汽轮机本体检修_湘电集团有限公司_湘潭电机股从限公司

汽轮机本体检修要点
汽轮机设备随着运行时间的增长会逐渐老化.磨损,变形,锈蚀等现象逐渐严重,降低设备出力.某些设备因为设计,材质,制造安装工艺存在缺陷,或运行维护不当,老化过程会加快,在正常寿命期内发生这样那样的故障而被迫退出运行,甚至造成严重后果.因此,及时对设备进行检查修理,始终保持其良好的健康状态,是保证电厂安全经济运行的重要技术环节.
正确的零部件材质和优良的检修工艺是设备检修质量的关键,而科学的检修管理则是质量,工期,低耗的保证.根据我厂检修任务外包给专业公司的管理体制,本节不涉及管理层面和检修工艺的叙述,只介绍运行人员必须了解的关于设备检修的知识,即设备常见的损坏形式,检修的方法,重要的操作,以及检修质量验收标准.
需要说明的是,设备检修的一般程序不外乎解体清理,检查消缺,装复调试几个步骤.根据本教材的性质和任务,编者将重点放在检修方法和质量验收标准上,对解体清理和装复等工序不作赘述.验收标准摘自《火电施工质量检验及评定标准》汽机篇,中华人民共和国电力工业部1998年发布实施.(下文中简称《标准》)
一,汽缸
汽缸损伤主要以结合面漏汽和裂纹两种形式出现.
导致汽缸结合面漏汽的原因很多.从根本上讲源于它的变形,法兰螺栓紧力松弛或预紧力不足,结合面涂料质量不良也会导致漏汽.小的漏汽通道一旦生成,在高速汽流的冲刷下,通道面积和漏汽量将逐渐增大.涂料质量问题较易处理;加大法兰螺栓预紧力或更换螺栓则应慎重行事,经过严格的论证核算和主管批准方能实施.
汽缸是一个几何形状十分复杂的大型部件.铸造汽缸如高,中压缸的变形可因铸件人工时效不足,铸造应力在运行中逐渐释放而发生,也可因其支承负荷不均匀或进,抽汽管道的作用等外力因素引起.焊接汽缸如低压缸刚性较差,更容易变形,但因缸内,外压差甚小,结合面漏汽问题比较容易处理.对于低压转子的轴承座落在排汽缸上的机组,低压缸变形往往是引起轴系用振动的重要原因之一.
汽缸的裂纹主要是由其自身的缺陷如微裂纹,气孔,夹渣等,或铸造,焊接应力未能完全消除,在多次低周循环热应力作用下发生的.如不及时发现处理,裂纹将随运行时间的增长而扩展,造成严重后果.
1,汽缸结合面漏汽的处理
(1)确定汽缸是否变形及间隙的部位和大小
紧三分之一法兰螺栓检查结合面的严密性.如果间隙分布较均匀,则应优先考虑螺栓紧力和涂料质量问题.如果间隙只出现在局部,则应标记间隙的部位,吊开上缸,清净结合面,用长平尺和塞尺或深度尺,在下缸结合面上特别是有标记的那一段仔细测量,以确定平尺与法兰平面之间隙的形状和大小,如图2-64所示.
用长平尺和塞尺测量下缸法兰平面可能出现两种情况:一是间隙均匀且成规律性分
布,如沿轴向两端小中间大(反映下缸静垂弧),则可肯定结合面间隙是由上缸的变形造成的;二是确实存在局部凸凹,此时应作好间隙的图形和尺寸记录.在前种情况下,只需处理上缸法兰平面的变形.无论一二种情况,都应将上缸翻转清净,作与下缸同样的测量和记录.
(2)确定法兰平面变形的处理方法
对上述测量记录进行分析.对于变形大因而间隙面隙大的汽缸,应进行结合面研刮;
对于局部变形或凹坑较深的法兰平面,一般采用先刷镀或喷涂,然后研刮的办法处理.
(3)法兰结合面的研刮
先用长平尺或大平板和刮刀对上缸法兰结合面进行研刮,直到该平面符合质量标准,再以合格的上法兰平面为基准对下缸法兰平面进行研刮.方法简介如下:
在下缸法兰结合面上均匀地涂一层很薄的红丹,扣上缸并小距离来回拖动,让上下法兰面对研.吊开上缸,根据着色情况修制下法兰面上的高点.当应刮去的金属厚度>0.2mm时,可先用抛光机或平面打磨机打磨,并用平尺跟踪检查间隙变化,然后用细油石将打磨过的表面磨光洁,清净表面,再用上缸法兰进行着色研磨,直到凸点刮平,间隙消失.
研磨质量标准:任取的1cm2平面内有1～2个红丹斑点且无沟痕等损伤即为合格.
(4)结合面法兰刷镀
刷镀也称涂镀,系应用电镀原理和电焊工艺在法兰面上涂镀一薄层金属.该法简单易行,质量可靠,适用于面积不大而凹坑较深的平面修理,镀层厚度可在0.001～1.5mm范围内根据平面变形情况控制.涂镀后的结合面仍需进行研刮,以修去凸出点,故涂镀层应比原法兰平面高出0.01～0.02mm.后续工序及要求与(3)所述相同.
刷镀已广泛用于汽缸结合面的修复,但需有专用设备并由专业人员操作才能实行.
(5)结合面法兰喷涂
喷涂是利用专用喷枪喷出的高温气体,将置于其中的金属丝熔化并吹成雾状,喷涂于经过特殊处理的法兰面凹入部位.这种工艺的特点是汽缸受热量少,不会发生变形,涂层与法兰面结合紧密且具有一定孔隙度,利于压实密封.
喷涂前,划定的法兰面应清除杂质,油污和氧化层,再进行电火花拉毛处理,将该处表面拉成粗糙的毛面,以便涂层与法兰母材金属的牢固结合.喷涂后按(3)所述方法研刮法兰结合面.由于涂层的密度为其材料本身的85～95%,故喷涂面最终应高于原法兰平面0.03～0.05mm,以便压实后保持结合面的严密性.
喷涂工作有相当的技术难度,故也应由有专门经验的人员进行.
(6)加焊密封带
当间隙面积不大,有较明显的汽流痕迹时,可在与漏汽流垂直的方向用电焊堆成一条或两条宽约8～10mm的密封带,连接间隙图形的两边,修平后进行研刮.完工后扣空缸检查应无间隙.此法简单易行,但需慎重行事,以防施得操作不当产生裂纹.当汽缸材料为合金钢时更应注意采取必要的防范措施.
(7)在间隙部位垫钢丝布或在涂料中加铁粉.此法仅适用于缸内外压差不大(如中,低压缸)间隙小于0.1mm,且变形面积不大的结合面漏汽处理.
(8)在发电任务紧,不允许长时间停机等特殊情况下,作为应急措施,可在漏汽段的结合面上,下汽缸之间施一薄层密封焊.不得不采用此方法时,也需慎重并得到有关领导的批准.
(9)汽缸结合面检修验收标准
验收方法:未加结合面涂料时,按冷紧要求紧固1/3螺栓,用塞尺检查.
合格标准:
①高压缸:0.03mm塞尺自内外两侧检查均不得塞入.
②中压缸:0.05mm塞尺自内外两侧检查,一般不得塞入;个别塞入部分不得超过汽缸法兰密封宽度的1/3.
③低压缸:0.05mm塞尺不得塞通;在法兰同一断面处,从内外两侧塞入长度总和不得超过汽缸法兰宽度的1/3.
高中压和低压内缸及其中的静叶环,持环,分流环等的中分面间隙要求可查阅《标准》.
2,汽缸裂纹的处理
汽缸裂纹多出现在下列部位:
截面积突变处,如调节级汽室内外,抽汽口周围,静叶槽等;
汽缸内外拐角过渡区及机器出厂前的原补焊区;
汽缸的各结合面.
(1)汽缸裂纹的检查和鉴定
首先凭肉眼和放大镜对疑似区进行外观检查.发现裂纹后,将其周围约100毫米范围的表面打磨光洁,用探伤仪器确定裂纹的边界,再用钻孔法或测深仪确定裂纹的深度.
对较大或较深的裂纹及出现裂纹的原补焊区,还应进行酸浸和进一步的仪器检查,以确定裂纹有无扩展,裂纹区内有无气孔,夹渣等隐蔽缺陷.必要时还可采用金相分析,光谱分析,硬度测量等方法对裂纹及其附近区域,原补焊区,热影响区作裂纹和母材的性质鉴定.
(2)确定裂纹处理方案
根据检查鉴定结果,对不同的裂纹情况可采用不同的处理方案:
深度小于壁厚五分之一的小裂纹,可以不补焊焊,但必须在裂纹两端钻比裂纹深度深3～5mm的止延孔,防止裂纹扩展;
深度小于壁厚三分之一且经缸壁强度核算保证安全的裂纹,也可不补焊,但必须用砂轮机将裂纹全部打磨干净,并经酸浸检验或仪器探测,确认其完全消除.打磨出的凹槽两端和底部必须是光洁的圆弧过渡,不留任何应力集中隐患.
