YL型烟气轮机安装运行中动静部件

1、YL型烟气轮机安装、运行中动静部件间隙分析图1假轴烟气轮机是炼厂催化裂化装置的心脏主风机组的关键设备，有很重要的地位，一旦出现故障而停机，往往会造成很大的经济损失。烟气轮机复杂的工作环境，导致其发生问题最直接的原因就是产生动静摩擦，所以保证动静部件的合理间隙显得非常重要，本文主要就烟机在安装和运行中如何保证合理的动静间隙问题进行讨论和分析。1、 烟机本体找正结果复查由于一台新烟机在制造厂出厂前已进行过试车，所以到前在制造厂已用假轴已将壳体、底座和轴承箱体进行了精找正并定位，用户一般不需要重新找正，但是考虑到运输、起吊过程中有可能破坏找正，建议在现场对找正结果进行复查，复查的具体方法如图1所示，

2、一般在厂家提供给用户的烟机说明书中提供了此找正数据的要求，复查结果满足要求即可。众所周知转动机械很容易出现动静摩擦，导致设备故障。而烟机在运行状态的时候通过烟气的温度达到600以上，在这样的状态下由于热膨胀的缘故，动静间隙的变化更显得特别重要，而良好的找正是保证动静间隙合理的前提条件。找正结果复查的时候要求使用假轴，而不是利用转子，这是个值得注意的问题，因为转子前后轴径尺寸的差别、瓦间隙的存在以及在静止状态下没有形成油膜的原因，会导致转子在静态时其中心轴线低于箱体中心轴线且存在一定的“低头”现象，所以在这样的状态打表检测出来的数据是不够准确的。假轴轴径和轴瓦的理论间隙为0，在这样的状态下我们可

3、以认为假轴和轴承箱体的中心线是重合的，而转子在达到额定转速状态时我们可以近似认为其中心线和轴承箱体的中心线也是重合的，所以说用假轴找正可以模拟转子在额定转速时的状态。在烟机使用厂家，一般没有假轴，而是直接借用转子轴找正，而假轴和转子轴的找正方法有很大区别，根据几家没有假轴的厂家使用转子轴找正的经验来看，一般情况下是端面跳动和要求相比差别不是太大，而径向跳动则差别较大。在这样的情况下厂家往往会误认为找正结果有问题需要重新找正，这样不但耽误了安装工期还有可能破坏制造厂家正确的找正。那么为什么会发生这样的情况呢？图2图2为轴承的示意图，其中实线表示轴径和轴瓦在静止状态下的相对位置，双点划线表示转子达

4、到额定转速时形成理想油膜状态下轴径和轴瓦的相对位置。此轴承加工的基理以轴在理想状态下圆心O2沿45度方向偏心A后形成O点，然后以O点为圆心加工对应瓦块的瓦面，用加工的方法保证瓦间隙和瓦口间隙，保证将来油楔的良好形成。如图所示，当转子处在静止状态下时P点必定是R圆和r圆的切点，所以O、O1和P三点在一条直线上，设OO1点的距离为D，A为加工瓦时的偏心量，R为瓦加工半径，r为轴半径。那么我们可推导出转子的下沉量C（OO1）的计算公式： 带入R=93.594mm、r=92.5mm、A=0.974mm、瓦间隙取0.12mm，根据此公式我们可以计算出前轴径为185mm的烟机转子的前下沉量为：带入R=80

5、.976mm、r=80mm、A=0.876mm、瓦间隙取0.10mm，同样也可以计算出后轴径为160mm的烟机转子的后下沉量为：通过上述计算我们可以知道转子在静止状态下的下沉量分别为0.161mm（图三所示o点）和0.135mm（图3所示o点），由此可见前后轴径的下沉尺寸差值不是很大，但是总体的量较大。而在找正的时候，影响端面跳动值（图1 2号表）的主要因素是前后轴径的下沉尺寸差值。而影响径向跳动值（图1 1号表）的图3主要因素是转子的整体下沉量。如图4所示，虚线表示的是假轴找正的状态，实线表示的是真转子复查找正时的状态，两种找正方式的结果差别用m和n表示。那么 又 图4我们用功率为8000k

6、w的单级烟机为例：l1=313mm，l2=1080mm，R=750mm。那么该类型烟机用假轴和转子轴找正的差别值分别为：由于计算的m和n值是半径方向的，所以最后的跳动值应该是2m和2n，即最后的跳动误差是0.036mm和0.336mm。此数据和跳动标准值0.020.04mm相比较，端面跳动和要求相比差别不是太大，但是径向的差别则较大。从间隙上来说，气封和主轴的直径间隙只有0.35mm，如果按照这种错误的找正方法，在静态下即使间隙调整的很准确，单边也只有0.175mm，按照上面的计算，转子在达到额定转速下时浮起的量加上转子振动值如果超过静态下的间隙值，气封和主轴就会出现摩擦。某些炼厂烟机装配时就

7、遇到过这样的问题：用转子找正时叶顶间隙和气封间隙都不符合标准值，在这种情况下安装人员往往做出错误的判断，认为烟机本体找正存在问题。继而通过调整气封间隙来保证静态时上、下气封间隙都在标准范围内，结果在一个周期使用后就发现上气封与主轴产生了摩擦，主轴遭到破坏。2、 暖机过程中间隙变化问题烟气轮机在结构设计时充分考虑了壳体从室温升高到工作温度过程中的热膨胀问题，制造厂要求控制温升速度在100K/小时以内，并在整个过程中时刻监测温度及间隙的变化。图5为烟气轮机底座上膨胀导向结构示意图，为了视图清晰，该图中只画出了底座、导向键及壳体的支耳，图中X轴为壳体水平中心图5线，与转子运转时理论中心线基本重合，Y

