孫鵬浩

華能應(yīng)城熱電有限責(zé)任公司，中國·湖北 孝感 432406

1 引言

可傾瓦軸承也叫自動(dòng)調(diào)整中心式軸承。瓦塊可以在支撐點(diǎn)上自由傾斜，在油膜作用下，每個(gè)瓦塊可以單獨(dú)自由地調(diào)整位置，以適應(yīng)軸承轉(zhuǎn)速、軸承負(fù)載等動(dòng)態(tài)條件的變化，在軸徑周圍形成多油楔。如果忽略瓦塊慣性、支點(diǎn)摩擦及油膜剪切內(nèi)摩擦力等影響，可以認(rèn)為這種軸瓦每一瓦塊的油膜作用力均通過軸徑中心。因沒有可引起軸心滑動(dòng)的分力，這種軸承具有極高的制動(dòng)性，且當(dāng)外部發(fā)生變化使軸徑中心瞬時(shí)離開平衡位置時(shí)，瓦塊可以繞支點(diǎn)偏轉(zhuǎn)自動(dòng)調(diào)整到平衡位置，能有效避免油膜自激振蕩及徑向振蕩，對(duì)于不平衡振動(dòng)有較好的限制作用。

可傾瓦軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜、軸承摩擦損失小、安裝檢修工藝較高，合理的測(cè)量方法以及檢修工藝對(duì)軸瓦穩(wěn)定性具有重要意義。汽輪機(jī)軸瓦穩(wěn)定性中可傾瓦最好，橢圓瓦、三油楔軸承、圓筒瓦依次次之[1]。

2 五塊可傾瓦軸承

五塊可傾瓦軸承具有上二下三、上三下二兩種布置方法。上三下二的布置方式，主要載荷會(huì)由下面兩瓦塊承受，且下面兩塊瓦預(yù)負(fù)荷相同，同時(shí)抑制轉(zhuǎn)子，穩(wěn)定性與承載能力會(huì)提高，上三下二布置方式如圖1所示。

圖1 五瓦塊軸承結(jié)構(gòu)圖

此種可傾瓦軸承采用BHW軸承，可傾瓦塊背弧圓柱銷及圓柱銷內(nèi)孔在公切圓2/3弧度位置處，可傾瓦塊在自由狀態(tài)下以圓柱銷為支點(diǎn)可以多方向活動(dòng)，其圓柱銷作用是為了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子沖轉(zhuǎn)時(shí)行成油膜而作為支點(diǎn)方便可傾瓦塊靈活活動(dòng)，并非瓦塊支撐受力面。瓦塊支撐受力面在瓦背弧1/3處。瓦塊示意圖如圖2所示。

圖2 可傾瓦塊背弧位置示意圖

五塊可傾瓦軸承可應(yīng)用于無盤車裝置的給水泵汽輪機(jī)，在給水泵汽輪機(jī)冷、熱態(tài)啟動(dòng)升速過程中，瓦塊與軸之間充滿油膜，可承受177r/min的速度變化值，便于撓性轉(zhuǎn)子快速通過一階臨界轉(zhuǎn)速。圓柱銷的存在，對(duì)軸瓦間隙的測(cè)量造成一定影響。軸瓦間隙是五個(gè)軸瓦的公切內(nèi)圓直徑與主軸直徑之差。徑向間隙的設(shè)計(jì)要求應(yīng)為D1＜D＜D2，D1、D2為設(shè)計(jì)徑向間隙的下、上限值，D為實(shí)際徑向間隙值。

某給水泵汽輪機(jī)φ150徑向可傾瓦軸承采用此型軸承，因檢修過程中圖紙缺少可靠性數(shù)據(jù)而引起檢修工藝偏差，造成軸瓦瓦溫高，限制機(jī)組運(yùn)行出力。為保證運(yùn)行系統(tǒng)應(yīng)具有的功能或固有的可靠性為目標(biāo)，對(duì)組成系統(tǒng)的設(shè)備維修需求進(jìn)行分析和決策，確定維修方式重新對(duì)軸瓦進(jìn)行檢修，最終恢復(fù)設(shè)備健康狀態(tài)。軸瓦瓦溫見表1。

表1 軸瓦溫度表

3 測(cè)量方法與檢修工藝

3.1 測(cè)量方法

可傾瓦軸承軸瓦間隙的測(cè)量方法有壓鉛絲法、抬軸法、抬瓦法、測(cè)量法、假軸法。主要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用廣泛的壓鉛絲法進(jìn)行研究。

上三下二結(jié)構(gòu)形式的可傾瓦，在用壓鉛絲方法測(cè)量軸瓦間隙時(shí)，兩個(gè)下瓦塊作為支撐受力面，軸頸并非完全壓在下瓦塊公切圓上，下瓦瓦塊以定位銷作為支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，軸頸會(huì)進(jìn)一步下沉，直至轉(zhuǎn)子與下瓦塊重新達(dá)到靜平衡。此時(shí)采用壓鉛絲法所測(cè)量鉛絲厚度的讀數(shù)值大于徑向間隙的實(shí)際值。在采用此方法時(shí)鉛絲厚度應(yīng)符合以下公式：

