合反應(yīng)；軸系對中情況直接關(guān)系著機組安全運行，軸系不對中對軸瓦負荷分配、汽封塊間隙調(diào)整有直接影響，甚至導(dǎo)致動靜摩擦、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)電機運行情況，結(jié)合軸系中心數(shù)據(jù)、油擋洼窩中心、軸系揚度、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，為機組檢修提供依據(jù)。

1 軸系不對中的危害

軸系不對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)子不對中包括聯(lián)軸器不對中和軸承不對中，其中聯(lián)軸器不對中包括平行不對中、偏角不對中以及平行偏角三種形式；軸系不對中主要的危害如下[1-3]：

1.1 軸系振動異常

軸系不對中使兩聯(lián)軸器連接后產(chǎn)生附加彎矩、剪切力，轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生附加的交變應(yīng)力，使轉(zhuǎn)子發(fā)生異常振動；在運行過程中，振動以1X、2X為主，且軸系不對中越嚴重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，渦動方向為正向。

1.2 軸系失穩(wěn)

軸系不對中使轉(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，機組變工況運行時產(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)子振動以0.5X或接近轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速頻率；另外，軸系不對中造成聯(lián)軸器兩側(cè)軸承負荷發(fā)生變化、嚴重時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)生半速渦動或油膜振蕩，振動頻率與汽流激振類似。

1.3 動靜摩擦

軸系不對中造成的動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)可得對輪連接后高壓側(cè)端部軸封下半間隙趨勢減小、中壓側(cè)端部軸封上半間隙趨勢減小；因此，轉(zhuǎn)子原始不平衡力與軸系不對中導(dǎo)致的激振力疊加導(dǎo)致轉(zhuǎn)子振動位移的幅值增大、高中壓側(cè)端部汽封間隙的減小，最終導(dǎo)致發(fā)生動靜碰磨；其振動頻率一般以1X為主，摩擦較為劇烈時可激發(fā)出多倍頻振動，振動波形圖為削波形狀。

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)機組安裝、上次檢修時轉(zhuǎn)子與汽缸的位置，恢復(fù)軸系揚度、合理分配各軸瓦負荷使各轉(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；針對軸系中心調(diào)整過程中可能出現(xiàn)的誤差，總結(jié)經(jīng)驗如下：

2.1 數(shù)據(jù)測量

2.1.1 軸系軸系揚度測量

分別在全缸、半缸、對輪連接、對輪解體狀態(tài)，測量軸系揚度，掌握軸系揚度規(guī)律。

2.1.2 汽缸、油擋洼窩中心測量

分別在全缸、半缸，聯(lián)軸器連接、解體狀態(tài)，測量汽缸、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 軸系中心測量

全缸、半缸狀態(tài)下，測量對輪中心，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

計算各軸瓦動量與中心、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行狀態(tài)為參考，結(jié)合軸系揚度、汽缸、油擋洼窩中心及軸系中心，以“遠調(diào)面、近調(diào)圓”為基礎(chǔ)，按照軸瓦動量最少、合理分配各軸瓦載荷、盡量將軸系揚度趨勢恢復(fù)到設(shè)計值為原則進行調(diào)整。

2.3 軸瓦墊鐵配置原則

在檢修過程中，改變軸系中心主要通過改變軸頸標高來實現(xiàn)的，軸頸標高調(diào)整主要通過在下軸瓦墊鐵內(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，若只按左右墊鐵與垂直墊鐵中心線夾角a進行配置，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

假設(shè)軸瓦向上移動Y，則兩側(cè)、下部墊鐵內(nèi)需加墊片，如果僅按照夾角a進行計算，則墊鐵A出容易出現(xiàn)虛腳，因此左右墊鐵配置墊片時應(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

假設(shè)軸瓦水平向左移動X，如果僅按照夾角a進行計算，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 方案簡析

某電廠300 MW汽輪機為東方汽輪機廠制造，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，汽輪發(fā)電機軸系由高中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機轉(zhuǎn)子及勵磁機組成；另外，1、2號軸瓦軸承箱為落地軸承，3、4號軸瓦軸承箱坐落于低壓缸為落缸式軸承。在某次A修時發(fā)現(xiàn)中-低、低-發(fā)聯(lián)軸器中心偏差較大，結(jié)合修前機組運行情況、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，簡析如下：

3.1 修前機組運行情況

以機組100%THA工況進行參考，在機組運行過程中除1瓦軸振偏大(最大140 um)，2號軸瓦相對于其他瓦溫度偏高(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)運行參數(shù)如下：

3.1.1 機組振動情況

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)測量

根據(jù)軸系中心調(diào)整原則，軸系中心調(diào)整需測量全缸、半缸狀態(tài)下聯(lián)軸器中心、軸頸揚度、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)電機軸系中心方案制定總體思路主要依據(jù)：降低對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)各軸頸揚度的趨勢，分別制定3種方案，并計算各個方案對軸頸揚度、油擋洼窩中心的影響，見表1。

表1 軸系方案的制定 (單位：mm)

表2 調(diào)整后各軸頸揚度的變化 (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)計值要求，調(diào)整后軸系揚度與設(shè)計中趨勢保持一致，但方案3最接近設(shè)計值揚度；另外，考慮到2號軸瓦瓦溫相對于其他軸瓦溫度高，該方案可以降低2號軸瓦負荷，有利于機組后續(xù)安全、穩(wěn)定運行；因此，確定方案3為最終調(diào)整方案；各方案優(yōu)缺點如下：

(1)方案1優(yōu)點：1號軸瓦保持不動，對主油泵洼窩中心影響較小，2、3號軸瓦調(diào)整量較小，有利于后續(xù)檢修工作的開展，但對降低2瓦載荷、恢復(fù)軸系揚度影響不大；

(2)方案2優(yōu)點：3、4號軸瓦不做調(diào)整，有利于后續(xù)低壓缸工作的進行，但1號軸瓦調(diào)整量較大，對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展；

(3)方案3優(yōu)點：4號軸瓦不動、3號軸瓦動量較小，有利于低壓缸后續(xù)檢修工作；且該方案可以降低1號軸瓦揚度，使揚度更接近設(shè)計值；同時，可兼顧降低2瓦載荷。

4 結(jié)束語

本文圍繞軸系不對中的危害、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)整方案對軸系找中方案進行簡析；在機組運行中，軸系不對中是機組冷態(tài)檢修、熱態(tài)運行的綜合體現(xiàn)；因此，根據(jù)機組運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，對軸系調(diào)整過程中誤差管控也是不可或缺的環(huán)節(jié)。