8、轴方向上A、B两处为水平导向键，E、F两处分别为纵向导向键和垂直导向键。壳体是靠自身的四个支耳在A、B、C、D（D处为了视图清晰没有表达） 四处支撑在底座上，并且壳体上的导向键槽和A、B、E、F四处的导向键相配合，单边间隙保证在0.020.04mm，同时为了防止壳体受管线附加力翘翻，在四个支耳上还设有压盖和螺栓（具体结构如图6）所示，这种膨胀结构就决定了烟气轮机壳体在温度升高过程中以O点为死点，向X轴正方向，Y轴正负方向，Z轴正方向均匀膨胀。图6实际暖机、开车过程中由于设备运转，转子与静止部件间的间隙是无法直接测量的，只能通过轴振动等可监测的参数来观察是否出现了动静摩擦，所以完整正确的监测烟机

9、壳体的热膨胀量非常重要。 由于壳体的内部结构很复杂，所以不好精确地计算出具体温度下的膨胀数值，但是由于壳体的设计采用了左右对称的结构，所以从理论上来说壳体的向左、右的膨胀量应该是相等的，同样道理，壳体左、右后支耳向后的膨胀量也应该是相等的，所以在开工暖机的过程中，建议还是采用打表的办法对膨胀量进行对比监测，只要左右支耳的膨胀量差值不大于2倍的气封间隙就可以。3、壳体受出口管道附加力超标产生变形烟气轮机出口所能承受的外力和外力矩都有严格的要求，为此出口管线上装有不受约束的膨胀节，来尽量消除管道对烟气轮机的外力和外力矩，但是由于管道设计或安装的时往往会存在一些问题，而现场对于烟气轮机出口法兰的位移

10、又缺少必要的监测手段，所以经常会出现烟气轮机壳体受力超标，出现翘翻，导致动静摩擦发生。如图二所示，设壳体四支耳下的缝隙实测值分别为1、2、3和4。当>0.2mm时， 限位压板将压到壳体支耳上，因壳体支耳强度和刚性远远大于限位压板，我们近似认为壳体变形量很小，1、2、3和4可分别看作壳体在支耳处的翻转位移。由于计算比较复杂，我们以壳体发生位移前的中心线为X轴，以前支耳横向导向键的轴向位置点为原点，使Y轴向上建立平面座标系。取XY轴形成的平面为计算面，计算间隙变化的数值，统计翻翘现象对间隙变化的影响。则壳体翘翻角位移为: a=arctg(d1+d2-d3-d4)/2L 式中L为壳体前后支耳跨

11、距。a>0，壳体前翘;a <0，壳体后翘。图7设各间隙处壳体上对应点的座标为(X，Y)，当壳体发生抬升或翻转位移后各点的新座标为(Xi，Yi)，则 处的间隙变化量即为: 如图8所示，曾经发生的情况为实例， 来说明壳体翘翻位移对动静间隙的影响。 实测壳体后翘时:10mm，2右0mm，30.9mm，41mm。壳体壳体前翘时:10.55mm，2右0.4mm，30.05mm，40mm求得后翘翻角0.0672°，前翘翻角为0.0318°图8我们将计算将结果列入下表 翻转情况间隙变化量DY1DX2DX3DY4DY5后 翘0.110.400.480.050.06前 翘0.48

12、0.230.230.490.47可见前支耳上翘时蒸气封和空气封处的间隙变化量相对较大，一定要严格控制；而后支耳上翘端面的间隙的影响比较显著，上翘位移也不能过大。4、结论4.1烟气轮机本体找正结果复查问题在复查烟气轮机本体找正时，利用转子复查得到的找正结果数据并不具有真实性，建议现场使用假轴进行找正结果复查。如果现场复查找正结果时受客观条件限制，必须使用转子找正时，应该考虑由瓦间隙引起的转子下沉量对找正结果的影响，并进行合理的计算，对间隙数据进行合理调整。4.2暖机过程中间隙变化问题在暖机过程中四支耳横向膨胀位移和后支耳轴向的膨胀位移要通过刻线标记的方法或打表的方法来监测，正常热膨胀变化时，前、

13、后支耳左右两向的膨胀位移应是均等的，后左右两支耳向后的膨胀位移也应是均等的。如果膨胀量不均匀，特别当左、右两侧膨胀量差值大于2倍气封间隙时更应该密切注意，仔细检查烟气轮机壳体是否存在膨胀受限的问题，并密切监测前轴承振动变化，防止出现动静摩擦，必要时应该马上停机进行处理。4.3壳体受出口管道附加力超标产生变形问题壳体位移能够通过四支耳下的缝隙变化明显反映出来，所以，烟气轮机与出、入口管线冷态安装时，应在四个支耳的上部打上百分表用来观察支耳上翘情况。并根据上翘情况分析管线对烟气轮机的冷态外力作用，当烟气轮机预热和开机过程中，要用塞尺不时塞测支耳与支座间的缝隙，随时掌握缝隙状况及变化趋势。特别当缝隙值大于0.2mm时切要严密监视，变化趋势较快时应