汽缸内加强筋和定位键的焊缝裂纹,铸造连接部的裂纹,凡深度大于5mm的,必须进行开槽补焊;深度小于5mm的可以不补焊,但必须用砂轮机打磨干净,如前文所述.
(3)汽缸裂纹的补焊
补焊方法有两种:热焊和冷焊.
热焊需要对汽缸补焊部位进行工频感应加热,施焊,锤击,跟踪回火三道工序紧凑衔接,完成一层焊缝.冷焊则可连续施焊.热焊工作量大,技术要求高,工时也较长,但焊接质量好,易于控制,适用于裂纹较深,补焊量大的情况;冷焊可在常温下进行,工艺简单,工作量小,只要方法正确,操作得当,也可得到满意效果,适用于裂纹较小的情况.
①开槽打坡口
不论热焊冷焊,都应先在裂纹处开槽并打出坡口.先在裂纹两端沿其深度方向钻孔,然后沿裂纹在母材上加工出如图2-65所示的带坡口的槽.
图2-65 供补焊的槽和坡口
a-条形槽横断面;b-条形槽纵断面;c-方形槽横断面;d-原补焊区裂纹开槽长度
图中 α1=α3=10°～15° α2≮30°
R1=R3=5～7mm R2≮5mm
规范的槽和坡口是保证补焊质量的重要条件,切不可轻视.
②热焊
用工频感应加热保持焊接工作始终在300℃的高温下进行.施焊前,用头号火嘴中性火焰预热槽底母材,然后按连续施焊,锤击焊缝,跟踪回火三个工序不间断地进行,直至将槽道填平.焊条材质必须与母材适配,焊接电流不宜过大,每焊完一层都应仔细清理检查焊道表面.
用碱性碳钢焊条在槽道焊缝表面敷焊一层厚度为3～4mm的表面退火层,锤击焊缝周围,并对焊缝及其两侧热影响区进行跟踪回火.
补焊完后,仍需在300℃左右对焊接区加热4个小时才能切断工频感应电源,然后在不拆除保温的情况下自然冷却.待补焊区温度降至室温时,用砂轮将退火层彻底打磨干净,然后用砂布将焊缝及其周围打磨光.
③冷焊
用头号火嘴将槽道局部预热到150～170℃,然后在槽底及其四周敷焊一层厚度约5mm的不会淬火的奥氏体铜合金作为过渡层,不破药皮立即保温.待其冷却至室温后,清理药皮并仔细检查,确认无裂纹后即可进行槽道补焊.
以后的焊接工作都应在室温下进行,母材温度应低于70℃(手可耐受),如温度过高,可采用间断施焊法.焊缝只需略高于缸体表面,与母材的过渡应当平滑,不能有咬边.
补焊工作全部结束,清理完毕后,应对焊缝和补焊区作全面的质量检查,主要内容有:
外观检查和仪器探测:不允许裂纹,气孔,夹渣,咬边,未焊透等缺陷存在.
补焊区及周围金属硬度应低于HB300,其金相组织不应有马氏体和贝氏体.
汽缸不应有明显的残余变形.
3,汽缸水平测量和负荷分配
汽缸水平测量是在空缸状态下,用合象水平仪在下缸法兰结合面的特定位置(刻有明显的仪器位置标志,每次测量时仪器都应放置在那些标志内)上,测量汽缸的纵,横向水平值,并与上次大修后同一点的记录比较,以便发现缺陷,消除陷患.
汽缸负荷分配则是实测汽缸前后左右四个猫爪施加给相应猫爪横销的负荷,或汽缸施加给猫爪横销/台板的负荷,并根测量值调整猫爪工作垫块的厚度,使汽缸重量均匀地分配在它的支承上.
负荷分配应按制造厂规定的方式进行,通常有测力计法,猫爪垂弧法和猫爪抬差法.(后两者实质上是同一种方法.)负荷测量时是空缸还是实缸由制造厂规定.
负荷分配的值应符合设计要求.一般规定:采用测力计法时,汽缸中心线两侧对称位置的负荷差应不大于两侧平均负荷的5%;采用猫爪垂弧法时,汽缸中心线两侧对称位置的垂弧值差不大于0.10mm.
二,喷嘴,静叶环,静叶持环
喷嘴和静叶环的常见缺陷有下列几种:
汽道的积垢和高温部分的氧化;
静叶损伤,如裂纹,卷边,缺口;
焊缝,铸件裂纹,连接松动;
静叶环结合面漏汽;
静叶环变形;
静叶环中心变动,等等.
这些缺陷,大多可通过检修消除或改善.但当汽机发生过动静磨擦,静叶环出汽边整圈磨损严重,或大部分汽叶被严重腐蚀时,就只能更换新喷嘴或静叶环了.
1,静叶锈垢的清理
常用的方法有三种:手工法,喷砂法,化学法.
手工法:用钢丝刷,砂布,刮刀等工具去除零件表面的结垢和氧化层.此法简单易行,但工效较低,常作为其他方法的必要补充.
喷砂法:用压缩空气挟带经过严格筛选的细砂喷扫有锈垢的零件表面,然后用清洁的压缩空气将残砂吹净.此法工效高,清理较彻底,但如掌握不当(风压,砂粒直径,喷枪与零件表面距离等),可能损伤静叶.它是目前广泛使用的一种方法.
化学法:用热苛性钠溶液浸煮静叶环,待锈垢层软化后再用清水冲净.此法适用于前述方法难以去除的二氧化硅垢和高温氧化皮,一般由专业人员实行.
锈垢清理的质量标准是:零件表面锈垢完全消失,显露出金属光泽,但无损伤痕迹.
2,静叶损伤的处理
静叶的损伤多发生在其出汽边上.
小裂纹,小缺口可用什锦锉锉成浅圆槽或修出圆角;裂纹较长时,应在裂纹端部钻出Φ2mm左右的止延孔;对较深的裂纹和较大的缺口均应做补焊处理.
小的卷边或局部变形,通常在冷态下敲击即可校正.出口卷边严重时应做热校正,方法是:按汽道形状制作一块斜垫铁,用大火嘴将卷边的静叶加热到其材料允许的高温,将垫铁敲进汽道,贴住汽叶,再用榔头校正之.
不论用哪种方法,静叶损伤处理完毕后,均应用有效的探伤方法或探测仪器检查处理部位,确认没有裂纹,并且变形在允许范围内,方可告竣工.
3,静叶环裂纹的处理
焊接静叶环的焊缝裂纹或未熔合缝多出现在其主焊缝上.
发现缺陷后,先作探伤检查,确定裂缝的长度和深度,然后用砂轮机将裂缝打磨干净,测量其深度.裂缝深度小于5mm时可以不补焊;凡深度大于5mm或其长度超过圆周长度1/6的裂缝均应进行补焊.
4,静叶环变形的处理
静叶环变形一般发生在高温区的几个级中.从大修解体,通流部分间隙测量数据的对比分析,不难找出可能发生了变形的静叶环.对它们进行变形测量,即可确定其变形量的大小.
静叶环变形总体形式是内环向出汽侧突出,主要是因其两则压差超限和材料高温蠕变造成的.
当静叶环最大变形量小于0.5mm时,由于300MW机组高中压前面级的轴向最小间隙的允许偏差值为±1mm,故可不作处理,但必须相应调整机组启停时的胀差控制值,以免磨擦发生.
当静叶环最大变形量小于2mm且变形均匀时,可用调整静叶环轴向位置的办法处理:车削静叶环轴向定位凸缘的进汽侧,车去的厚度应保证本级动静间隙符合规定值,同时在其出汽侧加两个相同厚度的半圆环垫,并铆死在上下静叶环上.半圆环垫的两面与静叶环及汽缸(或静叶持环)槽的轴向支承面均应进行研刮,以保证其汽密性.
变形量过大或变形不规则的静叶环必须更换.
5,静叶环水平结合面漏汽处理
上下两半静叶环的结合面和静叶环合缝漏汽会降低级的热效率.在排除了静叶环变形,挂耳和结合面密封键膨胀间隙不合格等原因时,应研刮结合面.要求结合面接触面积在75%以上,接触点均匀分布,每25×25mm2面积上有3～5个接触点.合格标准是:紧螺栓用塞尺检查结合面间隙,高压缸<0.03mm;低压缸2mm
b=0.1～0.12mm d=2.0～2.5mm
7,静叶环中心的调整
静叶环位置的调整,是根据所测中心数据,并结合静叶环中分面与汽缸中分面的高低综合进行的.其目的是使静叶环的中心与转子中心在机组运行时趋于一致.
检查静叶环放置的水平情况,可利用深度尺测量静叶环中分面的高度差.如图2-68所示:如果ΔD=ΔE,则静叶环中分面与汽缸中分面平行.
对于下半在中分面处为挂耳支吊,底部为纵销定位,如图2-69所示的静叶环,调整横向位置时,可修补纵销的两侧面来达到要求.纵销修补后,仍应保持原来要求的间隙值(两侧总间隙0.04～0.08mm).

