主油泵安装工艺对汽轮机安全性的影响分析

2013-04-16 21:06胡彦龙
机电产品开发与创新 2013年6期
关键词:膜片联轴器油泵

胡彦龙

(河钢集团宣化钢铁集团有限责任公司 动力厂,河北 张家口 075100)

0 引言

对于主油泵而言,经常出现的问题就是推力瓦磨损以及联轴器磨损,这两种情况发生的概率是非常大的,齿式联轴器的磨损导致了推力瓦的磨损。此外主油泵在安装的过程中预留高差的值也与规定值不符,从而导致联轴器发生磨损。所以我们在主油泵的安装过程中一定要认真仔细,把相关的数值计算清楚,以免对主油泵的安全性造成影响。

1 主油泵中心预留高度

经过查阅现有的文献我们可以知道主油泵预留高度的差值最大不能超过0.4mm,而最小也不能超过0.1mm,但是在实际的安装过程中如果机组已经确定的话,它的中心预留高度不会变化那么大的,上下的波动范围大概只有0.05mm,如果超出了某个范围的话,主油泵联轴器非常有可能在运行的过程中发生卡涩的现象,因为预留高差会影响到联轴器的对中精度,所以在安装的过程中我们一定要对预留高差进行分析,从而保证它的计算结果与运行的状态接近,在这个过程中我们需要利用预留高差法找中心,并且在找中心的过程中主油泵的中心以及汽轮机的中心,它们的标高都会发生抬升,这是由于热膨胀所致的,而这两者抬升量的差值就是预留高差。

1.1 主油泵转子膨胀量的计算

我们把主油泵转子的膨胀量设为P,对于汽轮机而言它的转子的膨胀量有一定的计算方法,P=(t2-t1)λ3h2+δ2,在主油泵找中心的时候轴承座有一个温度这个温度为t1,主油泵运行起来的时候轴承座的温度会发生变化记为t2,主油泵的泵座线有一个膨胀系数记为λ3,轴承座的高度为h2,轴瓦油膜的厚度为δ2,主油泵的内部都是透平油,并且油泵内的油一直循环流动,我们以油泵运行时轴承座的温度作为参考,对于主油泵而言,它的轴瓦比较薄,而且温差是有限的,所以在计算膨胀量的时候我们可以把轴瓦及泵座等看成是一个整体。

1.2 油膜的厚度

轴瓦油膜的厚度受很多因素的影响,比如转子的负荷及润滑油的温度等等,一般情况下,我们会去了解油泵转子及汽轮机转子的轴瓦油膜的厚度,然后计算出它们的差值,轴瓦在运行的过程中,这两者的厚度差会比0.015mm还要小,这也比较接近我们能够达到的最高精度值。

2 主油泵对中精度分析

在现场操作的过程中可能会受到多方面的影响从而使提高精度的难度增加,同时也增大了劳动力成本,并且对于不同的机组而言,它们找中心的精度要求也是不一样的。

(1)机转子推力瓦位置对主油泵中心的影响。在对汽轮机转子的推力瓦进行布置的时候,可以采用的方式有两种,一种是在1号推力瓦处进行布置,另一种就是在2号推力瓦处进行布置,1号瓦与2号瓦之间的距离为a1,1号瓦与联轴器之间的距离为b1。如果在1号推力瓦处布置的话,那么推力盘距离主油泵联轴器a1+b1,如果是在2号推力瓦处布置的话,那么推力盘距离主油泵联轴器b2,就一般情况来看b2为500~600mm,而a1与b1的和大于6000mm。如果在联轴器处转子的伸长量越大的话,那么联轴器卡涩的可能性也会越大,从而将主油泵的推力瓦磨损。这时一定要把联轴器的对中精度提高,并做好润滑,尽量不要卡涩联轴器。

(2)进汽位置对中心的影响。如果汽轮机进汽的位置在汽轮机中部的话,那么1号瓦必须设置在高压缸的排气端,与进气位置在1号瓦处的机组相比,进气位置相对靠后的机组在1号瓦的轴承温度比较低,对于某些机组而言,它的前猫爪设计有冷却水,所以对于没有冷却水的机组而言,它们从猫爪传递到1号瓦的热量是不一样的。

