俄羅斯TBM-165-2汽輪發(fā)電機轉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(yáng)袁爽熱電有限公司#1機組為例，闡述了發(fā)電機轉子開(kāi)裂后軸徑的計算及修復方法，對其他類(lèi)型大型汽輪發(fā)電機轉子軸徑的處理具有借鑒意義。關(guān)鍵詞：發(fā)電機軸徑轉動(dòng)裂紋1簡(jiǎn)介洛陽(yáng)袁爽熱電有限公司#1發(fā)電機由新西伯利亞電力有限公司制造，型號TBM-165-2，有功功率165MW。定子繞組采用紙絕緣，由粘度低、導熱率高、絕緣性能好的干式變壓器油直接冷卻，轉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(jiǎn)稱(chēng)油水油冷卻。定子和轉子是兩個(gè)先立的系統，完全分離，互不干擾。轉子重量36t，長(cháng)度9.611m，工件較大直徑1075mm。2問(wèn)題2003年3月29日小修時(shí)，發(fā)現#1發(fā)電機轉子# 6軸承軸頸有裂紋，裂紋位于軸頸表面，圓周方向弧長(cháng)300毫米，距勵磁側軸瓦肩75-85毫米。有30多個(gè)細小的軸向裂紋，這些裂紋的長(cháng)度從4毫米到12毫米不等.發(fā)現問(wèn)題后，安排金相部門(mén)對裂紋位置進(jìn)行探傷確認，檢查軸表面硬度。發(fā)現軸頸裂紋處的硬度在HB440-460之間。軸頸無(wú)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，測得軸頸壁厚92.9-93.6 mm，認為這些小裂紋應為表面裂紋，裂紋表面應沿圓周方向打磨。當磨削深度為1mm時(shí)，金相檢驗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(lái)的小短裂紋也消失，剩余裂紋仍沿軸向排列，裂紋長(cháng)度為10-14mm，金相檢驗仍明顯。磨削至3毫米深度時(shí)，裂紋依然存在，金相檢驗明顯，裂紋長(cháng)度無(wú)縮短跡象，較長(cháng)裂紋延長(cháng)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。河南試驗廠(chǎng)金屬室的專(zhuān)家連續測量了裂紋軸頸沿軸向50毫米范圍內的表面硬度。結果表明，裂紋處的表面硬度在15毫米左右達到HB430-450，而相鄰側只有HB220-250。對出現裂紋的軸徑沿圓周方向進(jìn)行了酸腐蝕檢查，沒(méi)有明顯的癥狀證實(shí)這些裂紋是由焊接轉子缺陷引起的。較后，分析表明，這些裂縫的深度應在6mm左右，用滲透法檢測滲透不明顯。經(jīng)Xi熱力工程研究所專(zhuān)家現場(chǎng)檢查，認為裂縫明顯，應進(jìn)行處理，但內尚無(wú)準確檢測裂縫深度的檢測方法。鑒于目前沒(méi)有焊接或車(chē)削門(mén)檻，小修結束(4月9日24: 00)在即，可先采用刷鍍法覆蓋，恢復機組運行，加強監控。委托Xi熱力工程研究所對轉子進(jìn)行裂紋評估和分析，以確定其安全極限和發(fā)展速度，并在安全期限內運行?，F在馬上研究確定轉子處理方法，做好轉子處理的準備工作。6月16日，成立了# 1機組# 6軸承軸頸裂紋處理研究小組，決定對# 6軸承軸頸進(jìn)行車(chē)削加工。要求分別根據車(chē)削10毫米和16毫米(直徑)來(lái)證明軸瓦的強度和準備軸瓦的配置。3分別根據10毫米和16毫米(直徑)的軸頸轉動(dòng)證明強度。電熱工研究院論證結果如下：轉子勵磁端軸頸強度為375.0mm，剛度為350.0mm。它 #p#分頁(yè)標題#e#