图2-68 检查静叶环中分面和汽缸中图2-69 用改变两侧挂耳高度调整静叶环
分面平等情况 1-假轴;2-套箍;3-可调螺丝;
1-汽缸(或静叶持环);2-静叶环 4-静叶环;5-汽缸(或静叶持环)
静叶环高低位置的调整,可通过修补下挂耳承力面来达到.当下挂耳与承力块间有调整垫片时,则可用加减垫片厚度来加以调整.
两侧挂耳高,低调整数值由下式决定:
式中,c—静叶环汽封洼窝底部的间隙值;
a,b—静叶环汽封洼窝两侧的间隙值;
—当静叶环左,右侧中分面与汽缸中分面的高度差分别为D,E,欲使静叶环中分面与汽缸中分面平行时,两个挂耳应调整的数值.静叶环中分面高于汽缸中分面的取负值,低的取正值;
±Δf —假轴与转子静挠度差.当假轴静挠度大于转子静挠度时取正值,小于转子静挠度时取负值;
A—考虑下汽缸在汽轮机运行时,因上,下缸的温度差,使下汽缸向上弯曲以及转子静挠度增加的影响,一般A取0.05～0.10mm.
调整后,下挂耳承力面的接触面积应大于50%,不合格时应修刮.
三,滑销系统
机组长期运行后,滑销和销槽表面可能发生部分锈蚀或积垢,高温部位的滑销表面还可能生成氧化层.这些因素使滑销间隙减小甚至消失,汽缸膨胀不畅,引发机组振动,汽体变形等不良后果.
部分滑销位置隐蔽,不吊开下缸和轴承座无法检修,故常规大修只对一些外露的重要滑销进行检查,清理.下列滑销必须检修:
高中压外缸的猫爪横销及其联系螺栓;
高中压内缸猫爪和上下导销;
前中轴承箱的角销和联系螺栓.
低压缸和发电机运行温度较低,其纵,横销(发电机横向定位板除外)一般不需拆卸清理,仅用塞尺测量其间隙.但其联系螺栓则需逐一清理,测量调整间隙.
1,检修方法简介
测量原始间隙数据并作记录;
拆卸滑销,去除表面锈垢,磨痕,毛刺,打磨光洁,检查其与销槽的接触面积(大于总面积的80%);
调整配合面的间隙.间隙过小可研刮或磨削相应表面,间隙过大时必须更换;
用改变垫圈厚度的办法调整联系螺栓间隙;
用二硫化钼粉擦拭配合表面,直到发出乌黑亮光;
装复并作记录.间隙值应符合标准,且两端同侧的间隙方向一致,误差不超过0.02mm,否则应返修.
2,滑销间隙规范
(1)猫爪横销(参看图2-70)
承力面及滑动面,在两端用塞尺检查,0.05mm塞尺不入;a=0.25～0.3mm;螺栓与螺孔四周间隙满足热膨胀要求,一般取b=0.8～0.9mm;2c=0.2～0.4mm.
(2)高中压内缸定位键(参看图2-71)
用内外径千分尺测量,横向(扁身)定位键两侧间隙2a=0.08～0.16mm;轴向定位键间隙b=0.15～0.25mm.

图2-70 猫爪联系螺栓间隙图2-71 高中压内缸定位键
a-横向定位键;b-轴向定位键
(3)前,中轴承座滑销(参看图2-72,2-73,2-74)

图2-72 前,中轴承座纵销图2-73 前,中轴承座压销图2-74 前,中承座联系螺栓
纵销间隙:用塞尺及千分尺测量,2a=0.04～0.08mm;b=3.2mm;c过盈0～0.02mm.
角销间隙:a=0.08～0.18mm;b=c=5mm.
联系螺栓间隙:a=0.08～0.18mm;b满足热位移要求.
(4)低压缸滑销(参看图2-75,2-76)

图2-75 低压缸端部横向定位板图2-76 低压缸两侧纵向定位板
端部横向定位板(纵销):用塞尺及千分尺测量;2a=0.04～0.08mm;b符合制造厂规定;c=6.5～7mm.
两侧纵向定位板(横销):2a=0.04～0.08mm;b=24～28mm.
定位螺栓:a=0.04～0.07mm.(参看图2-74)
(5)发电机地脚螺栓螺母垫片与机座间隙
用塞尺测量:a=0.03～0.25mm(参看图2-74)
四,轴承
径向轴承承受转子的静,动载荷,确定转子的径向位置——在刚性连接的轴系中则影响诸轴承的负荷分配;推力承轴承受轴系的轴向推力并确定其轴向位置,从而直接关系汽轮机动静间隙的变化.所以其安装检修要点可以概括为:定位,间隙,紧力三个方面.如果处理不当,轻则引起轴承超温,机组振动,重则导致烧瓦,磨坏轴颈,动静摩擦等严重事故.
1,径向轴承
本机的一,二号轴承都是四瓦块可倾瓦轴承,但其轴瓦体在轴承座内的支承结构不同;三号轴承为上半圆筒形瓦,下半二瓦块可倾瓦结构;四号轴承为标准的圆筒瓦三垫块结构.它们的检修方法大致相同,现将主要程序和质量标准简述如下:
测量轴承座上盖对轴瓦体的紧力并作记录;
测量轴瓦下沉量和轴颈扬度并作记录;
测量轴承间隙并作详细记录;
检查上,下轴承体的结合面,如果有垫片,应取下并作记录,妥善保存;
仔细测量轴承油挡洼窝中心并作记录,作为研刮垫块时轴承中心变化的依据.
由于一,二号轴承上半的两块可倾瓦块工作时依靠球面垫块支承在轴承体上,两者间无连接件,故起吊上瓦前,需将上轴承体两个螺孔中的螺塞取出,装入并调整临时(固定)螺检,使上轴瓦与上轴承体暂时连接,一起吊装.
(2)轴承的检查
轴瓦乌金表面有无磨损,划痕,腐蚀,裂纹,脱胎,局部剥落等现象;
轴瓦乌金表面与轴颈表面的接触情况;
轴承体上下半结合面的间隙,圆筒形轴瓦两端阻油边水平和垂直方向的间隙及磨损情况;
球形承力面有无磨损,腐蚀,锈斑;
球面调整垫块与瓦块,轴承体或球形承力面的接触情况;
可倾瓦块组装后能否在四个方向轻微自由摆动,各垫块下的垫片是否完好,等等.
上述检查都应有详细记录,作为消缺和装复的依据.
(3)轴瓦间隙的测量与调整
①圆筒形轴瓦间隙的测量
a,两侧间隙:转子在下瓦上就位,用塞尺分别测量下瓦两侧两端阻油边与轴颈表面的间隙,记录各测点塞尺片的厚度和塞入深度.
b,顶部间隙:有两种方法可供选用,一是压铅丝法,二是千分尺法.
压铅丝法:将两条长约50mm,粗约1mm的铅丝平行于转子轴线置于轴瓦两端阻油边处轴颈顶部,如图2-77所示.扣上瓦,紧结合面螺栓,用0.02mm塞沿四周检查塞不进时,吊开上瓦,测量铅
丝被压扁后的最小厚度即轴瓦该端顶部间隙. 图2-77 压铅丝法测轴瓦间隙
千分尺法:紧结合面螺栓,塞尺检查结合面合格
后,用内,外径千分尺分别测量轴瓦两端阻油边处子午面的内径和同一位置轴颈的外径,两者之差即轴瓦该端的顶部间隙.
本机三号轴承因其上半瓦为圆筒形,也可用压铅丝法测顶部间隙.
②可倾瓦间隙的测量
这种轴承的瓦块是活络支承在轴瓦体上的,因而不能用上述方法测量轴瓦间隙.常用的测量方法有两种:一是抬轴法,二是轴瓦提升法(也称深度千分尺法).
本机组的2号瓦未设专门的轴承体测量中心孔,故可用抬轴法来测量.组装好可倾瓦轴承,在转子轴颈处和轴承体外圆上各架一只百分表,然后用抬轴架将轴略微提升.同时监视两只百分表,当轴承体百分表指针开始移动时,读出轴承上的百分表读数.将读数减去原始读数,再减去轴承体上的百分表指针移动数值,其结果除以,即为轴瓦的油隙.
本机组的1号瓦设有轴承体测量中心孔,故可用轴瓦提升法和抬轴法测量其间隙,下面介绍用轴瓦提升法测量油隙.
将可倾瓦轴承的所有部件组装好,紧固结合面的螺栓,并完全松开轴承上部瓦块的临时固定螺栓,用铜棒轻轻地敲击轴承,使轴承上半部的两块瓦块落到轴上.
用一深度千分尺从轴承45°位置的轴承体上的中心孔穿入,测量轴瓦外垫片到轴承体上半部外表面的距离,记为B;均匀地拧紧瓦块的临时固定螺栓,要求每块瓦块上的两个临时固定螺栓的拧紧量保持一致,直到轴瓦外垫片与轴承体的内表面完全接触为止.这时,再用深度千分尺测量轴瓦外垫片到轴承体上半部外表面的距离,记为A.