3 推力间隙对主油泵安全性的影响

对于国内的许多机组而言,我们对推力间隙的限定范围大约是0.12~0.18mm,但是在许多的发电厂中,推力间隙的值要比限定值大的多,但并不影响运行。由于安装了液压调节系统所以才设计了推力间隙,在主轴转子的前方安装有液压调节器,喷油滑阀会在挡板对面对其进行喷油,机组的负荷调整情况会受到喷嘴与挡板间间隙的影响,如果推力间隙太大的话,调节系统的负荷会发生摆动,所以在进行安装的过程中一定要尽量减少推力间隙。

4 主油泵故障分析及处理措施

我们以AV71-15全静叶可调式汽轮鼓风机为例,该汽轮机是在2005年的4月份投入生产的,在2008年7月份的时候我们对这个机组进行了检修,这个机组的动力是汽轮机转子,在汽轮鼓风机组处于正常运行状态的时候,主油泵需要为射油器供给动力油,并且它还负责给调节系统提供压力油,该机组的膜片联轴器适应性比较好,但是它的缓冲性比较差,如果主油泵与汽轮机转子对中性不是很好地话,这个膜片非常容易发生波形变形,严重时还会发生断裂,针对这个问题如果是第一次膜片发生断裂的话,我们可以推断是由于主油泵与汽轮机转子对中性比较差所致的,一个月以后这个主油泵突然就自动停机了,随即我们就对主油泵进行了检查,结果发现膜片又发生了断裂,而且断裂的很彻底,汽轮机转子已经无法驱动主油泵了,从而使得主油泵无法正常工作,所以汽轮鼓风机才会出现自动停机的情况,已经更换了两次膜片并且在更换膜片之后也进行了主油泵与汽轮机转子的对中找正,却依旧发生了膜片断裂的情况,这个问题急需要进行解决。

当我们检查齿轮箱的时候我们意外的发现它内部的齿轮轴已经严重的磨损了,齿轮轴的径向圆跳动已经严重超过了技术要求的值。我们把它返回厂家进行维修,修好后再次安装上,并且做了对中找正处理,但是经过两周以后,主油泵又发生了震动并且有杂音产生,经过一系列的排查我们发现主油泵联轴器的安装没有问题,汽轮机转子的安装也没有问题,但是却发现护套螺栓有一些问题,螺栓的配合比较紧,大概是由于护套内径比较小的缘故,我们把新旧护套进行对比可以发现,新的护套内径果然比较小,因此对联轴器造成了挤压,这样一来如果汽轮机转子受热需要膨胀的话,是无法很好地实现的,从而破坏了主油泵和汽轮机转子的对中性,导致主油泵发出异响,通过对护套的内径进行处理后,将其正确安装然后找正,结果主油泵在三年多的时间内一直运行良好,没有发生异常情况,从而保证了机组的正常运行。

5 齿形联轴器磨损分析及处理

我们以C25-3.04汽轮机为例,该汽轮机在运行的过程中经常出现主油泵的联轴器失效的情况,这样一来机组就会发生跳闸,我们停机之后进行了全面的检查,结果发现联轴器的齿轮发生了严重的磨损,该机组在主油泵与其辅助油泵之间进行切换的时候,机组就经常会发生跳闸的情况,接下来我们把联轴器进行了分解,结果发现联轴器的齿轮已经发生了磨损,于是我们换掉了联轴器,并且进行了找中心的操作,但是在找中心的过程中我们发现主油泵的轴中心比汽轮机的轴中心高出了0.7mm,但是规定的值是0.2mm,因此我们做了相应的处理使其满足了相应的技术要求,然后把它装回。在2010年6月份的时候机组在运行的过程中又发生了跳闸的现象,我们再次停机进行检查,并把联轴器进行分解,结果发现联轴器靠汽轮机侧的齿的确发生了比较轻微的磨损,而靠主油泵侧的齿却发生了严重的磨损,我们找了合适的联轴器将其替换并启动机组。