根據估計的裂紋深度，認為車(chē)削所有裂紋后的軸頸尺寸對轉子的固有振動(dòng)頻率和油膜穩定性影響不大。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)電機轉子與定子的間隙是否能滿(mǎn)足要求。發(fā)電機轉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(chē)削10mm，15-5-5=5 mm，理論上可以滿(mǎn)足要求；如果車(chē)削16mm，15-5-8=2 mm，理論上不能滿(mǎn)足要求。2)軸瓦用鎢金加厚后，鎢金強度是否能滿(mǎn)足要求，咨詢(xún)廠(chǎng)家和加工廠(chǎng)。這種規格的鎢金制造厚度為3-5毫米(設計為0.5-6毫米)。如果鎢金再加厚，對鎢金強度影響很大。也就是說(shuō)，如果鎢金過(guò)厚，會(huì )影響支撐轉子的剛度，長(cháng)期運行對機組的安全性影響很大。認為不能在原軸瓦的鎢金上使用。4.2配置新軸瓦的計算1)長(cháng)徑比驗算：當0.7-1.1(瓦長(cháng)300mm)375、長(cháng)徑比0.80365、長(cháng)徑比0.8219359、長(cháng)徑比0.8356能滿(mǎn)足車(chē)削10mm和16mm(直徑)的要求時(shí)。2)軸承比壓校核計算：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(mǎn)足車(chē)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(chǎng)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S=0.13/0.0126=10.3遠大于2，可以實(shí)現液體摩擦。4)軸承尺寸的確定由于軸徑需要車(chē)削10－16mm,根據汽輪機制造行業(yè)規范要求：鎢金厚度較小不能低于3mm，較大不能超過(guò)6mm。a.軸瓦胎的所有外形尺寸都保持不變。b.軸瓦胎的內徑為φ371c.軸瓦胎內燕尾槽個(gè)數和深度尺寸保持不變。d.軸瓦鎢金內徑的范圍為：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。軸瓦鎢金內徑為φ357mm。（留2mm加工余量）其他尺寸按圖紙保持不變。5 轉子的車(chē)削1）#1機發(fā)電機轉子重36t，長(cháng)9.611m，工件較大直徑為1075mm。故加工轉子需用特殊車(chē)床。由于轉子重量大且較長(cháng)，加工轉子時(shí)只有對發(fā)電機轉子靠背輪處夾固，在發(fā)電機轉子勵側找一基準軸頸，用專(zhuān)用托架將轉子托起。發(fā)電機勵側端部的冷卻水中心孔只能用于輔助找正和限制轉子軸向位移作用，而不能作為轉子承重支撐點(diǎn)。2）為保證軸頸車(chē)削后質(zhì)量，對軸頸車(chē)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）轉子加工后動(dòng)平衡試驗轉子軸頸加工后，應做動(dòng)平衡，否則將會(huì )影響到整個(gè)軸系的平衡，引起機組振動(dòng)。動(dòng)平衡試驗數據見(jiàn)表1表1#1機轉子動(dòng)平衡試驗數據動(dòng)平衡后，兩軸承的振動(dòng)符合GB/T7064-1996標準，超速3300rpm2min正常。平衡配重數據見(jiàn)表2。表2#1機轉子配重數據6 結論#1發(fā)電機轉子＃6瓦軸徑由φ375mm車(chē)削到φ362.47mm，在廠(chǎng)家動(dòng)平衡試驗合格后，運回現場(chǎng)安裝后，一次沖轉成功，負荷140MW，水平振動(dòng)12μm，垂直振動(dòng)21μm。從10月30日運行至今良好，實(shí)踐證明，這次#1發(fā)電機轉子＃6瓦軸徑處理是成功的。參考文獻：[1]馬桂琴，馮水寧.汽輪機構造.北京：中電力企業(yè)聯(lián)合會(huì )教育培訓部，1986[2]上海機械專(zhuān)科學(xué)校.機械設計基礎.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻出版社，1984[3]劉煥長(cháng)，武毅強.高壓汽輪機檢修.吉林：水利電力出版社，1979 來(lái)源：中電力網(wǎng)#p#分頁(yè)標題#e#