两次测量的差值T=B-A,即为可倾瓦在45°方向上的油隙.
注意:两种测量方法的结果应基本相同,否则应查明原因或重新测量.
必须指出的是:一,二号轴承上半可倾瓦块的中心都与水平(或中垂线)成45°夹角,用轴瓦提升法测间隙时,深度千分尺也与水平成45°夹角,因而测得的间隙必须换算成垂直方向的值才是轴瓦的油隙.换算方法很简单:轴瓦顶部间隙C=T.
③轴瓦间隙的调整
a,调整方法
一般情况下,可倾瓦的油隙不予调整,轴瓦乌金亦不予研制.若测量结果与标准值相差过大或轴瓦位置必须变动时,可在制造厂家协助下进行调整.
对分式轴瓦(包括圆筒形,椭圆形瓦)间隙的调整按常规方法进行:若顶部间隙偏小,应修刮上瓦顶部乌金;若间隙过大,可适当修刮轴瓦水平结合面.瓦结合面处的侧都间隙不应超过规定值,偏小时可修刮,达大时应予更换或补焊后修刮.
b,300MW汽轮机轴瓦及油档间隙验收标准
参看图2-78.
● 一号轴承
轴向间隙:
调端a:16.0±3.0
电端b:16.0±3.0
项隙c:0.51～0.61
瓦套过盈d:0.01～0.03
轴承洼窝接触面:≥75%,且均匀
轴承盖油档间隙:
上部:0.84～0.94
两侧:0.46～0.94
下部:0.08～0.18
● 二号轴承
轴向间隙:
调端a:18.5±3.2
电端b:18.5±3.2
项隙c:0.61～0.71
其他指标与一号轴承相同.
● 三号轴承
轴向间隙:
调端a:31.5±3
电端b:20.9±3
顶隙c:0.97～1.07
上瓦枕与瓦套间隙d:0.20～0.30
其他指标与一号轴承相同.
● 四号轴承
轴向间隙:
调端a:33.1±3
电端b:18.9±3
其他指标与三号轴承相同.
上述间隙,过盈值的单位均为mm.指标中"瓦套过盈"或"上瓦枕与瓦套间隙"因轴承体支承结构不同而有不同含义:对一号轴承,是指轴承体与轴承座洼窝间的过盈量(紧力);对二,三,四号轴承而言,则是指球面垫块与轴承座球面间的过盈或间隙.
另外,对于与水平/垂直方向成45°角安装的可倾瓦块,其垫片调整量与轴心在水平/垂直方向的位移量之间的比值恒:1.例如,欲使轴承中心垂直向上移动0.1mm,则应将下半两垫块上垫片的总厚度各增加×0.1=0.07mm,同时将上半两垫块上垫片的总厚度各减少0.07mm.垫片材料应为不锈钢或磷铜片,每组垫片数不应超过三张,
每片都必须完好平整,厚度≮0.05mm.
(4)轴承紧力的测量与调整
轴承紧力是工作状态下轴承座上盖对轴承体的压力.紧力过大可能导致轴承座盖,轴瓦体等另件变形或自位式轴承丧失自动调整作用;紧力过小则常是引起轴承振动的原因.
同一台汽轮上的各个轴承的紧力因其结构和负荷性质不同而不相同:本机的一,二号轴承的紧力为正值,即过盈0.01～0.03mm;三,四号轴承的紧力为负值,即轴承盖与调整垫块的球形接触面之间留有0.20～0.30mm的间隙.检修完毕后必须按验收标准或制造厂规定值验收.
①轴承紧力的测量
轴承紧力通常用压铅丝法测量,与测量轴瓦顶隙基本相同,差别在于:这里测量的是紧力,所以轴承座结合面螺栓还没紧到位,轴瓦体或调整垫块顶部与轴承盖之间的间隙已经消失.所以测量前除在轴瓦体或调整垫块顶部放置铅丝外,还应在轴承座结合面的四角靠近连接螺栓处对称地放置4张厚度和大小均相同的不锈钢或磷铜垫片.垫片厚度为顶部铅丝直径的60～70%.
扣上轴承盖,均匀地紧连接螺栓并及时用塞尺监视结合面间隙.吊开轴承盖,分别测量垫片厚度a和被压扁了的铅丝最小厚度b,其差值c=a-b即为紧力值.
当c为负值即b大于a时,表明存在间隙.
②轴承紧力的调整
紧力调整方法因轴承结构而异:
二,三,四号轴承的轴瓦体通过调整垫块支承在轴承座的球面洼窝中,可用更换或增减垫块下垫片厚度的办法调整轴承紧力.
一号轴承的轴瓦体直接座落在轴承座的洼窝中,两者系圆柱面接触.当紧力过小时,可在轴瓦体顶部加不锈钢垫片或磷铜垫片;当紧力过大时,可在轴承座结合面上加垫片.调整垫片厚度,即可得到需要的紧力.
③调整垫块的研刮
垫块外表面与轴承座洼窝内表面的接触情况关系轴承运行的可靠性,检修中必须仔细测量,不合标准时应进行着色研制.
垫块研刮的质量标准:
垫块与轴承座接触面积≥75%垫块表面积,且接触痕迹均匀分布.
轴瓦体落座,不承受转子重要情况下,两侧垫块处0.03mm塞尺塞不进,底部垫块处有0.05～0.07mm间隙;转子就位后,各垫块与轴承座接触面用0.03mm塞尺均塞不进.
垫块研刮应以轴承座油挡洼窝中心为参照,并与转子对轮中心调整同时进行.因为对轮找中心时要改变垫块下垫片的厚度,因而不可避免地引起垫块与轴承座接触状况的变化和油挡洼窝中心的变动.只有三者协调进行,才能收到事半功倍之效.
2,推力轴承
推力轴承检修的主要内容是推力瓦块和定位环,轴承外壳承力面的检测以及推力间隙测量调整,转子轴向定位.
(1)推力瓦块的检查和修理
①瓦块外观检查:表面光滑,无损伤,接触痕迹均匀.
②渗油法或着色探伤检查:乌金无脱胎,裂纹,气孔,夹渣等隐蔽损伤.局部损伤可在铲除缺陷后补焊处理.
③瓦块的厚度和平行度:用外径千分尺测量同侧各瓦块的厚度,其差值应≤0.02mm.
瓦块厚度差超标时,应当更换或作如下处理:以最薄的瓦块厚度为基准研刮同侧其他瓦块,使它们厚度一致;或将最薄的瓦块补焊,然后研刮到达标厚度.
瓦块的平行度可通过沿其纵横轴线方向的多点厚度测量来检验.
④乌金表面楔形油囊的形状和深度应符合要求,否则应仔细修刮.
⑤瓦块的测温元件和导线完好,计量检验合格.
(2)平衡块,定位环,轴承外壳的检修
①瓦块与平衡块之间局部接触的承力面应无明显的磨损和损伤,否则应联系厂家处理.
②平衡块的承力面应光滑,无损伤.用外径千分尺沿周长测量平衡块和定位环各点厚度,差值应≤0.02mm.
③定位环与外壳接触面积应≤70%(合格)或75%(优良)总面积.此指标合格后,用塞尺检查水平结合面处的局部间隙应≤0.05mm.
不合标准的承力面,接触面应进行研制.
(3)推力间隙的测量与调整
推力间隙的测量与调整
推力承轴解体前,装复后都应测量推力间隙.方法如下:
将两只百分表固定在轴承座下部,调整其测杆使转子轴线平行,一支测杆抵在推力盘工作表面或其附近与轴垂直的光滑平面上,另一支测杆抵在轴承外壳近中分面处.盘动转子,同时用千斤顶或木杠顶住对轮或叶轮,使推力盘紧靠工作瓦表面,分别记录两只百分表的读数a和c.用同样的方法使推力盘紧靠非工作瓦表面,分别记录两只百分表的读数b和d.轴承的推力间隙A=(a―b)―(c―d).
300MW汽轮机推力间隙的标准值为0.25～0.50mm.如果A值不合标准,应参照解体前测得的推力间隙,结合轴系动,静间隙状况决定调整方案,通过改变前后定位环与轴承外壳间的垫片(图2-58中的零件7)厚度使A值达标.
(4)转子的轴向定位
本机推力轴承的两侧装有定位机构,用于确定和调整轴承外壳—转子的轴向位置,保证汽轮机动,静部分之间的轴向间隙符合标准.该机构的工作原理和使用方法在第二章第六节中已作了详细介绍,这时不再复述.
五,转子
与静止部分的部件相比,转子的工作条件更加恶劣.在工作转速下,转子上的零件都承受巨大的离心力,并且在启,停过程中离心力是不断变化的.转子支承在轴承内一层很薄的油膜上,与静止部分保持很小的径向和轴向间隙,微小的质量失衡或变形,油膜工况恶化等因素都可能导致转子的异常振动.因此,对转子的形状和位置尺寸都有严格的要求.除检修方法外,本小节将着重介绍几顶转子的形位指标及其测量方法.
