主油泵安裝工藝對(duì)汽輪機(jī)安全性的影響分析

胡彥龍

（河鋼集團(tuán)宣化鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司 動(dòng)力廠，河北 張家口 075100）

0 引言

對(duì)于主油泵而言，經(jīng)常出現(xiàn)的問題就是推力瓦磨損以及聯(lián)軸器磨損，這兩種情況發(fā)生的概率是非常大的，齒式聯(lián)軸器的磨損導(dǎo)致了推力瓦的磨損。此外主油泵在安裝的過程中預(yù)留高差的值也與規(guī)定值不符，從而導(dǎo)致聯(lián)軸器發(fā)生磨損。所以我們?cè)谥饔捅玫陌惭b過程中一定要認(rèn)真仔細(xì)，把相關(guān)的數(shù)值計(jì)算清楚，以免對(duì)主油泵的安全性造成影響。

1 主油泵中心預(yù)留高度

經(jīng)過查閱現(xiàn)有的文獻(xiàn)我們可以知道主油泵預(yù)留高度的差值最大不能超過0.4mm，而最小也不能超過0.1mm，但是在實(shí)際的安裝過程中如果機(jī)組已經(jīng)確定的話，它的中心預(yù)留高度不會(huì)變化那么大的，上下的波動(dòng)范圍大概只有0.05mm，如果超出了某個(gè)范圍的話，主油泵聯(lián)軸器非常有可能在運(yùn)行的過程中發(fā)生卡澀的現(xiàn)象，因?yàn)轭A(yù)留高差會(huì)影響到聯(lián)軸器的對(duì)中精度，所以在安裝的過程中我們一定要對(duì)預(yù)留高差進(jìn)行分析，從而保證它的計(jì)算結(jié)果與運(yùn)行的狀態(tài)接近，在這個(gè)過程中我們需要利用預(yù)留高差法找中心，并且在找中心的過程中主油泵的中心以及汽輪機(jī)的中心，它們的標(biāo)高都會(huì)發(fā)生抬升，這是由于熱膨脹所致的，而這兩者抬升量的差值就是預(yù)留高差。

1.1 主油泵轉(zhuǎn)子膨脹量的計(jì)算

我們把主油泵轉(zhuǎn)子的膨脹量設(shè)為P，對(duì)于汽輪機(jī)而言它的轉(zhuǎn)子的膨脹量有一定的計(jì)算方法，P=（t2-t1）λ3h2+δ2，在主油泵找中心的時(shí)候軸承座有一個(gè)溫度這個(gè)溫度為t1，主油泵運(yùn)行起來的時(shí)候軸承座的溫度會(huì)發(fā)生變化記為t2，主油泵的泵座線有一個(gè)膨脹系數(shù)記為λ3，軸承座的高度為h2，軸瓦油膜的厚度為δ2，主油泵的內(nèi)部都是透平油，并且油泵內(nèi)的油一直循環(huán)流動(dòng)，我們以油泵運(yùn)行時(shí)軸承座的溫度作為參考，對(duì)于主油泵而言，它的軸瓦比較薄，而且溫差是有限的，所以在計(jì)算膨脹量的時(shí)候我們可以把軸瓦及泵座等看成是一個(gè)整體。

1.2 油膜的厚度

軸瓦油膜的厚度受很多因素的影響，比如轉(zhuǎn)子的負(fù)荷及潤(rùn)滑油的溫度等等，一般情況下，我們會(huì)去了解油泵轉(zhuǎn)子及汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸瓦油膜的厚度，然后計(jì)算出它們的差值，軸瓦在運(yùn)行的過程中，這兩者的厚度差會(huì)比0.015mm還要小，這也比較接近我們能夠達(dá)到的最高精度值。

2 主油泵對(duì)中精度分析

在現(xiàn)場(chǎng)操作的過程中可能會(huì)受到多方面的影響從而使提高精度的難度增加，同時(shí)也增大了勞動(dòng)力成本，并且對(duì)于不同的機(jī)組而言，它們找中心的精度要求也是不一樣的。

