汽轮机主轴弯曲及处理

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• 据有关资料介绍,当转子的温差达到150 - 200℃时, 就会造成大轴弯曲,而且转子金属温度越高越易造成大 轴弯曲。
• 热变形规律:热凸冷凹 • 热应力规律:热压冷拉 • 轴弯曲规律:热凹冷凸
由于磨擦造成的弯曲,曲率 较小,由于冷水或冷气引起的 弯曲曲率较大。
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(4)汽缸保温不良,造成动静摩擦和轴弯曲 上缸温度高,下缸温度低(香蕉型变形或叫猫拱背) 下缸径向间隙减小。轴也会发生热弯曲,叶轮瓢偏造成轴向间隙减小。 上下缸温差出现在速度级附近,一般速度级上下温差每增加10℃,该 处动静间隙就会减小0,1mm。因此规定上下缸温差不能超过50℃.
• (a)加热孔尺寸;(b)加热前后轴的变化 • 1-加热孔;2-石棉布;3-固定架;4-火嘴
• 4.加热加压法:如果主轴直径大于200mm,采 用机械加压工具在加热口附近施加压力,加热 时,轴向上弯曲遇到补充阻力,提前达到材料 的屈服极限,使直轴过程更快。轴完全冷却后 方可取掉加压工具,进行弯曲情况测量。
• (二)局部加热法 • 1、适用范围 • 弯曲不大的碳素钢或低合金钢轴,不适用高硬 度合金钢,鼓形和空心的整锻转子 • 2、基本原理 • 加热凸面,金属受热压应力,在一定温度下, 此应力超过材料的屈服极限,发生塑性变形, 冷却后,向原弯曲部位的相反方向弯曲。
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3、操作方法 (1)测量,绘出弯曲曲线 (2)检查弯曲部位有无裂纹,有无局部淬硬,否则进行处理 (3)放置时弯点向上,在弯曲点设置加热口,加热段用石棉布 包起来,下部用水浸湿,上部不要浸水,并留有椭圆形或长方形 的加热孔,加热孔周围的保温层不宜太厚,以免妨碍火嘴的移 动。 (4)烧口面积:圆周方向0.3D~0.35D,轴向0.1~0.2D (5)加热温度:600~700℃。加热要迅速均匀,并选用头号火 嘴。加热时应从加热孔中心开始,然后逐渐扩展至边缘,再从边 缘回到中心,在这过程中必须防止火嘴停留在某一点不动。 (6)加热时监视千分表变化,10min后向上弯曲最大,加热停 止后,逐步恢复,向负的方向指示。 (7)加热完毕,将加热口用石棉布保温,完全冷却后再测量, 如果未达到预期效果,可以重复操作,一般以三次为限 。 (8)最后的轴校直状态,要求过直0.05~0.075mm,这个过直 值在轴退火后可以消失。 (9)校正结束,应在加热处进行全周退火或整轴退火,消除内 应力。
6)其它原因引起的永久弯曲 • 转子自身的动不平衡。汽轮机转子动平衡质量不高或转 子质量平衡定位不完善,造成转子在升速时,产生异常 振动,可能引起动、静摩擦。 • 机组热态启动前,大轴晃度值超过规定值,当转速升高 时,不平衡离心力增大,将会引起机组更为显著的振动。 如不及时停机,弯曲了的转子必然加剧和汽封的摩擦。 • 运行人员在机组启动或运行中由于未严格执行规程规定 的启动条件、紧急停机规定等,硬撑、硬顶也会造成大 轴弯曲
• (一)机械加压直轴法 • 把轴放在V形铁上,两V形铁的距离应根据轴的直径和弯曲值而定,一般为 150~200mm。轴的凸面向上并使最大弯曲记号对准压力机的压头,在轴的 下方或轴的端部装上百分表,对过直数据如没有把握或无资料可查时,不要 一下就过直,可反复试几次。机械加压直轴,校直后一般不需要进行热处理, 但精度不高。 • 常用于阀杆、小型水泵及其它棒类的校直。
压力的大小决定于轴两支点之间的距离、轴的直径及弯曲值
• (三)捻打法 • 1、基本原理:主轴凹面向上,用锤捻打凹处, 金属纤维内聚力减少,纤维伸长,从而达到直 轴的目的。直轴精度高、应力小、不会产生裂 纹,。 • 2、适用范围: • 适用于弯曲不大、直径较细的轴,高合金及发 电机转子(不能加热)
•不许在训练室吃早饭、吃零食,违纪一次扣5分, 累计达到5次即取消实训资格; •每天课后打扫卫生.
