发电厂水泵轴弯曲度的测量

发电厂水泵轴弯曲度的测量

泵轴弯曲度的测量

一、轴弯曲概述

轴的弯曲变形分为两种:即临时性弯曲变形和永久性弯曲变形。前者是轴受外力(机械力或温差应力)弯曲时，其应力在该材料的弹性极限范围内,当外力除掉后，弯曲变形随之消失,这种变形为弹性变形;后者是轴受外力(机械力或温差应力)弯曲时,所受应力超过该材料的屈服极限，存在残余弯曲变形,这种变形称为塑性变形。

临时性弯曲变形是任何轴都存在的,是设计时充分考虑了的，不会影响轴的使用。而永久性弯曲变形是影响轴的正常使用的,是不允许存在的。现在所讨论的轴弯曲的测量就是指对永久性弯曲变形的而言的。

二、轴弯曲产生的原因

1、设备运输或停放不当,由于受有机械外力的作用而造成轴的永久性弯曲变形。

2、由于材质不佳或加工不良,使轴内存有残余应力,运行时此种应力消失导致轴的永久性弯曲变形。

3、由于安装、检修质量不好或运行方式不当,造成动静部分在运转中的强烈摩擦或转子振动,均能使轴产生永久性弯曲变形。汽轮机轴的永久性弯曲变形多属于这种原因。下面就几种情况来讨论。

(1)运行中强烈振动导致轴弯曲

这多是安装检修中对轮找中心不良,转子不平衡(或因叶轮磨损,更换部件等使转子平衡破坏),轴承间隙过大、轴承座或地脚螺栓松动等所造成的。

(2)运行中局部摩擦过热使轴弯曲

这多是由于安装检修中动静部分间隙留得过小造成其摩擦力增大,摩擦部分金属受热膨胀,因周围温度较低部分金属的限制而承受压应力所致。如图a所示,其应力分布情况如图b，当压应力大于该温度下金属的屈服极限(屈服极限随温度升高而降低)时,则产生塑性变形,即受热部分金属受压而缩短;完全冷却后,轴就产生相反方向的永久性弯曲,摩擦伤痕处于轴的凹面侧,此时应力分布如图(c)所示。

根据相同原理可采用局部加热直轴法把轴校直,即在轴弯曲处凸侧局部加热使其产生塑性变形,冷却时则因附加应力而使轴伸直，应力分布如图d所示。

(3)对于汽泵来说，小汽轮机停机、启动操作不当也会造成轴弯曲

停机后,汽缸内上部温度高于下部温度,轴的下部比上部冷却快,轴将向上弯曲,随着冷却时间的延长,汽缸内温度逐渐趋于均匀,轴弯曲逐渐减少而接近自然伸直。即停机后的一段时间内,轴将产生临时性弯曲,假如停机期间,蒸汽经调速汽门、疏水门或其他连接处漏入汽缸,则轴的临时性弯曲值也将会更大。

(4)检修时对轴进行补焊后,未经过很好的热处理,在运行过程中也会发生永久性弯曲变形。

三、泵轴检修

高压水泵结构精密,动、静部分之间间隙小,转子的转速高，轴的负荷重，因此对轴的要求严格。轴的弯曲度一般不允许超过 0.05mm, 否则应进行直轴工作。解体后若发现泵轴有下列情况之一时,应更换新轴。轴的表面有裂纹;轴的表面有被高速水流冲刷而出现较深的沟痕,尤其是在键槽处，轴弯曲很大,经多次直轴而又弯曲。对于泵轴个别部位有拉毛或磨损肘,可采用热喷涂或涂镀工艺进行修复。

四、泵轴弯曲度的测量

测量轴弯曲时,应在室温状态下进行。大部分轴可在平板或平整的水泥地上,将轴颈两端支撑在滚珠架或V形铁上进行测量,而重型轴如汽轮机转子轴,一般在本体的轴承上进行。测量前应将轴向窜动限制在0.1mm 以内。

五、泵轴弯曲度的测量步骤

(1)将轴沿轴向等分成若干测段,测量表面应尽量选择在正圆没有磨损和毛刺的光滑轴段。

(2)将轴的端面分成若干等份(一般为八等份)。带联轴器的轴,可按联轴器的螺栓孔等分，如下图(a); 没有联轴器的轴，以键槽为起点等分，如下图(b);并作上永久性记号。等分点作为测点，以后的一切测量记录都应与这些记号一致。

(3)将百分表装在测量位置上(最好在每个测段都装一百分表), 测量杆要垂直轴线 , 其中心通过轴心 , 如下图所示，将表的大针调到“5 0 ” 处 , 把小针调到量程中间 , 然后缓缓将辅转动一圈 , 表针应回到始点。

轴弯曲测量

(4)将轴按同一方向缓慢地转动,依次测出各点读数,并作好记录，下图共有5

个测量断面，每个断面测8点。测量时各断面应测两次,以便校对,每次转动的角度应一致,读数误差应小于 0.005mm。

(5)根据记录，算出各断面的弯曲值。取同一断面内相对两点

的差值的一半,绘制相位图，如下图所示。

(6)将同一轴向断面的弯曲值 , 列入直角座标系。纵座标表示弯曲值 , 横座标表示轴全长和各测量断面间的距离。根据向位图的弯曲值可连成两条直线,两直线的交点为近似最大弯曲点 , 然后在该点两边多测几点 , 将测得各点连成平滑曲线与两直线相切,构成一条轴的弯曲曲线 , 如下图所示。

轴弯曲曲线