1,主轴的检修
(1)转子出缸前的测量
为了解检修前转子及相关零部件的状况,以利于汽轮机缺陷的分析,为转子检修和装复时的调整提供参考,转子吊出汽缸前,在其原有工作位置上应作一系列的测量并详细记录.
①测量项目
高,中——低对轮及低——发对轮中心;
各轴瓦间隙和轴承紧力;
各缸通流部分的动静间隙及前,后轴封间隙;
各轴承座油挡洼窝中心;
转子各轴颈扬度及轴颈下沉量;
轴颈的锥度和椭圆度;
主轴的晃度和弯曲度;
对轮端面的平面偏差;
叶轮的瓢偏度和变形;
对轮与对应轴承座端面间的距离.
这些项目中,有的前后文已写过或测量方法比较简单,在现场容易看懂,故这里只简要介绍几个常用重要项目的测量方法.
②大轴晃度和弯曲度测量
以测量高压转子大轴的晃度和弯曲度为例.
将转子圆周分成8等分,以危急遮断器飞锤击出方向为1号,并沿转子全长选出8点作为百分表的测量位置,如图2-79所示.测量各点间的尺寸,并做好记录.注意大轴弯曲度的测量必须在汽轮机转子完全冷却的状态下进行.
在各个测点处装好百分表,百分表的原始读数最好放在同一数值上.盘动转子,每
图2-79 转子晃动度及弯曲度的测量
转一等分,记录一次各百分表读数.当转动一圈后,检查百分表,仍应回到原始读数(要求连续校核两遍).根据百分表的读数,计算出各百分表在相对180°两点的读数差,记在记录图的中间,并以箭头表示向量,如图2-80所示,即为轴在该断面处沿四个方向的晃动值.然后用图解法将各断面的晃动值综合起来,求出轴在四个方向的弯曲情况.
作图方法如图2-81所示,以轴中心线为横坐标,把各个百分表的位置按距离比例,标在横坐标上;将各测点百分表同一方向读数差的一半值,按比例标在垂直坐标上,然后连接各点成弯曲折线(为便于说明起见表示成两直线),直线交点A为轴的最大弯曲点,与横坐标的距离B为该方向的弯曲度.在四个方向的弯曲度中,选取最大的一个,就是轴的弯曲度.
图2-81 转子弯曲度(某一方向)
应该指出,大轴也有多弯曲点及不在一个平面上弯曲的情况,因此应综合分析测量数据.
③对轮端面平面偏差的测量
平面偏差包括被测对轮端面与主轴中心线的不垂直度(即瓢偏度)和端面本身的不平度,测量方法如下:
将转子圆周按转子旋转方向分成8等分,并使危急遮断器飞锤击出的方向为1号.在对轮端面左右,靠近边缘相对180°各装一只百分表如图2-82所示.要求百分表指针垂直于端面,两表与边缘距离相等.放置
两只百分表是考虑到转子在旋转时可能沿轴向移动.测量前将转子用临时支架止推,将两百分表小数放至50的位置.盘动转子一圈,检查两只百分表读数应一致.然后盘动转子,每转一等分,记录一次,回到起始位置时,两只百分表读数仍应相等.两只表同一直径的最大读数差减去最小读数差取其半数,即为对轮端面平面偏差.
平面偏差=
式中 Δmax——同一直径两端两只表的读数差的最大值;
Δmin——同一直径两端两只表的读数差的最小值.
④轴颈锥度和椭圆度的测量.轴颈锥度的测量方法是:先将转子全圆周分成8等份,并使危急遮断器飞锤击出的方向为1号,如图2-83所示.在同一纵断面内,采用外径千分尺测得A-A,B-B,C-C三个横断面的最大直径与最小直径之差,即为锥度.取四个纵断面内最大的锥度作为轴颈锥度.
图2-83 轴颈锥度和椭圆度的测量
轴颈椭圆度通常采用下列两种方法测量:①将转子放置于轴承内,采用百分表测量轴颈的最大晃动度,即为轴颈椭圆度;②采用外径千分尺在同一横断面内测得的最大直径与最小直径差,即为轴颈椭圆度.
在常规大修中,不要求测量轴颈锥度及椭圆度,但是,当汽轮机运行中振动较大,轴承合金剥落或检修中研磨轴颈时,则应测量轴颈锥度及椭圆度.
⑤轴颈扬度及下沉量测量
a,轴颈扬度
将校验合格的精密水平仪如合象水平仪放在被测轴颈顶部中间位置,确信其平稳并在转子轴线正上方后进行测量.测两次:设第一次的读数为A,第二次在原位将仪器调头(转180°)测量,读数为B.则该轴颈扬度为(A-B)/2,方向为两次测量中大值的方向.
为了消除轴颈自身表面缺陷(如锥度,椭圆度等)的影响,上述测量应在转子0°,90°,180°,270°位置各测一次,然后取四次扬度的平均值作为测定值.
测轴颈扬度可以监视基础的纵向不均匀沉降,排汽缸和轴承座的变形以及转子静挠度的变化,为轴系对轮找中心提供参考.
b,轴颈下沉量
轴颈下沉量可用桥规和塞尺测量.测量值与历史记录比较,可监视轴颈,轴瓦的磨损,以及轴瓦垫块的电化学腐蚀和垫片的破裂脱出等支承损伤.测量方法较简单,如图2-84所示.
必须指出,轴颈下沉量测量结果与量具及其使用当否有直接关系,所以每次测量,求轴颈号,桥规号,桥规位置和方向,乃至
塞尺塞入紧度等均一样,否则各次测量值将无可比性.
(2)主轴检修
汽轮机主轴常简称大轴,其主要损伤形式是裂纹,轴颈磨损,弯曲变形.
对整锻式和焊接式转子而言,大轴与叶轮,对轮等是一个整体,构成汽轮机的核心部件.
①大轴裂纹的检修
大轴裂纹除其材质自身缺陷外,主要是由低周热疲劳,弯曲变形,多次超速或大幅度负荷变动引起的.裂纹可发生在转子外表面,也可发生在其中心孔表面.中心孔探伤由专人进行,倘发现裂纹,现场也无法处理.
表面裂纹多出现在大轴应力集中部位(如轴封弹性槽),最大弯曲或严重磨损部位.首先在危险区作仔细的外观检查,可疑处再作酸浸检查.发现裂纹后,应及时用探伤仪器测量裂纹的深度.
由于转子的特殊重要性,对其裂纹的处理必须十分慎重,通常应根据裂纹长度和深度进行大轴的强度核算.当裂纹尚不严重,现场处理不危及大轴安全时,可将有裂纹的表面车去一层,或将裂纹彻底铲除并加工成圆滑过渡的凹面;当裂纹很深,作上述处理会明显削弱大轴强度时,必修返回制造厂修理或更换新转子.大轴上的裂纹一般不允许现场补焊.
②轴颈检修
轴颈损伤的原因主要有:润滑油不清洁(含有焊渣,缺屑,砂粒,水分等)或油质不良,轴瓦间隙不当等.慢性损伤造成表面的麻点,槽道,或出现锥度,椭圆度;意外严重损伤则可能导致重大事故.根据轴颈表面损坏程度,采用不同的检修方法.
a,当轴颈上有轻微锈蚀,划痕时,可用10～15mm厚的毡子作研磨带,其长度应能在轴颈上绕两圈,宽度等于轴颈的长度.用00号氧化铝砂布涂汽轮机油或用纸板,柔软的皮子涂上研磨膏包在轴颈上,外面包上毡带,用麻绳绕一圈,在两侧用人拉绳子来回转动研磨.应定时更换氧化铝砂布或涂研磨膏,同时检查研磨质量,直到磨光为止.
b,当轴颈损伤较重且存在锥度和椭圆度时,可采用图2-85所示的工具进行研磨.
该工具系用8～12mm厚的铁板制成带法兰的圆筒,在法兰之间加适当厚度的垫片.车圆筒的内表面,要求圆筒内径比轴颈直径大10～20mm,长度与轴颈度长度一致.
将转子吊至专用支架上,不要用轴颈支承.测量并记录研磨前轴颈锥度及椭圆度.
在轴颈上包一层涂油砂布,垫上厚度均匀的毡子并装好研磨工具.将毡子和砂布的两头夹在法兰中间后紧固螺栓,使其不致松动.然后利用手柄转动研磨工具进行研磨,每隔15～20mm更换一次砂布,每隔1小时将转子按旋转方向转90°.当时转子转动一圈后,用煤油把轴颈洗净,检查轴颈的光滑程度并测量轴颈锥度和椭圆度,以防研磨不均匀.