（1）機(jī)轉(zhuǎn)子推力瓦位置對(duì)主油泵中心的影響。在對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的推力瓦進(jìn)行布置的時(shí)候，可以采用的方式有兩種，一種是在1號(hào)推力瓦處進(jìn)行布置，另一種就是在2號(hào)推力瓦處進(jìn)行布置，1號(hào)瓦與2號(hào)瓦之間的距離為a1，1號(hào)瓦與聯(lián)軸器之間的距離為b1。如果在1號(hào)推力瓦處布置的話，那么推力盤距離主油泵聯(lián)軸器a1+b1，如果是在2號(hào)推力瓦處布置的話，那么推力盤距離主油泵聯(lián)軸器b2，就一般情況來看b2為500～600mm，而a1與b1的和大于6000mm。如果在聯(lián)軸器處轉(zhuǎn)子的伸長(zhǎng)量越大的話，那么聯(lián)軸器卡澀的可能性也會(huì)越大，從而將主油泵的推力瓦磨損。這時(shí)一定要把聯(lián)軸器的對(duì)中精度提高，并做好潤(rùn)滑，盡量不要卡澀聯(lián)軸器。

（2）進(jìn)汽位置對(duì)中心的影響。如果汽輪機(jī)進(jìn)汽的位置在汽輪機(jī)中部的話，那么1號(hào)瓦必須設(shè)置在高壓缸的排氣端，與進(jìn)氣位置在1號(hào)瓦處的機(jī)組相比，進(jìn)氣位置相對(duì)靠后的機(jī)組在1號(hào)瓦的軸承溫度比較低，對(duì)于某些機(jī)組而言，它的前貓爪設(shè)計(jì)有冷卻水，所以對(duì)于沒有冷卻水的機(jī)組而言，它們從貓爪傳遞到1號(hào)瓦的熱量是不一樣的。

3 推力間隙對(duì)主油泵安全性的影響

對(duì)于國內(nèi)的許多機(jī)組而言，我們對(duì)推力間隙的限定范圍大約是0.12～0.18mm，但是在許多的發(fā)電廠中，推力間隙的值要比限定值大的多，但并不影響運(yùn)行。由于安裝了液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)所以才設(shè)計(jì)了推力間隙，在主軸轉(zhuǎn)子的前方安裝有液壓調(diào)節(jié)器，噴油滑閥會(huì)在擋板對(duì)面對(duì)其進(jìn)行噴油，機(jī)組的負(fù)荷調(diào)整情況會(huì)受到噴嘴與擋板間間隙的影響，如果推力間隙太大的話，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的負(fù)荷會(huì)發(fā)生擺動(dòng)，所以在進(jìn)行安裝的過程中一定要盡量減少推力間隙。

4 主油泵故障分析及處理措施

我們以AV71-15全靜葉可調(diào)式汽輪鼓風(fēng)機(jī)為例，該汽輪機(jī)是在2005年的4月份投入生產(chǎn)的，在2008年7月份的時(shí)候我們對(duì)這個(gè)機(jī)組進(jìn)行了檢修，這個(gè)機(jī)組的動(dòng)力是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，在汽輪鼓風(fēng)機(jī)組處于正常運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候，主油泵需要為射油器供給動(dòng)力油，并且它還負(fù)責(zé)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供壓力油，該機(jī)組的膜片聯(lián)軸器適應(yīng)性比較好，但是它的緩沖性比較差，如果主油泵與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)中性不是很好地話，這個(gè)膜片非常容易發(fā)生波形變形，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生斷裂，針對(duì)這個(gè)問題如果是第一次膜片發(fā)生斷裂的話，我們可以推斷是由于主油泵與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)中性比較差所致的，一個(gè)月以后這個(gè)主油泵突然就自動(dòng)停機(jī)了，隨即我們就對(duì)主油泵進(jìn)行了檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)膜片又發(fā)生了斷裂，而且斷裂的很徹底，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子已經(jīng)無法驅(qū)動(dòng)主油泵了，從而使得主油泵無法正常工作，所以汽輪鼓風(fēng)機(jī)才會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)的情況，已經(jīng)更換了兩次膜片并且在更換膜片之后也進(jìn)行了主油泵與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的對(duì)中找正，卻依舊發(fā)生了膜片斷裂的情況，這個(gè)問題急需要進(jìn)行解決。

