俄羅斯TBM-165-2汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸裂紋處理技術(shù)研究作者：匿名2008/1/11 14:0:05

文摘：以洛陽袁爽熱電有限公司#1機(jī)組為例，闡述了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子開裂后軸徑的計(jì)算及修復(fù)方法，對(duì)其他類型大型汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸徑的處理具有借鑒意義。關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)軸徑轉(zhuǎn)動(dòng)裂紋1簡介洛陽袁爽熱電有限公司#1發(fā)電機(jī)由新西伯利亞電力有限公司制造，型號(hào)TBM-165-2，有功功率165MW。定子繞組采用紙絕緣，由粘度低、導(dǎo)熱率高、絕緣性能好的干式變壓器油直接冷卻，轉(zhuǎn)子繞組采用蒸餾水直接冷卻，定子鐵芯也采用干式變壓器油直接冷卻，簡稱油水油冷卻。定子和轉(zhuǎn)子是兩個(gè)先立的系統(tǒng)，完全分離，互不干擾。轉(zhuǎn)子重量36t，長度9.611m，工件較大直徑1075mm。2問題2003年3月29日小修時(shí)，發(fā)現(xiàn)#1發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子# 6軸承軸頸有裂紋，裂紋位于軸頸表面，圓周方向弧長300毫米，距勵(lì)磁側(cè)軸瓦肩75-85毫米。有30多個(gè)細(xì)小的軸向裂紋，這些裂紋的長度從4毫米到12毫米不等.發(fā)現(xiàn)問題后，安排金相部門對(duì)裂紋位置進(jìn)行探傷確認(rèn)，檢查軸表面硬度。發(fā)現(xiàn)軸頸裂紋處的硬度在HB440-460之間。軸頸無裂紋表面硬度在HB200-280之間，肩部硬度在HB 300-320之間。6 #瓦軸頸直徑375mm，測(cè)得軸頸壁厚92.9-93.6 mm，認(rèn)為這些小裂紋應(yīng)為表面裂紋，裂紋表面應(yīng)沿圓周方向打磨。當(dāng)磨削深度為1mm時(shí)，金相檢驗(yàn)表明裂紋沿軸向排列，裂紋在該深度呈網(wǎng)狀裂紋。磨削至2mm深度時(shí)，網(wǎng)狀裂紋消失，原來的小短裂紋也消失，剩余裂紋仍沿軸向排列，裂紋長度為10-14mm，金相檢驗(yàn)仍明顯。磨削至3毫米深度時(shí)，裂紋依然存在，金相檢驗(yàn)明顯，裂紋長度無縮短跡象，較長裂紋延長至16毫米。拋光至2-3 mm深度時(shí)，硬度感明顯低于表面硬化層。河南試驗(yàn)廠金屬室的專家連續(xù)測(cè)量了裂紋軸頸沿軸向50毫米范圍內(nèi)的表面硬度。結(jié)果表明，裂紋處的表面硬度在15毫米左右達(dá)到HB430-450，而相鄰側(cè)只有HB220-250。對(duì)出現(xiàn)裂紋的軸徑沿圓周方向進(jìn)行了酸腐蝕檢查，沒有明顯的癥狀證實(shí)這些裂紋是由焊接轉(zhuǎn)子缺陷引起的。較后，分析表明，這些裂縫的深度應(yīng)在6mm左右，用滲透法檢測(cè)滲透不明顯。經(jīng)Xi熱力工程研究所專家現(xiàn)場(chǎng)檢查，認(rèn)為裂縫明顯，應(yīng)進(jìn)行處理，但內(nèi)尚無準(zhǔn)確檢測(cè)裂縫深度的檢測(cè)方法。鑒于目前沒有焊接或車削門檻，小修結(jié)束(4月9日24: 00)在即，可先采用刷鍍法覆蓋，恢復(fù)機(jī)組運(yùn)行，加強(qiáng)監(jiān)控。委托Xi熱力工程研究所對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行裂紋評(píng)估和分析，以確定其安全極限和發(fā)展速度，并在安全期限內(nèi)運(yùn)行。現(xiàn)在馬上研究確定轉(zhuǎn)子處理方法，做好轉(zhuǎn)子處理的準(zhǔn)備工作。6月16日，成立了# 1機(jī)組# 6軸承軸頸裂紋處理研究小組，決定對(duì)# 6軸承軸頸進(jìn)行車削加工。要求分別根據(jù)車削10毫米和16毫米(直徑)來證明軸瓦的強(qiáng)度和準(zhǔn)備軸瓦的配置。3分別根據(jù)10毫米和16毫米(直徑)的軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)證明強(qiáng)度。電熱工研究院論證結(jié)果如下：轉(zhuǎn)子勵(lì)磁端軸頸強(qiáng)度為375.0mm，剛度為350.0mm。它 #p#分頁標(biāo)題#e#