• 3.安全要求 • 统一服装,扣好扣子,穿平底鞋,长发挽起 • 按要求使用工具和仪器仪表,使用方法不正确 造成设备损坏,照价赔偿。 • 工作现场做到三清(人员、场地、工具),每 天清点工具。
课题二 汽轮机主轴弯曲及处理
直轴前代数差 +14 +31.5 +40 +36.5 +27.5 +10.5
• (三)对在直轴台上测量主轴弯曲结果的修正 • 理想情况下支点的千分表转一周,千分表指示 值均应为0. • 由于直轴台的误差等,使得主轴弯曲纵向测点 测出的数值就呈犬牙交错状,不能画出一圆滑 的连续曲线。 • 采用作图法进行修正
• 捻打在原发电机轴承座内进行。将弯曲点凹面 向上支撑,凸面位置下垫以厚=40mm弧形钢板, 与轴接触下垫以0.50mm铜皮。弧形钢板与主轴 接触为120度,置于 30t千斤顶上。在捻打时顶 起千斤顶,使轴与轴瓦脱离约0.10mm左右,不 致由于捻打过程损坏轴瓦乌金。捻棒接触面积 为15X35mm,材质为35号钢。为增加捻打效 果在轴端悬吊2t重量。
专业训练要求
• 1.作息时间: • 上午8:00~11:30;下午14:00~16:00
• 2.纪律要求 • 严格遵守学校纪律,服从指导教师的安排,不得无故 迟到、早退、旷工、串岗。有事者必须事先向指导教 师以书面形式请假,否则,按违纪处理。 • 迟到、早退1次扣5分,累计达到5次即取消实训资格; • 旷课1次扣10分,累计达到3次即取消实训资格。 • 实训时不许玩游戏,违纪一次扣20分,累计2次即取 消实训资格。
• (3)汽缸进水或进冷汽 • 汽缸进冷汽、冷水。停机后在汽缸温度较高时,因某种 原因(如凝汽器满水、再热器减温水或其他公用系统冷 却水阀门等不严)使冷汽、冷水进入汽缸,汽缸和转子 将由于上、下缸温差过大,法兰内、外壁温差过大等, 使汽缸、转子产生很大的热变形或拱背弯曲,导致轴端 和隔板汽封径向间隙消失,造成转子径向表面与汽封齿 摩擦,严重时将造成永久弯曲。 • 启动及运行过程中,操作不当造成汽轮机进水,也可能 会引起大轴永久性弯曲。
1-固定架;2-捻棒;3-支持架;4-软金属
工程实例
• 现介绍大型高合金发电机转子捻打直轴经过 • 东方发电机厂生产的300mw发电机,在运行中 聚电环下引线短路故障,导致瞬时温度过高, 造成聚电环主轴表面熔化,引起主轴端部挠曲0. 37mm(弯曲为0.175mm)。转子材质为 25Cr2Ni4MoV,硬度值为270 - 280HB,轴外 径为 297mm,中心孔内径为 116mm。
• (5)其它原因引起的永久弯曲
• 套装叶轮轴向间隙不足,轴向热膨胀受阻,造成转子弯 曲。 • 套装叶轮在加热红套时,因工艺不当产生应力,使大轴 憋劲而发生变形。 • 运行状态下非正常离心力造成轴的挠曲,使套装件位移, 从而使大轴弯曲。 • 弹性弯曲,当应力释放后,大轴弯曲即可恢复正常。 • 弹性弯曲一旦引起动静摩擦,弯曲加剧就会引起永久弯 曲。
• (2)轴封、大轴处发生摩擦 • 轴封间隙小,轴封片退让间隙不够; • 高温高压汽轮机的高、中压转子与叶轮是整体 锻造成型的,它没有汽封套,因而高、中压轴 封部位在启停过程中容易发生摩擦弯曲。
有些高、中压汽缸与轴承箱联接 是利用下缸猫爪搭接在轴承箱上, 此种结构,在汽封洼窝找正时, 应该考虑猫爪温度上升时汽封洼 窝中心的变化。 如:猫爪厚度为150mm,平均 温度为130℃,则汽封洼窝会上 升0.20mm,如冷态找正未考虑 此调整值,可能会引起轴封摩擦
推 力 盘
对 轮
轴弯曲值:
距前轴承轴弯曲位置:
二、在汽缸内测量主轴弯曲及校正 • (一)主轴弯曲测量 • 1、用00号细纱布打磨,百分表固定在轴承座或汽缸结合 面上,表杆垂直测点,圆周分成8~12份,以飞锤向上为 起点 • 2、按旋转方向盘动转子,顺序记录各点测量数值,回到 起点时数值应回到起始原数值。 • 3、弯曲值:直径两端数值的代数差即为晃度,晃度的一 半即为弯曲值。 • 4、将纵断面各弯曲值相连,即可描绘出主轴弯曲曲线。
• 1、在转子纵断面装设若干千分表,按步骤将转 子旋转一周,测取各断面数据。 • 2、按转子长度画出水平线,按比例画出各测点 位置。 • 3、以支点标高画一直线,然后即可根据各测点 位置标高进行修正。 • 4、用修正后的数值绘出的弯曲才表示了真实数 值
• 前支点在2的位置,后支点在8的位置,将转子沿长度 方向各千分表数值均调为0,盘动转子,转动到圆周任 一位置,前支点指示为0.04mm,后支点指示为0.03mm.