當(dāng)我們檢查齒輪箱的時(shí)候我們意外的發(fā)現(xiàn)它內(nèi)部的齒輪軸已經(jīng)嚴(yán)重的磨損了，齒輪軸的徑向圓跳動(dòng)已經(jīng)嚴(yán)重超過了技術(shù)要求的值。我們把它返回廠家進(jìn)行維修，修好后再次安裝上，并且做了對(duì)中找正處理，但是經(jīng)過兩周以后，主油泵又發(fā)生了震動(dòng)并且有雜音產(chǎn)生，經(jīng)過一系列的排查我們發(fā)現(xiàn)主油泵聯(lián)軸器的安裝沒有問題，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的安裝也沒有問題，但是卻發(fā)現(xiàn)護(hù)套螺栓有一些問題，螺栓的配合比較緊，大概是由于護(hù)套內(nèi)徑比較小的緣故，我們把新舊護(hù)套進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，新的護(hù)套內(nèi)徑果然比較小，因此對(duì)聯(lián)軸器造成了擠壓，這樣一來如果汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子受熱需要膨脹的話，是無法很好地實(shí)現(xiàn)的，從而破壞了主油泵和汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的對(duì)中性，導(dǎo)致主油泵發(fā)出異響，通過對(duì)護(hù)套的內(nèi)徑進(jìn)行處理后，將其正確安裝然后找正，結(jié)果主油泵在三年多的時(shí)間內(nèi)一直運(yùn)行良好，沒有發(fā)生異常情況，從而保證了機(jī)組的正常運(yùn)行。

5 齒形聯(lián)軸器磨損分析及處理

我們以C25-3.04汽輪機(jī)為例，該汽輪機(jī)在運(yùn)行的過程中經(jīng)常出現(xiàn)主油泵的聯(lián)軸器失效的情況，這樣一來機(jī)組就會(huì)發(fā)生跳閘，我們停機(jī)之后進(jìn)行了全面的檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器的齒輪發(fā)生了嚴(yán)重的磨損，該機(jī)組在主油泵與其輔助油泵之間進(jìn)行切換的時(shí)候，機(jī)組就經(jīng)常會(huì)發(fā)生跳閘的情況，接下來我們把聯(lián)軸器進(jìn)行了分解，結(jié)果發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器的齒輪已經(jīng)發(fā)生了磨損，于是我們換掉了聯(lián)軸器，并且進(jìn)行了找中心的操作，但是在找中心的過程中我們發(fā)現(xiàn)主油泵的軸中心比汽輪機(jī)的軸中心高出了0.7mm，但是規(guī)定的值是0.2mm，因此我們做了相應(yīng)的處理使其滿足了相應(yīng)的技術(shù)要求，然后把它裝回。在2010年6月份的時(shí)候機(jī)組在運(yùn)行的過程中又發(fā)生了跳閘的現(xiàn)象，我們?cè)俅瓮C(jī)進(jìn)行檢查，并把聯(lián)軸器進(jìn)行分解，結(jié)果發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器靠汽輪機(jī)側(cè)的齒的確發(fā)生了比較輕微的磨損，而靠主油泵側(cè)的齒卻發(fā)生了嚴(yán)重的磨損，我們找了合適的聯(lián)軸器將其替換并啟動(dòng)機(jī)組。

6 齒形聯(lián)軸器故障原因及分析

6.1 制造工藝

如果一種聯(lián)軸器它的加工工藝比較好的話，它的內(nèi)外齒之間齒形的誤差會(huì)比較小，這樣一來聯(lián)軸器傳遞的旋轉(zhuǎn)力矩就能夠平均的分配到聯(lián)軸器的每一個(gè)齒上，如果聯(lián)軸器的加工工藝比較差的話，它的每個(gè)齒的受力也會(huì)不均勻的，有的齒受力大些，有的齒受力小些，這樣非常容易發(fā)生磨損，如果情況嚴(yán)重的話也有可能會(huì)發(fā)生掉齒的情況。此外聯(lián)軸器齒的硬度也是一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)，如果材料的硬度太低的話那么聯(lián)軸器內(nèi)外齒的抗磨性就會(huì)比較差，這樣也很容易使聯(lián)軸器發(fā)生磨損，有一些辦法可以提高聯(lián)軸器齒面的耐磨性，比如淬火以及氮化處理等等，一般情況下，齒面硬度不足都是由于熱處理工藝不當(dāng)所致的。