砂布号数的选择及研磨时间,取决于轴颈损伤程度和轴颈上金属被研磨掉的快慢.在研磨过程中,随着伤痕被逐渐磨掉,应更换较细的砂布.当伤痕全部被磨掉后,测量轴颈的锥度和椭圆度均不大于0.02mm时,拆去研磨工具,用细油石将轴颈磨光并擦干净.
c,当轴颈表面严重磨损,沟槽深到不能用研磨法消除时,必须先作大轴强度核算.如强度允许车去损伤层,则可在制造厂家的配合下,在汽缸或轴承座的下法兰面上装置刀架,启动盘车装置,用小进刀量逐层车削轴颈,并及时测量其锥度和椭圆度,直至将沟槽彻底消除.然后上光刀,再用上述方法研磨,使轴颈达到计算尺寸和合格光洁度.本厂已有作此种处理的成功经验,这里不再赘述.
d,经强度核算,轴颈损伤已达到不能保证机组安全运行程度的大轴/转子,必须换新或交制造厂处理.
推力盘和对轮端面平面偏差或损伤的处理方法与轴颈的基本相同.在车削其端面时,必须装设可靠的轴向定位装置,以严格限制加工过程转子的轴向窜动(通常要求窜动量<0.02mm.
③转子弯曲的校正(直轴)
转子两端轴颈支撑在轴承上,静止状态下因自重作用,其轴线(转子几何中心线)将离开两轴承的连线而下垂至静态平衡位置,此时转子的轴线称为静挠曲线,下垂的值称为静挠度.转子的静挠曲是必不可免的弹性变形,不是通常所指的转子弯曲变形.
转子在运转状态下受到外力(如离心力,热应力,机械作用力等)作用产生额外变形,其结果是转子的质心离开它的轴线,即转子各段质心的连线与其静挠曲线不重合而成为一条弯曲的空间曲线.这才是转子的弯曲变形.
轻微的弯曲变形是弹性的,因而是暂时的,可以通过改变运行方式(如暖机,盘车)或做转子动平等方法消除或加以抑制;但当转子受到剧烈的外力作用(例如严重的动静部分摩擦,局部骤冷等)而使其受创部位的弯曲应力超过材料的屈服极限时,就会发生塑性变形,造成转子的永久弯曲.弯曲度超标的转子不能强行使用,必须换新或加以校正(直轴).
现场应用的直轴方法有下列几种:
机械加压法;
捻打法;
局部加热法;
局部加热加压法;
应力松弛法.
机械加压法和捻打法只适用于直径较小,工作温度不高的弯轴校正;局部加热法广泛用于锅炉钢梁,柱的校直,也有小汽机主轴应用先例;后两种方法,特别是应力松弛法则是火电厂现场直轴的主要方法,并在朝阳,鲤鱼江等电厂有成功的经验.后三法在原理和实施上均有关连,下文逐一简介.
a,局部加热法
将轴弯曲处的凸面向上放置,用石棉布把最大的弯曲处包起来.以最大弯曲点为中心,在石棉布上开出矩形的加热孔,用6,7号火咀对加热孔处的轴面加热,从而把轴校直过来.加热孔的长度(沿轴的圆周方向)约等于该处轴径的25～30%,孔的宽度(沿轴线方向)根据弯曲度确定,一般为该处轴颈的10～15%.
在用局部加热法直轴时,应注意以下几点:
● 加热火咀距离轴面约15～20mm,先从孔中心开始,然后向两侧移动,千万不要停留在一处不动.
● 当温度升至500～550℃时,停止加热,并立即用石棉布把加热孔盖起来,避免急剧冷却,产生裂纹.
● 待轴全部冷却后,拆开保温,检查轴的弯曲度,若未达到要求,可继续按上述方法和要求进行校正.
● 若在该处经再次加热仍无效果,须改变加热位置,即在最大弯曲处附近同时用两个火咀局部校正.
● 轴的局部加热校直需要稍有过校现象,即跟原弯曲方向相反约有0.03～0.04mm的过弯值.待轴进行退火处理后,这一过弯值将自行消失.
● 汽轮机转子在局部加热校直后,必须进行热处理,以消除残余应力,避免运行中轴在高温下重新弯曲.但对在常温或低温下工作的轴,如风机,循环水泵,工业泵,深井泵等轴则可以不进行热处理.
b,局部加热加压法:
局部加热加压法也叫热力机械直轴法,其对轴的加热部位,温度,加热时间,冷却方式及注意事项与局部加热法完全相同.有区别的是在加热之前,用加压工具在弯曲处附近施加压力,使轴产生与原弯曲方向相反的预变形(即弹性变形).加热以后,加热处的金属膨胀受阻,挤压应力因高温而提前达到屈服极限,产生塑性变形.这种方法比纯局部加热直轴要快得多,每一次加热都会收到较好的效果.
在采用此方法时,除遵守局部加热法的有关注意事项外,还须注意以下几点:
● 如果经第一次加热加压后,轴的弯曲尚未达到合格,则可以进行第二次处理,第二次加热时间应根据初次加热的效果来决定.
● 加压工具在加热时,不要拆除,应待加热结束后,再将加压工具拆除.
● 同一部位的加热次数不能超过3次.
c,应力松弛法:
应力松弛法是利用金属材料的松弛性能进行直轴.首先在轴的最大弯曲部位整个圆围上进行加热,加热温度比轴材的回火温度低30°～50°并需热透.在此温度下对轴的凸起部分施加外力,使其产生与原弯曲方向相反的一定程度的弹性变形,并保持恒温一定时间.这样金属材料在高温和应力作用下,随时间的增长将产生自发的应力下降(松弛)现象,使部分弹性弯曲变成塑性变形,从而把轴校直过来.
采用此方法时必须注意以下几点:
● 轴的弯曲部分必须全周均匀加热,因此应尽可能采用工频感应加热法,即用线圈绕在需加热的部分,通过交流电所产生的涡流使金属受感应而发热.绕线圈前,应对所需的功率进行计算,以确定所需线圈的大小和匝数,同时还需对加热的轴表面进行绝缘保温,保温层厚度一般为20～30mm,保温材料可以采用玻璃布,电工用云母纸板,高压石棉板等.绕上线圈后,外表面也应进行保温;如需绕几层线圈,其相互间应用玻璃丝布隔开.
● 加压是在高温下进行,所须施加的压力应在直轴前计算好.
● 直轴前后均须进行回火处理.直轴前回火处理是防止在直轴过程中产生裂纹,回火后须测量一次弯曲值.直轴后进行稳定回火处理,是消除直轴过程中产生的内应力,防止在运行中再发生弯曲.
图2-86 松弛直轴法的支架和加载设备
1-钢构架;2-支架(左,右);3-千斤顶(左,右);4-转子;5-抱箍机拉杆
应力松弛法直轴与其他方法比较有如下优点:
● 它适应任何直径的轴,而且不受弯曲程度的限制,适应范围广.
● 与局部加热法比较,轴校直后,残余应力更小,校直部分不易产生裂纹,在运行中不会出现回弯现象.
● 不受轴的材料限制,对合金钢主轴最为适合.
局部加热加压法和应力松弛法直轴过程中都有一个十分重要而又棘手的问题,就是校直量的监测.虽然加热温度和加压力度都经过计算,但设计与实际必竟有偏差,加上直轴过程中的可变因素很多,如无可靠的实地监测,直轴便存在一定的盲目性.通常的做法是:监视加压千斤顶的油压降低值,并以该值计算轴应力松弛对应的变形量,而直轴效果必须是在热态轴四周温度均匀或轴完全冷却后测量其弯曲度才能确定.如果欠校或过校,再作下一轮直轴.这样,完成直轴的时间会很长.对这一问题,业内人士尚在从不同角度研究完善解决的方案.编者认为湖南火电建设公司陈熙祖同志的方案值得推荐:
在保证直轴支架刚性的基础上,整个直轴过程中保持加压千斤顶油缸的油压不变,并在千斤顶上方的轴颈上直接测量垂直方向的位移,该值就是在直轴温度和直轴应力(载荷)下,计算时间内,测点上轴的高温蠕变量.当轴的蠕变量折算到轴颈上的值等于轴的弯曲度(通常加0.03～0.04mm的过校量)时,直轴即告完成.以上简述表明,这种方法应该叫做"蠕变直轴法".
直轴量的监测不用百分表而用水平仪.方法是:在两端轴颈上方固定位置放两只精密水平仪(如合像水平仪).校轴前测量两轴颈的扬度A和B.因为扬度是向量,故A,B均取代数值.在确定的水平仪精度(例如0.01mm/m)下,A-B即表示(可换算出)轴的弯曲度.校轴开始,将两水平仪的调整头朝同一方向,且都调成水平(刻度为零).直轴过程中保持转子四周温度相同,所加载荷不变.随着过程的推移,两轴颈上的扬度都将因转子的蠕变伸直而变化,例如分别改变ΔA和ΔB.当(ΔA-ΔB)=(A-B)时,表示轴已完全伸直,再加适量的过校,直轴即告完成.
这种测量轴颈扬度相对变化的方法可以在直轴前,加温加载后的直轴过程中以及卸载后随时监测直轴量的变化,而不必盘动转子,并且可以排除百分表和支架刚度变化的干扰和转子静挠度变化的影响,在理论上优于用百分表测量位移的方法.当然,在轴颈扬度到轴弯曲度转换的作图和计算中也不可避免地要引进一些误差,其优越程度有待实践的检验.