式中，α——瓦塊公切圓中心線與軸頸中心的夾角；D鉛絲——鉛絲厚度的平均值。

五瓦塊可傾瓦α=36°，即1.1D1＜D鉛絲＜1.1D2。

此種類型可傾瓦在進(jìn)行間隙測(cè)量時(shí)要注意以下事項(xiàng)：

①軸承安裝體壓蓋螺栓要對(duì)稱均勻上緊，軸承安裝體中分面用0.05mm塞尺檢查應(yīng)無間隙，鉛絲測(cè)量位置宜為瓦塊公切圓中心線位置處，并取其平均值。以減少瓦塊轉(zhuǎn)動(dòng)而造成的讀數(shù)誤差。

②所選用的鉛絲要注意硬度、鉛絲直徑與鉛絲的擺放位置，避免因擺放的鉛絲硬度過大造成變形量過小而影響測(cè)量數(shù)據(jù)。

③壓鉛絲測(cè)量值與頂部間隙真實(shí)值之比是一個(gè)與軸徑無關(guān)的常數(shù)，僅與可傾瓦塊數(shù)有關(guān)，即與α有關(guān)。

④測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，要由同一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的人采用同一個(gè)螺旋千分尺進(jìn)行測(cè)量，以減少測(cè)量誤差。測(cè)量前要確保量具的準(zhǔn)確性。

⑤測(cè)量軸承壓蓋與軸承體緊力時(shí)不得與測(cè)量軸瓦間隙同時(shí)進(jìn)行。

⑥此軸承安裝體與軸承之間的配合為H7/h6，φ240H7/h6的配合間隙為0～0.075mm，該配合間隙為軸承安裝體與軸承機(jī)械生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的間隙，可采用涂紅丹方法驗(yàn)證是否存該間隙值。同時(shí)，在測(cè)量軸承壓蓋與軸承體緊力時(shí)要將軸承安裝體與軸承之間的配合間隙考慮在內(nèi)。示意圖如圖3所示。

圖3 五瓦塊軸承配合間隙圖

⑦最終調(diào)整軸瓦頂部間隙時(shí)要將軸、軸承、軸承安裝體、軸承壓蓋之間幾組數(shù)據(jù)綜合分析考慮。從而在源頭上解決軸振大，瓦溫高等影響機(jī)組出力問題。

⑧瓦溫高原因。此軸承安裝設(shè)計(jì)參數(shù)為頂部間隙0.27～0.335mm；軸承安裝體與軸承配合間隙0～0.075mm；軸承壓蓋與軸承體過盈配合，緊力為0.03～0.05mm。修前因圖紙資料中沒有給出軸承安裝體與軸承的配合間隙，測(cè)得軸瓦頂部間隙0.33mm，壓蓋緊力0.05mm。此種配合間隙下在機(jī)組負(fù)荷237.9MW時(shí)，給水泵汽輪機(jī)軸瓦溫度達(dá)到93.3℃，軸瓦溫度高限制了機(jī)組的運(yùn)行出力。其軸瓦溫度高原因系由于因忽略軸承安裝體與軸承的配合間隙，考慮測(cè)量緊力時(shí)軸承安裝體的變形量對(duì)軸瓦頂部間隙造成的影響，實(shí)際頂部間隙約為0.22mm，頂部間隙過小是造成瓦溫高的主要原因。修后在測(cè)量軸承安裝體與軸承配合間隙時(shí)，制作合適尺寸的不銹鋼墊片放在軸徑正上方，相當(dāng)于增加軸承剛性，減少軸瓦變形。最終經(jīng)調(diào)整使軸瓦頂部間隙在0.28～0.31mm之間，機(jī)組負(fù)荷353MW時(shí)，給水泵汽輪機(jī)軸瓦溫度最高83℃，有效地降低了軸瓦溫度，提高了機(jī)組運(yùn)行可靠性。

3.2 檢修工藝

可傾瓦塊在設(shè)計(jì)和制造時(shí)，具有較高的精度和表面光潔度，瓦塊在加工完畢后，瓦塊內(nèi)徑表面不允許有任何大的修刮或挫削，以保持瓦面與軸徑能形成良好的均勻接觸面，達(dá)到理想的使用效果。若在運(yùn)行中因潤(rùn)滑油系統(tǒng)故障造成軸瓦烏金面過熱磨損或?yàn)踅鹈孢^熱熔化堆積而露出金屬瓦胎并與轉(zhuǎn)子軸徑發(fā)生干磨等事項(xiàng)。應(yīng)做如下事項(xiàng)[2]：