6.2 安裝精度

聯(lián)軸器在進(jìn)行安裝的時(shí)候，它的主動(dòng)軸以及它的從動(dòng)軸端面的中心會(huì)有一定的偏差，對(duì)于這個(gè)偏差齒式聯(lián)軸器是有它的允許范圍的，如果超過了這個(gè)范圍的話主油泵就會(huì)跟隨汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子做起圓錐擺運(yùn)動(dòng)，這樣一來聯(lián)軸器的齒輪就會(huì)更加容易磨損，上面提到過聯(lián)軸器磨損后，主油泵的軸中心會(huì)比汽輪機(jī)的軸中心高出許多來，我們一般都需要將主軸承的臺(tái)板磨掉一些，從而達(dá)到相關(guān)的技術(shù)要求，有規(guī)定說主油泵的軸中心要比汽輪機(jī)的軸中心高出0.15～0.2mm，但是當(dāng)聯(lián)軸器第三次發(fā)生磨損的時(shí)候我們發(fā)現(xiàn)主油泵的軸中心并不比汽輪機(jī)的軸中心高，反而比它低，這是不符合要求的，經(jīng)過分析之后我們覺得前兩次測(cè)量的數(shù)據(jù)是不準(zhǔn)確的，誤把臺(tái)板磨掉了一些高度，從而造成了齒輪的磨損，發(fā)現(xiàn)此問題后我們對(duì)臺(tái)板進(jìn)行了一些修復(fù)。此外我們還對(duì)其他部位的安裝尺寸進(jìn)行了測(cè)試，但是沒有發(fā)現(xiàn)異常情況，由此我們可以發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器磨損的主要原因并不是安裝精度。

6.3 潤(rùn)滑效果

齒式聯(lián)軸器負(fù)責(zé)連接兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，這兩個(gè)部件在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候會(huì)發(fā)生軸向移動(dòng)，因此我們必須保證聯(lián)軸器的潤(rùn)滑性，如果潤(rùn)滑性比較好的話，聯(lián)軸器與其他部件之間的摩擦就會(huì)增加，從而使聯(lián)軸器發(fā)生磨損。針對(duì)這一問題，我們也有相應(yīng)的幾項(xiàng)措施，比如主油泵的進(jìn)油孔部位一定要細(xì)致的進(jìn)行檢查，此外軸的空心部位也要留意以免發(fā)生堵塞，此外還要撤掉主油泵側(cè)的聯(lián)軸器的擋板，從而保證進(jìn)油。在前幾次對(duì)聯(lián)軸器磨損狀況進(jìn)行檢查的時(shí)候我們并沒有檢測(cè)主油泵入口的油壓以及油量的情況，如果入口的油量不充足的話，那么會(huì)造成聯(lián)軸器的供油不足，聯(lián)軸器就更容易發(fā)生磨損，比如機(jī)組在運(yùn)行了一段時(shí)間之后，在2011年的12月份聯(lián)軸器又發(fā)生了故障，機(jī)組停機(jī)進(jìn)行檢查，我們?cè)谌肟谔幇惭b了彈簧式壓力表監(jiān)視入口的油壓，但是機(jī)組在運(yùn)行之后，油壓表上并不壓力顯示。

7 汽輪機(jī)運(yùn)行過程中常見的問題及處理方法

7.1 在油泵自動(dòng)切換的過程中小機(jī)速關(guān)閥自動(dòng)關(guān)閉

汽輪機(jī)在運(yùn)行的過程中，有時(shí)候要使用集中供油的方式，不管是水泵潤(rùn)滑油還是盤車油都集中供油，這樣一來一個(gè)機(jī)組就需要兩臺(tái)汽泵，如果兩臺(tái)汽泵的容量相同的話，檢修和調(diào)控起來就會(huì)很方便了，但是油泵在切換的時(shí)候小機(jī)速關(guān)閥為什么會(huì)自動(dòng)關(guān)閉呢？導(dǎo)致出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因很大可能是因?yàn)檎{(diào)節(jié)油不足所致的，這時(shí)候我們只需要增大調(diào)節(jié)油的油量。

7.2 主油泵進(jìn)出口壓力低

機(jī)組在運(yùn)行的過程中，如果潤(rùn)滑油泵停止，那么會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)組停機(jī)，出現(xiàn)這種狀況就是因?yàn)橹饔捅玫某隹趬毫Ρ容^低所致的，主油泵實(shí)際的出口壓力值與設(shè)計(jì)值不相等，這樣一來機(jī)組的主供油系統(tǒng)就不能正常工作了，但是為什么主油泵的出口壓力值會(huì)低于設(shè)計(jì)值呢？可能是由于在主油箱內(nèi)的油位比較低，這樣一來主油泵就不能正常的進(jìn)行供油了，想要解決這個(gè)問題我們只需要往主油箱內(nèi)加油就可以了。

8 結(jié)束語

主油泵的安裝工藝會(huì)影響到主油泵的安全性，所以我們?cè)趯?duì)主油泵進(jìn)行安裝的過程中一定要對(duì)相關(guān)參數(shù)做好計(jì)算和分析，以免出現(xiàn)差錯(cuò)影響主油泵的安全性。在對(duì)主油泵進(jìn)行檢修的過程中，一定要重點(diǎn)的看主油泵轉(zhuǎn)子與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置，一旦發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)的進(jìn)行找正操作。

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