④主轴检修的验收标准
轴颈椭圆度,锥度 ≤0.02mm
转子弯曲度符合制造厂总装记录,且≤0.06mm
推力盘径向跳动,瓢偏度不大于推力盘半径的0.01%,且≤0.03mm
联轴器法兰止口径向晃度 ≤0.02mm
转子轴向位移,差胀,振动监测装置凸缘的晃度和瓢偏度 ≤0.02mm
接长轴轴颈油挡处径向晃度 ≤0.10mm
(3)对轮找中心
对轮(也叫联轴器或靠背轮)找中心不是单一转子的检修,而是找正轴系中相邻转子的关系,其目的是使轴系中诸转子的轴线在机组的子午面内连成一条连续光滑的曲线,而在水平面上的投影成一直线,并且各轴承的负荷符合设计要求.
对轮找中心是一顶非常重要的工作.中心不正直接关系到转子及其支承系统工作的可靠性,轻则引起机组异常振动,轴承超温等故障,重则可造成对轮螺栓甚至大轴断裂等恶性事故.
在下列情况下,必须进行对轮中心的测量和找正:
汽轮机大修解体时,在半实缸状态下进行,以掌握检修前对轮中心状况;
大修中调整隔板及前后汽封持环洼窝中心前;
大修中修刮轴承垫块,调整垫片厚度后;
本体部件装复后.
此外,运行中机组振动过大需要查找原因,或轴承持续超温需要调整其负荷时,也常需复核对轮中心.
①对轮找中心方法
找中心方法简介如下.必须强调的是:为了消除对轮晃度和瓢偏度对找中心的影响,对轮两半必须用专用工具(如涨紧套筒或铜棒)临时联成对,能够同步转动但又不互相毙住;测量对轮的端面间隙必须用两个差180°安装的百分表.
a,准备好校中心的工具:如找中心架子,百分表,涨紧套筒,专用铜棒,镜子等.
b,将对轮脱开适当的距离,便于装找中心的架子,确保盘动转子时两对轮端面不碰擦.
c,在轴颈上浇少许透平油,将轴承体与球面座用专用压板压牢,防止其转动,然后盖上白布,以免盘转时杂物落入轴承内.
d,为防止盘动转子时转子轴向窜动较大,应在转子向下转动的一侧装设定位板,牢靠地顶住转子端部,并在定位板堆铜焊的端部浇少量透平油.
e,将两转子对轮按印记对准,装好校中心的表架和涨紧套筒(或专用铜棒).校验百分表时,要求大,小数相对应,读数偏差小于0.005mm,百分表端部不松动;测量端面张口的两只百分表相对180°布置,测点半径应基本一致;圆周百分表与一只平面百分表装在同一架子上,其测杆端部应指向轴心.
f,对轮按圆周方向分成4等份,用吊车盘动转子一圈,使轴颈与轴瓦接触良好.同时盘动两转子,每盘动90°读数一次,如图2-87所示,外圆为A,平面为B,B′.在读数前应松去钢丝绳和涨紧套筒,将读数记在图2-88上.
g,四次读数结束后,将转子恢复到起始位置,检查读数与原始值的偏差情况.如果偏差大于0.02mm,则应查明原因并重新读数.
h,根据读出的数据,计算出对轮平面与圆周差值:
圆周中心偏差值ΔA=(A1-A3)/2,或ΔA=(A2-A4)/2
平面偏差值ΔB=(B1+B′3)/2-(B′1+B3)/2,或ΔB=(B2+B′4)/2-(B′2+B4)/2.

图2-87 对轮找中心装置图2-88 对轮中心记录方法
②对轮中心调整
当对轮中心不合格,即平面偏差(张口)和圆周偏差(圆周)值超标时,应进行中心调整.方法是:粗调可改变下轴承体调整垫块内的垫片厚度,并研刮接触面;细调可改变轴瓦调整垫块内的垫片厚度.两个转子的对轮中心调整比较简单,只需根据中心测量和转子结构数据计算出拟调轴承中心的移动量,调整两转子中任一个,即改变其两端轴承内垫片的厚度,便可使中心达到标准.300MW机组的轴系由四个转子组成,有高中——低,低——电,电——励三副对轮,对轮中心的调整要复杂得多,因为任一对轮中心的调整必定引起其他对轮中心,机组动静间隙,各轴承负荷分配等重要参数的变化,计算的调整量或过大的局部调整通常不能实行.
实际的对轮中心调整应根据检修前和检修中测量的有关数据,机组结构,质量标准等进行综合分析,拟定轴系中心调整方案,再作诸轴承调整量计算.只有这样,才能收到事半功倍的效果.
拟定调整方案时至少应考虑下列几个方面:
a,汽缸静叶环的洼窝中心测量情况.尽量使动静部分的中心状况变好,尽量减少静叶环和轴封持环的中心调整工作.
b,兼顾各处汽封间隙.要保证汽封间隙在最小允许范围内(即质量标准的下限内).
c,发电机的空气间隙.尽量保证发电机的空气间隙符合要求.
d,转子轴颈的扬度,轴瓦间隙及轴瓦垫铁的接触.尽量使扬度符合设计要求,轴颈在轴瓦内间隙均匀(即轴瓦不发生歪斜),减少轴瓦垫铁的研刮工作.
e,轴瓦垫片的调整工作.由于目前调整垫片最薄的是0.05mm,因此,计算出来的轴瓦调整量应尽可能是0.05mm的倍数,这样便于调整.
f,若机组大修前运行中某轴承回油温度长期过高而又排除了其他原因,则很可能是其负荷过重所致,检修中应采取措施减小该轴承的负荷.
具体的计算方法根据调整方案而定,其灵活性相当大,各种情况很难尽述.
③对轮中心标准
联轴器相对位置符合厂家标记
中心实测高差值与制造厂规定预留值的偏差 ≤0.02mm
左右中心偏差 ≤0.02mm
下张口实测值与制造厂规定预留值的偏差 ≤0.03mm(合格),≤0.02mm(优)
左右张口偏差 ≤0.03mm(合格),≤0.02mm(优)
联轴器垫片厚度偏差 ≤0.02mm
轴颈扬度符合制造厂规定
2,动叶片
动叶片排列成动叶栅,与静叶栅一起构成机内汽流的主通道.动叶的工作条件比静叶更恶劣,因为它们还受到巨大的离心力和汽流激振力的作用.本机高,中,低压各级叶片均由其自带围带构成整圈围带,调节级叶栅还增加了第二层铆接围带.各级叶栅的叶型部分均未装拉筋,高中压各级的短拉筋都装在围带内两个叶片之间.
(1)动叶片的检修
动叶栅叶型部分的几何形状和工作环境均与静叶环类似,其检修方法也大同小异,本节不重述.
叶片的裂纹多出现在其叶型部向根部过渡区域,出汽侧和进出汽边受到腐蚀和冲刷的部位,以及铆钉头根部和拉筋孔周围表面.对深裂纹和断叶的处理,与静叶环不同的是,可以更换叶片,或用等量切除法处理.后者是将坏叶和对面对称位置上的叶片切去相等的长度和重量.这样,虽然损失了一点出力,但不影响转子平衡,不失为一种好的临时处理措施.
叶片常见的损伤是松动.松动原因可能是叶根尺寸形成的紧力不够,叶根销紧力不够,或铆钉头松动,也可能是轮缘槽裂纹或变形.如属前者,可更换叶根较厚的叶片或直径较大的销钉,重新捻铆或加焊铆钉头.如属后者,则应检修叶轮.
动叶片检修的另一重要项目是振动频率测量.测频工作由专门人员进行,并提交检测报告.本机动叶片除低压末三级外,都是不调频叶片,即允许在共振状态下工作而无需调频的叶片.频率不合格时,应对叶片(包括围带拉筋)和轮缘作进一步检查,并会同制造厂家拟定处理方案.重大操作应由制造厂派员实施或参与,指导.
(2)围带和拉筋
围带可因转子轴向位移超限,机组振动过大,材料或装配工艺缺陷等而发生下列损伤:进,出汽边或背弧严重磨损;裂纹或断裂飞出;铆钉头严重磨损,松动或断裂.这些问题,一般可在现场酌情处理,但应注意切不可造成转子质量失衡.
本机组的内置式短拉筋不会出现汽道中拉筋常见的损伤.
3,叶轮
本机组的高中压转子和低压转子均为转鼓式,除低压第六,七两级(正反向)有较大的整锻叶轮外,其他级的动叶均直接装在转子表面凸出的环台上,而末二级四个叶轮的刚性都很大,因而不会出现轮式转子叶轮可能发生的损伤,如装配松动,轴向膨胀间隙不合格,轮体变形等.叶轮(环台)检修应注重两个问题,即叶根槽的裂纹,变形,平衡螺钉或平衡块的松动.后者在现场容易处理,前者的修理则需有制造厂专人参与.