①檢修時(shí)應(yīng)檢查每一個(gè)瓦塊的磨損情況，用千分尺測(cè)量瓦塊中心厚度，如瓦塊厚度不均，則說明有磨損，瓦塊厚度允許偏差為0.03mm。

②若發(fā)現(xiàn)烏金磨損較嚴(yán)重，應(yīng)更換原廠可傾瓦塊，這樣可以確保瓦塊內(nèi)表面烏金符合質(zhì)量要求，同時(shí)確保瓦塊的靈活性，結(jié)構(gòu)上同時(shí)保證瓦塊的自由擺動(dòng)，確保其瓦塊靈活性。更換的新瓦塊應(yīng)用著色法檢查烏金承力面，應(yīng)無夾渣、氣孔、凹坑、裂紋等缺陷，用超聲波檢查可傾瓦塊無脫胎。

③制作一根假軸，假軸直徑取為轉(zhuǎn)子軸徑與頂部間隙下限值之和。舉例說明，如φ150的軸徑、頂部間隙0.27～0.335mm，則假軸直徑φ150.27mm。將瓦塊放在假軸上進(jìn)行紅丹檢查，瓦塊上接觸面積應(yīng)達(dá)75%以上并均勻分布無傾斜。將軸承與假軸進(jìn)行組合裝配，軸承安裝體中分面0.05mm塞尺不入，轉(zhuǎn)動(dòng)假軸，對(duì)瓦塊進(jìn)行紅丹檢查。若瓦塊接觸面積達(dá)到75%，此瓦的間隙即在設(shè)計(jì)值標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。采用假軸可以減少反復(fù)翻瓦扣瓦的工作量，并能減少因測(cè)量、變形及其他因素引起的間隙誤差，保證檢修質(zhì)量、縮短檢修時(shí)間、提高工作效率。

4 RCM可靠性管理

國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB-1378A—2007《裝備以可靠性為中心的維修分析》中，RCM定義為：按照以最少的維修資源消耗保持裝備固有可靠性水平和安全性的原則，應(yīng)用邏輯決斷的方法確定裝備預(yù)防性維修要求的過程。要達(dá)到以下目標(biāo)：保持裝備固有可靠性水平和安全性；確保當(dāng)裝備的安全性和可靠性水平下降時(shí)能使其恢復(fù)到固有水平；對(duì)固有可靠性水平不能滿足需要的部件，為改進(jìn)設(shè)計(jì)提供必要的信息[3]。

通過監(jiān)測(cè)位置、監(jiān)測(cè)內(nèi)容、監(jiān)測(cè)周期、監(jiān)測(cè)方法、監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)等狀態(tài)監(jiān)測(cè)的不斷優(yōu)化，采集設(shè)備運(yùn)行過程的狀態(tài)信息，篩選出反映設(shè)備故障存在的潛在性信號(hào)，提高檢修人員分析故障的能力，逐步將檢修方式從事后檢修、計(jì)劃?rùn)z修、預(yù)知檢修轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)檢修。如在開機(jī)過程中加強(qiáng)對(duì)檢修過的給水泵汽輪機(jī)軸瓦溫度監(jiān)測(cè)頻率，雖然在機(jī)組負(fù)荷237.9MW時(shí)其軸瓦溫度為93.3℃，小于報(bào)警值95℃，沒有立即影響整個(gè)機(jī)組的安全，但對(duì)機(jī)組安全存在較大威脅，控制機(jī)組出力在250MW，避免高負(fù)荷運(yùn)行瓦溫過高。利用調(diào)停期間，對(duì)軸瓦進(jìn)行復(fù)修，使機(jī)組出力恢復(fù)至350MW，提高了設(shè)備的可靠性和安全性，增強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)效益。

狀態(tài)檢修應(yīng)杜絕“多維修，多保養(yǎng)，多多益善”這種檢修理念，著手于在保證安全生產(chǎn)安全性和設(shè)備可靠性的條件下，采取科學(xué)的檢修方法，降低日常維護(hù)工作量，提高資產(chǎn)的使用率。

5 結(jié)語

可傾瓦軸承安裝質(zhì)量關(guān)系到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，軸承金屬溫度高不僅會(huì)造成軸瓦表面烏金部分磨損，而且會(huì)引起汽輪發(fā)電機(jī)組損壞等嚴(yán)重后果。檢修過程中對(duì)設(shè)備認(rèn)知的熟悉程度、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確性，測(cè)量過程中消除變形誤差，正確的檢修工藝將有效地解決軸振大、瓦溫高等問題。論文對(duì)五塊可傾瓦軸承測(cè)量所采用的壓鉛絲方法已在實(shí)際生產(chǎn)中得到證實(shí)與應(yīng)用，有針對(duì)性的檢修處理措施是保證機(jī)組運(yùn)行可靠性的必要途徑。