根據(jù)估計(jì)的裂紋深度，認(rèn)為車削所有裂紋后的軸頸尺寸對(duì)轉(zhuǎn)子的固有振動(dòng)頻率和油膜穩(wěn)定性影響不大。4軸瓦的配置4.1鎢金加厚后能否使用原軸瓦，從以下兩方面考慮：1)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子的間隙是否能滿足要求。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子的間隙至少15mm，較大20mm(大修時(shí)記錄)，原軸瓦厚度約3-5 mm，如果車削10mm，15-5-5=5 mm，理論上可以滿足要求；如果車削16mm，15-5-8=2 mm，理論上不能滿足要求。2)軸瓦用鎢金加厚后，鎢金強(qiáng)度是否能滿足要求，咨詢廠家和加工廠。這種規(guī)格的鎢金制造厚度為3-5毫米(設(shè)計(jì)為0.5-6毫米)。如果鎢金再加厚，對(duì)鎢金強(qiáng)度影響很大。也就是說，如果鎢金過厚，會(huì)影響支撐轉(zhuǎn)子的剛度，長期運(yùn)行對(duì)機(jī)組的安全性影響很大。認(rèn)為不能在原軸瓦的鎢金上使用。4.2配置新軸瓦的計(jì)算1)長徑比驗(yàn)算：當(dāng)0.7-1.1(瓦長300mm)375、長徑比0.80365、長徑比0.8219359、長徑比0.8356能滿足車削10mm和16mm(直徑)的要求時(shí)。2)軸承比壓校核計(jì)算：錫基軸承合金zchnsb11-6允許值為25N/mm2375，比壓為1.6N/mm2365，比壓為1.6438N/mm2359，比壓為1.6713N/mm2時(shí)，可滿足車削10mm和16mm(直徑)的要求。3)較小油膜厚度：與軸徑和軸瓦表面粗糙度有關(guān)，軸頸和軸瓦的表面粗糙度為Rz1=6.3um(廠家一般為3.2，由于再加工精度降低)r。

z2=6.3um。Rz1 Rz2=6.3 6.3=12.6um=0.0126mm較小油膜厚度Hmin=△/2*(1-X)=0.56/2*(1-0.53)=0.13mm安全系數(shù)S=0.13/0.0126=10.3遠(yuǎn)大于2，可以實(shí)現(xiàn)液體摩擦。4)軸承尺寸的確定由于軸徑需要車削10－16mm,根據(jù)汽輪機(jī)制造行業(yè)規(guī)范要求：鎢金厚度較小不能低于3mm，較大不能超過6mm。a.軸瓦胎的所有外形尺寸都保持不變。b.軸瓦胎的內(nèi)徑為φ371c.軸瓦胎內(nèi)燕尾槽個(gè)數(shù)和深度尺寸保持不變。d.軸瓦鎢金內(nèi)徑的范圍為：φ365mm－φ359mm（φ371-2×3=φ365φ371-2×6＝φ359）由此確定，新配置的備品瓦的外形尺寸為：球面直徑為φ700 0.05~ 0.10mm。軸瓦鎢金內(nèi)徑為φ357mm。（留2mm加工余量）其他尺寸按圖紙保持不變。5 轉(zhuǎn)子的車削1）#1機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重36t，長9.611m，工件較大直徑為1075mm。故加工轉(zhuǎn)子需用特殊車床。由于轉(zhuǎn)子重量大且較長，加工轉(zhuǎn)子時(shí)只有對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子靠背輪處夾固，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)側(cè)找一基準(zhǔn)軸頸，用專用托架將轉(zhuǎn)子托起。發(fā)電機(jī)勵(lì)側(cè)端部的冷卻水中心孔只能用于輔助找正和限制轉(zhuǎn)子軸向位移作用，而不能作為轉(zhuǎn)子承重支撐點(diǎn)。2）為保證軸頸車削后質(zhì)量，對(duì)軸頸車削的精度要求如下：橢圓度：0.02mm錐度：0.03mm同心度：0.02mm表面粗糙度：0.8（▽9）3）轉(zhuǎn)子加工后動(dòng)平衡試驗(yàn)轉(zhuǎn)子軸頸加工后，應(yīng)做動(dòng)平衡，否則將會(huì)影響到整個(gè)軸系的平衡，引起機(jī)組振動(dòng)。動(dòng)平衡試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1表1#1機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡試驗(yàn)數(shù)據(jù)動(dòng)平衡后，兩軸承的振動(dòng)符合GB/T7064-1996標(biāo)準(zhǔn)，超速3300rpm2min正常。平衡配重?cái)?shù)據(jù)見表2。表2#1機(jī)轉(zhuǎn)子配重?cái)?shù)據(jù)6 結(jié)論#1發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子＃6瓦軸徑由φ375mm車削到φ362.47mm，在廠家動(dòng)平衡試驗(yàn)合格后，運(yùn)回現(xiàn)場(chǎng)安裝后，一次沖轉(zhuǎn)成功，負(fù)荷140MW，水平振動(dòng)12μm，垂直振動(dòng)21μm。從10月30日運(yùn)行至今良好，實(shí)踐證明，這次#1發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子＃6瓦軸徑處理是成功的。參考文獻(xiàn)：[1]馬桂琴，馮水寧.汽輪機(jī)構(gòu)造.北京：中電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)教育培訓(xùn)部，1986[2]上海機(jī)械專科學(xué)校.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1984[3]劉煥長，武毅強(qiáng).高壓汽輪機(jī)檢修.吉林：水利電力出版社，1979 來源：中電力網(wǎng)#p#分頁標(biāo)題#e#