六,汽封检修及通流部分间隙调整
1,汽封检修
汽封是汽轮机本体中最易损坏的部件.汽封间隙本来就小,不管什么原因造成的动静碰磨,首先受损的就是汽封.其常见的损伤形式有:汽封齿磨损,变形,倒伏,断裂,汽封环端面损伤变形,弹簧片裂纹或弹性疲乏等.加以汽封环和弹簧片的数量甚多而又不宜互换,故检修时应仔细地按规程操作.
汽封环拆下后,应及时按装配位置进行标志或编号,以防复装时错乱.复装汽封环时应按拆卸时的编号顺序进行,不能装反或颠倒.对于汽封环弹簧片亦要求如此,不同材料,规格的弹簧片不能混用.
用砂布或油光锉将汽封持环上T型槽道内的氧化皮,锈垢和毛刺等清理干净,弹簧片上的锈垢也要彻底清理干净.
逐一检查拆下来的汽封环,发现有碰弯倒状的汽封齿,应用扁嘴钳将其校直,由于磨擦而变厚的汽封齿应进行修刮,使齿尖符合要求;汽封环的端部如打毛或打胀,应用锉刀将其修理符合要求,装在槽道内其接口处应无间隙.如汽封齿倒伏,磨损严重或汽封环端部损坏严重不能修复合格时,应予更换;如汽封环上的齿尖出现断裂现象也应进行更换.
弹簧片清理后应进行检查,如弹簧片的弹性消失或有裂纹,应按要求更换.更换的弹簧片应与规定要求相符.
更换新汽封时,一般是整圈更换,必要时可以半圈更换,应尽量避免单独更换一块.在无备品的情况下,可以单独更换损坏的某个汽封环.此时可以在原来换下来的汽封环中选择一块材质和规格相同,比原汽封环稍长且没有损坏的替换.
装复汽封环时,在未装弹簧片的情况下,汽封环应能松动,顺畅地在T型槽道内滑动,不得有任何卡涩现象.装上弹簧片后,应能用手推入槽道.装好后,用手按汽封环的内圆应能伸缩自如.
汽封环端面接触间隙的测量和调整.其方法是:将汽封环按装配要求装在汽封持环槽道内,从两端压紧后,用塞尺来检查,其接触端面0.05mm的塞尺应塞不进,否则要对端面进行适当的研刮,直到合格.
汽封环圆周膨胀总间隙的测量和调整.分上下两半分别进行测量,方法如下:汽封环在不带弹簧片的情况下装入两半汽封持环(或静叶环汽封槽)中,使其一端与持环结合面平齐,将平尺搁在持环结合面上,用塞尺测量另一侧端面与平尺间的间隙,如图
2-89所示,高度差h便是汽封环的圆周膨胀总间隙.该间隙应符合规定要求,否则要研修汽封环端面或更换长度适当的汽封环,直至合格.
轴封持环检修方法与静叶持环相同,不再复述.
2,汽封间隙的调整
汽缸内装有轴端汽封和静叶环汽封.汽封上半和下半的径向间隙可用贴胶布法测量;左右两侧的间隙(下半汽封),可用长塞尺测量.本机组通流部分汽封间隙的设计值见表2-1,2-2,2-3和2-4.
经过测量若发现某处汽封的间隙不合格,应对该处的汽封间隙进行修刮调整,方法如下:
(1)如静叶环汽封环块为铜质材料,多数汽封齿间隙过小时,可将汽封环块用木楔塞紧(如图2-90所示),架设专用刀具车削.当个别汽封齿间隙过小时,可用如图2-91的专用工具手工修刮.
(2)当汽封架间隙过大时,对于黄铜或延伸性能较好的材料制的汽封环,可用捻,挤的方法使汽封齿伸出(只能在间隙相差较小时采用此方法).对于新机组多采用修刮汽封环在洼窝中的承力面,同时修刮汽封环各弧段之间接触面的方法,使汽封环能整圈向转子中心方向移出.

图2-90 汽封环加楔子示意图图2-91 修刮汽封片专用工具
1-静叶环;2-木楔;3-汽封零点;4-轴
(3)汽封环的径向间隙实际值在上,下,左,右四个方向是不相等的,汽封环的上下部径向间隙随着汽封环所处静叶环位置的不同而不同.造成间隙差异的原因,除了转子静挠度运行工况而变以外,还受机组安装运行中产生的多种因素影响.如:汽缸的弹性变形;汽机启停和运行中上,下缸温差使汽缸产生上翘曲;轴承油膜建立后,转子中心位置的偏移;凝汽器灌水和抽真空等.
综合上述诸因素,在汽封洼窝找中心时,汽封上部径向间隙应小于底部间隙.在转子挠度最大处的汽封环,其底部间隙应比其它部位汽封环底部间隙大,而上部间隙应为最小.当转子为顺时针旋转时,左侧间隙应较右侧稍大.上述原则要求,在安装和检修中应予满足.
上,下两半汽封环的径向间隙调整好后,还应按照图纸要求,留出汽封环的各个弧段间的膨胀间隙.一般在一个整圈中总的膨胀量达到0.2～0.3mm.
测量汽封轴向间隙通常与测量和调整汽轮机通流部分的间隙同时进行.测量时一般用塞尺或楔形塞尺,其测量位置应按制造厂规定选取.汽封轴向间隙的调整,可用轴向移动汽封持环或汽封环的方法.在汽封环与洼窝连接的凸肩两侧装设调整垫片,通过改变垫片的厚度,可进行单个汽封环轴向间隙的调整.
2,汽轮机通流部分的间隙测量和调整
(1)通流部分间隙的测量
通流部分间隙的测量应在静叶环找好中心后进行,也可在汽封间隙调整后进行.测量前,应将已修刮好的推力轴承装好,并将转子装于工作位置.
转子的工作位置,是根据制造厂对通流部分间隙的要求确定的.一般按叶轮进汽侧轴向间隙最小的一级,即汽缸内的第一级定位.推动转子,使推力盘与推力轴承的工作瓦块压紧,在第一级的进汽侧位于汽缸水平接合面处两侧的轴向间隙处放入塞尺,塞尺厚度应等于该处所要求的间隙值.如果间隙过大或过小,可根据各级轴向间隙情况,通过推力轴承定位机构或调整推力瓦内轴向调整垫片,使通流间隙达到要求值.
定位后,可用塞尺或楔形尺测量位于下汽缸水平接合面左右两侧各级的通流间隙.一般下汽缸通流间隙应在转子顺转方向相差90°处各测量一次:第一次在转子的危急保安器飞锤向上位置时进行,第二次将转子顺转90°时再测量.每次测量均应在推力盘与推力轴承工作瓦片压紧状态下进行.
对于叶顶汽封片的径向间隙,可用塞尺或贴胶布的方法检查.间隙应符合制造厂的规定值,否则应予调整.
(2)通流部分间隙的调整
当个别叶轮叶顶与汽封片的径向间隙过小时,应用修刮或车削汽封齿的办法扩大径向间隙.如间隙过大时可采取捻挤的办法,或更换汽封片后车削至间隙要求.
当个别叶轮进汽侧轴向间隙过大时,可以采用移动静叶环的办法进行调整.
本机组为反动式汽轮机,高,低压两个转子均为鼓式结构.汽缸均为内,外缸双层缸,且内,外缸和静叶持环均采用挂耳支承,底部为纵销定位.联轴器间均设置垫片,待通流间隙调整好后,测取联轴器间的端面间隙,按所测尺寸由制造厂加工垫片.
①本机组是将低压缸调整至水平位置,用钢丝法或假轴找中心.当低压内,外缸和末两级静叶环中心找好后,吊入转子,复查中心并按制造厂给定的K值定位.该K值位于低压缸调阀侧第一级轴向动静间隙处.转子定位后,按一般测量通流间隙方法测取各级的通流间隙.制造厂给定低压缸的K值为29±0.13mm.低压缸通流间隙值,可参见图2-38和表2-3a,2-3b.
②当低压缸找正和低压转子定位后,应以低压转子中心为基准,通过调整高中压转子位置,使联轴器中心按制造厂要求找正,并以高压缸内第一级的喷嘴与转子动叶栅的轴向间隙,按图2-36所示的K值定位.图2-37所示为中压缸通流间隙,表2-1和表2-2为制造厂给定的高压缸和中压缸间隙值.按图中所规定测量位置逐级测量,如间隙超过允许值,可以通过改变推力轴承或静叶持环轴向位置来调整轴向间隙.
图2-64 法兰局部变形测量
1-汽缸法兰;2-垫片;3-长平尺;4-深度尺
图2-78 轴瓦及油档间隙
图2-80 转子某断面晃动值
图2-82 端面平面偏差的测量
1-靠背轮端面;2-百分表
图2-84 用桥规塞尺测量轴颈下沉量
图2-85 研磨轴颈的工具
1-圆筒;2-毛毡;3-砂布;4-手柄
图2-89 汽封埠圆周膨胀总间隙测量

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