300mw汽轮机转子安装过程中4号轴瓦的变形及缺陷分析

300mw汽轮机转子安装过程中4号轴瓦的变形及缺陷分析

汉川电厂一期工程中安装的两辆300吨收割机是上汽厂引入美国西屋公司技术生产的初步产品。在安装及运行过程中,4号轴瓦存在变形较大、瓦温偏高等缺陷,严重影响机组的安全运行。为此,对故障的原因进行详细分析,提出相应的改进措施,改善该轴瓦的运行状况,提高机组的安全稳定性。1轴系和发展机械主汽轮机为N300-16.7/537/537型亚临界单轴双缸双排汽中间再热冷凝式汽轮机。整个轴系由高、中压转子、低压转子、发电机转子、励磁机转子、低发联接短轴、前箱小轴和7个轴承组成。各转子皆为刚性连接(布置如图1所示)。24轴瓦缺陷分析2.1变形大，载载能力低2.1.1瓦口间隙检查在某次安装过程中,将低压转子吊入后,引起3、4号瓦的下沉值达0.08～0.11mm。再检查4号轴瓦的瓦口间隙发现左右瓦口间隙均只有0.35～0.37mm。按设计要求,总间隙应为0.97～1.07mm。显然在转子吊入后导致瓦口间隙不符合设计要求。为证实此情况将4号下瓦吊出再次组装,检查仍符合要求,说明4号轴瓦存在变形的缺陷。2.1.2轴承后变形(1)建议在设计3、4号瓦时,在其底部增设一块可调球面瓦枕增大其支撑刚度,减小轴承承载后产生的变形。(2)将4号轴承减小两侧副瓦宽度,增加主瓦承载面,使长径比L/D由0.58增至0.7,将比压由2.4MPa降至2.0MPa以下,从而提高其承载能力,降低运行中的瓦温。2.2低压外缸刚性不足，4号承载轴的支架未融资2.2.1轴承刚度不足4号轴承安装在低压外缸上,由于外缸需承受内缸及转子的重量,而设计的低压外缸刚度不足对4号轴承的支撑强度造成影响。另外,4号轴承支架是悬挂在轴承箱两侧的挂耳上,此种结构容易引起支架的变形,从而抱拢轴瓦,对轴瓦的自位性产生不利影响。我们曾用百分表进行测量,发现当转子落下后,下支架下沉达0.14mm。2.2.2增强钢管刚度(1)加强低压外缸的刚度。可采用在低压缸内焊接钢管的方法增强其刚度。(2)将4号轴承支架改为整块厚板并与低压外缸焊成一体增加轴承支架的刚度,消除支架的变形(改进前后如图2所示)。2.3轴瓦的自位性较差2.3.1顶隙厚度、翻下瓦检查及结果由于轴瓦变形较大,承载能力较差,从而影响了轴瓦在运行中的自动调位能力,容易引起轴瓦单边吃力严重,造成局部磨损、烧瓦现象。这一点可以从顶隙的测量值及翻瓦检查中证实。从测量顶隙的铅丝厚度可以看到,一侧数值较大,一侧数值较小,相差达0.60mm左右。翻下瓦检查也是一侧大面积磨损,另一侧基本完好。这正是4号轴瓦运行中自位性差的结果。2.3.2轻4号轴瓦负荷分配(1)加强轴瓦的刚性,提高承载能力。(2)适当调整低发对轮中心,减轻4号轴瓦负荷分配。(3)调整轴瓦上瓦枕间隙,取上限值。美国西屋公司及我国制造厂提供的资料要求上瓦枕间隙为0.20～0.30mm,并应尽量取0.25mm以上。目前我们基本取值在0.25～0.30mm之间。2.44轴瓦的温度很高2.4.1号轴瓦在油膜中的缺陷我厂1、2号机组均出现4号瓦温偏高的现象,原因主要有以下几点。(1)4号轴瓦由于刚度不足,承载能力较差,存在过载现象。(2)4号轴瓦由于自位性差而引起单边吃力严重,造成瓦温升高。(3)4号轴颈磨损严重,影响油膜的形成。(4)4号轴瓦顶隙超标严重,系下瓦磨损所致。2.4.2号轴瓦温度变化影响的缺失了设备条件及测量条件(1)用假轴校验轴瓦的接触情况,进出口油隙分别加长至220mm、200mm,油隙宽170mm。(2)修刮轴承中分面,使轴瓦顶隙符合要求保证在0.97～1.07mm之间。(3)修刮下瓦口间隙至0.50～0.60mm之间。(4)重新调整低发对轮中心要求,厂家给的设计值要求中心差0.16～0.18mm,下张口0.18mm。目前我们采用中心差0.08～0.10mm,下张口0.12～0.16mm,进一步减轻4号轴瓦的负荷分配。图3为对轮中心值对4号轴瓦温度变化影响的柱形图。(5)检查瓦温测点的热工探头及测孔深度,防止因测孔钻深而引起虚假信号。(6)对4号轴颈用油石及轴颈砂布进行打磨,提高光洁度。3号轴瓦变偏紧目前我厂在1号机组4号轴瓦上采用了增强其支架刚度以及调整低发对轮中心值减轻其负荷的方法降低瓦温。目前瓦温由原来的98～107℃下降至76～80℃之间运行,在2号机组已采用了4号轴瓦底部增加一块可调瓦枕的方法增加刚度。目前已基本消除了4号轴瓦变形较大及运行中自位性不好的缺陷。瓦温由原来的98℃左右下降至80℃左右运行。下一步将利用大修的时机对1号机4号瓦改型及轴颈进行刷镀处理,从而彻底解决4号瓦存在的缺陷,保证机组的安全稳定运行。4型400mw机组基