• 大轴在发生摩擦时,因局部摩擦过热向外膨胀, 使转子产生热弯曲,摩擦的部分处于弯曲的凸面, 当转子转速低于第一临界转速时,转子的弯曲变 形和由于大轴弯曲的不平衡离心力基本一致,所 以往往产生越摩越弯,越摩越弯的恶性循环,以 致使大轴产生永久弯曲。当转子转速大于第一临 界转速时,大轴弯曲方向和转子不平衡离心力的 方向趋于相反(因为暖机直轴),故有使摩擦面 自动脱离解除的趋向,所以高转速时引起大轴弯 曲的危害比低转速的要小得多。
百分表的架装要求
轴弯曲曲线图
(大数—小数)÷2,记在大数一侧
• (二)在汽缸内主轴弯曲测量值的校正 • 由于主轴表面腐蚀、椭圆等原因,使曲线不能成为圆 滑曲线,造成误判断。 • 1、将沿圆周相对180°的两个数值相加,若各个对称 值的和都相等(即表的初始值),则认为测量是准确的。 • 2、当对称值的和不相等时:采用偏心圆法判断数值的 真伪,绘出偏心圆,即可科学准确地判断弯曲方向和 数值。 • 其方法如下:
• 3、操作方法 • (1)将主轴两侧支撑,在弯曲部位下垫铜、铝之类的软金属或硬 木,凹面向上。弯曲一侧将轴固定牢固并用压紧工具施力,另一测 微微悬空(用千分表监视),必要时可在悬空端吊上重物或机械加 压,以增加捻打效果 。 • (2)捻棒制做:用45#钢(比轴的硬度稍低),下侧制成弧形, 弧度与轴一致,下侧磨去棱角。 • (3)锤头:4.5~6磅,靠其自重锤击捻棒 。 • (4)锤击范围:受打范围1/3弧长,轴向范围根据弯曲情况而定。 圆周方向的捻打次数为宝塔形。 • (5)每捻打完一遍,检查一次轴的伸直情况。轴的伸直变化开始 较大,以后由于轴的表面逐渐硬化,轴的伸直也减慢了,经过多次 捻打效果不显著时,可以用喷灯将轴表面加热到300~400℃,进行 低温退火、再捻打,捻打到最后时要防止过直,但允许有一定的过 直量(0.01~0.02mm)。 • (6).最后将轴的捻打部位进行低温退火,消除内应力和表面硬化
• 标准链接: • 原机械工业部标准: 汽轮机转速:<3000rpm 最大弯曲值:0.04mm
3000rpm 0.03mm
>3000rpm 0.02mm
0.06mm以上:必须直轴 0.06mm以下:可以用平衡法偏移重心
一:主轴弯曲的原因
• (1)机组振动,造成动静摩擦,摩擦 部位温度升高,热应力使轴发生热弯曲, 冷却后相摩擦的部分是凹点。 • 因为通流部分动、静摩擦,转子局部过 热,引起大轴热弯曲;弯曲又加剧摩擦, 其一方面显著降低了该部位的屈服极限, 另一方面受热局部的热膨胀受制于周围 材料而产生很大压应力。当应力超过该 部位屈服极限时,发生塑性形变。当转 子温度均与后,该部位呈现凹面永久性 变形。
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二、汽轮机主轴弯曲判断 • 汽轮机主轴弯曲,重心偏离几何中心,出现质量静不 平衡,振动在第一临界转速时较大,两侧轴承振动相 位相同,轴向振动也增大。
• (一)不揭汽缸大盖判断主轴弯曲 • 通过测量主轴两侧对轮或推力盘的瓢偏值,近似推出主轴弯曲 大小和位置 • 设推力盘的直径为d,瓢偏值为△x, • 对轮直径为D,瓢偏值为△Y
• 如果支点千分表为正值,则所有断面数值均大于实际 值,如果支点千分表为负值,则所有断面数值均小于 实际值。 • 则1点-0.05,2点-0.04 ………..以此类推,9点+0.045 • 最后用此修正后的数值绘出的弯曲才表示了真实数值。
三、直轴方法
• 直轴方法有机械加压法,局部加热法,捻打法, 内应力松弛法
• (1)画出支点圆,将各点对称点差值按比例画 出辐射线 • (2)通过大多数代数差的点即为偏心圆,绘出 偏心圆及圆心。 • (3)支点圆心O和偏心圆心O1距离即为横断面 的弯曲值,方向即为主轴横断面弯曲的准确方 向。
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位置 1-7 2-8 3-9 4-10 5-11 6-12
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