6 齿形联轴器故障原因及分析

6.1 制造工艺

如果一种联轴器它的加工工艺比较好的话,它的内外齿之间齿形的误差会比较小,这样一来联轴器传递的旋转力矩就能够平均的分配到联轴器的每一个齿上,如果联轴器的加工工艺比较差的话,它的每个齿的受力也会不均匀的,有的齿受力大些,有的齿受力小些,这样非常容易发生磨损,如果情况严重的话也有可能会发生掉齿的情况。此外联轴器齿的硬度也是一项非常重要的指标,如果材料的硬度太低的话那么联轴器内外齿的抗磨性就会比较差,这样也很容易使联轴器发生磨损,有一些办法可以提高联轴器齿面的耐磨性,比如淬火以及氮化处理等等,一般情况下,齿面硬度不足都是由于热处理工艺不当所致的。

6.2 安装精度

联轴器在进行安装的时候,它的主动轴以及它的从动轴端面的中心会有一定的偏差,对于这个偏差齿式联轴器是有它的允许范围的,如果超过了这个范围的话主油泵就会跟随汽轮机转子做起圆锥摆运动,这样一来联轴器的齿轮就会更加容易磨损,上面提到过联轴器磨损后,主油泵的轴中心会比汽轮机的轴中心高出许多来,我们一般都需要将主轴承的台板磨掉一些,从而达到相关的技术要求,有规定说主油泵的轴中心要比汽轮机的轴中心高出0.15~0.2mm,但是当联轴器第三次发生磨损的时候我们发现主油泵的轴中心并不比汽轮机的轴中心高,反而比它低,这是不符合要求的,经过分析之后我们觉得前两次测量的数据是不准确的,误把台板磨掉了一些高度,从而造成了齿轮的磨损,发现此问题后我们对台板进行了一些修复。此外我们还对其他部位的安装尺寸进行了测试,但是没有发现异常情况,由此我们可以发现联轴器磨损的主要原因并不是安装精度。

6.3 润滑效果

齿式联轴器负责连接两个转动部件,这两个部件在转动的时候会发生轴向移动,因此我们必须保证联轴器的润滑性,如果润滑性比较好的话,联轴器与其他部件之间的摩擦就会增加,从而使联轴器发生磨损。针对这一问题,我们也有相应的几项措施,比如主油泵的进油孔部位一定要细致的进行检查,此外轴的空心部位也要留意以免发生堵塞,此外还要撤掉主油泵侧的联轴器的挡板,从而保证进油。在前几次对联轴器磨损状况进行检查的时候我们并没有检测主油泵入口的油压以及油量的情况,如果入口的油量不充足的话,那么会造成联轴器的供油不足,联轴器就更容易发生磨损,比如机组在运行了一段时间之后,在2011年的12月份联轴器又发生了故障,机组停机进行检查,我们在入口处安装了弹簧式压力表监视入口的油压,但是机组在运行之后,油压表上并不压力显示。

7 汽轮机运行过程中常见的问题及处理方法

7.1 在油泵自动切换的过程中小机速关阀自动关闭

汽轮机在运行的过程中,有时候要使用集中供油的方式,不管是水泵润滑油还是盘车油都集中供油,这样一来一个机组就需要两台汽泵,如果两台汽泵的容量相同的话,检修和调控起来就会很方便了,但是油泵在切换的时候小机速关阀为什么会自动关闭呢?导致出现这种现象的原因很大可能是因为调节油不足所致的,这时候我们只需要增大调节油的油量。

7.2 主油泵进出口压力低

机组在运行的过程中,如果润滑油泵停止,那么会导致汽轮机组停机,出现这种状况就是因为主油泵的出口压力比较低所致的,主油泵实际的出口压力值与设计值不相等,这样一来机组的主供油系统就不能正常工作了,但是为什么主油泵的出口压力值会低于设计值呢?可能是由于在主油箱内的油位比较低,这样一来主油泵就不能正常的进行供油了,想要解决这个问题我们只需要往主油箱内加油就可以了。

8 结束语

主油泵的安装工艺会影响到主油泵的安全性,所以我们在对主油泵进行安装的过程中一定要对相关参数做好计算和分析,以免出现差错影响主油泵的安全性。在对主油泵进行检修的过程中,一定要重点的看主油泵转子与汽轮机转子的相对位置,一旦发现问题要及时的进行找正操作。

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