汽輪機軸承座洼窩現場機加工車削工藝實踐

鄭 國，劉 濤，鄭華秀

（湛江電力有限公司，廣東湛江 524099）

汽輪機軸承座洼窩現場機加工車削工藝實踐

鄭 國，劉 濤，鄭華秀

（湛江電力有限公司，廣東湛江 524099）

對某汽輪機2#軸承座下沉導致瓦墊鐵加墊過多無法翻瓦檢修的問題，制定機加工車削2#軸承座洼窩的工藝方案并實施。

汽輪機；軸承；加工；車削

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.72

0 前言

汽輪機軸承是汽輪機的重要組成部分，其工作狀況的好壞直接影響到機組的安全。某早期投產的汽輪機由于基礎沉降引起2#軸承座下沉，導致2#瓦墊鐵加墊過多無法翻瓦檢修。通過對幾種翻瓦檢修的處理方案進行可行性分析，合理選擇了現場車削2#軸承座洼窩方案并成功實施。

1 汽輪機概述

N300-16.67/537/537-3型汽輪機，1995年投產，為高中壓合缸結構，兩缸兩排汽凝汽器式汽輪機。高中壓外缸由下缸中分面伸出的前、后、左、右4個元寶形貓爪，搭在前軸承箱（1#軸承箱）和中壓軸承箱（2#軸承箱）的水平中分面上，為下貓爪中分面支承結構，死點設在2#軸承中心線后205 mm處。機組啟動時，高中壓缸前軸承箱向前膨脹，低壓缸向前后2個方向膨脹，軸系相對靜子死點在2#軸承箱內推力軸承處，轉子由此處向前后2個方向膨脹。

汽輪機軸承箱分布見圖1，1#，2#軸承箱是落地式軸承箱，1#，2#軸承為可傾瓦軸承；3#，4#軸承箱是座缸式軸承箱，3#，4#軸承為橢圓瓦軸承。推力軸承為密切爾型，位于2#軸承箱內，為軸系相對死點。各支持軸承是由上、下兩半組成，并用螺栓連接成一整體。下半軸承支持在3個墊鐵上，在正底部垂直中心線上布置一塊墊鐵，左、右兩墊鐵的中心線與軸瓦垂直中心線的夾角70°，都帶有調整墊塊，可采用按計算比例改變下部墊鐵、兩側墊鐵的調整墊片厚度來上下左右移動軸瓦，使軸系中心揚度等符合標準要求。

圖1 汽輪機軸承箱分布

2 2#軸承座下沉導致2#瓦無法翻瓦

2016年11月，汽輪機進行投產后的第5次大修。綜合分析前幾次大修記錄和本次大修解體數據，包括軸系揚度，中—低、低—發對輪張口，中心高差及各支持軸承油擋中心數據，發現運行多年后，機組基礎存在不同程度的沉降。前軸承箱基礎、2#軸承箱基礎及低壓缸各臺板基礎都有沉降現象，導致本次大修機組軸系中心、揚度變化較大，必須按標準重新對軸系進行調整。

大修解體時測得2#瓦油擋洼窩數值：左側a=5.10 mm，右側b=5.05 mm，底部c=6.50 mm，c-|a+b|/2=1.43 mm，2#瓦油擋下洼窩偏大1.43 mm。由于基礎沉降，前幾次軸系中心調整已在2#瓦底部背面的墊鐵加墊，使軸系中心高度增加了1.5 mm，而軸承箱體中分面左右側瓦口位沒有同時增大，2#軸承座洼窩變成了立橢圓狀態，中分面半徑小于垂直面半徑，固而造成2#瓦翻不出來，導致2#瓦在運行中有缺陷也無法處理。上一次維修中，由于2#瓦溫度測點故障異常，想翻瓦更換測點也無法處理，最后只能是重新接線監視運行。

本次大修，對軸系調整與前幾次一樣，以低壓缸3#，4#軸瓦為基準，由于發電機基礎沉降導致發電機底部已無墊片可抽，因此不能下調3#，4#軸瓦標高。經軸系調整計算，考慮前軸承箱、中壓軸承箱基礎的沉降，發現犧牲轉子部分揚度后，2#瓦墊鐵需要添加的墊片厚度仍較大，至少還要在底部增加0.3 mm，墊片厚度累計將達到1.8 mm以上，2#瓦更加不易翻出，以后2#瓦有故障將無法翻瓦進行處理。

3 處理方案及可行性分析

要解決2#軸承座下沉、2#瓦油擋下洼窩偏大、2#瓦墊鐵加墊多無法翻瓦的問題，較徹底的方法是翻出2#軸承箱，重新抬高2#軸承箱。但是機組大修和機組安裝不同，臺板、軸承座已定位，不可能在大修中翻出2#軸承箱對其標高進行調整[1]，而且2#軸承箱是汽輪機高中壓缸的絕對膨脹死點和軸系的相對膨脹死點，推力瓦座也安裝在2#軸承箱內。考慮到該方案工作量大、風險較高，沒有采取該方案，只能在每次大修中通過在2#瓦瓦枕墊鐵下增加墊片的方式來抬高2#瓦，使其滿足軸系中心和揚度等標準值的要求。經與制造廠溝通，現場不翻出軸承箱處理2#瓦油擋洼窩底部間隙大的問題有2種辦案。

（1）現場車削加工。將軸承座洼窩左右和頂部間隙擴大，將立橢圓擴大為一個同心圓，保證軸承中心到軸承座的距離各向長度一致，其他軸瓦墊塊比較薄的位置通過墊片調整和研磨來保證接觸，保證翻瓦。

（2）先補焊軸承座，再車削加工。將軸承座底部標高按油擋洼窩間隙偏差值網上抬，再抽出軸瓦底部墊塊多加的墊片，可以保證翻瓦。缺點是焊接工作量大、容易變形，同時軸承座上下半的中分面不在中心線上。

經分析對比，決定采用第一種方案，在不移動箱體情況下進行現場直接車削加工，只車削下半瓦座，以2#瓦座底部為內切圓，半徑比2#瓦座大1.8 mm進行車削加工。車削量不大，只是左右側最大處車削掉1.8 mm的量，車掉的地方通過對瓦枕加墊片并經研磨檢查后，接觸良好。

4 現場機加工車削洼窩工藝實踐

制定在現場車削2#軸承座洼窩方案后，根據2#軸承箱的具體尺寸，設計制造了機加工工裝，并在現場經多次試裝調整和改進后，最終符合加工要求（圖2）。

圖2 現場機加工工裝示意

為了保證加工質量和加工精度，防止車削出來洼窩面的圓度、錐度、同心度有偏移和振蕩現象，必須重視機加工工裝在軸承座位置安裝調整時的校正過程，需進行高精度校正[2-3]。

4.1 現場車削2#軸承座方案實施步驟和技術要求

（1）根據2#瓦油擋洼窩與中心調整后的具體數據，確定2#瓦座的加工量。通過測量并計算出瓦座的車削量約1.8 mm。

（2）加工時，以2#瓦下瓦座水平面為標準，圓心上移1.8 mm，以此圓心與2#瓦下瓦座底部相切距離為半徑進行車削加工（圖 3）。

圖3 現場機加工示意

（3）將機加工工裝固定架設在2#瓦箱體兩端，以兩端固定機架對中心線進行調整，在刀架上架百分表，對2#軸承座洼窩面打表測量找平找正。將百分表清零后，旋轉卡盤對前后左右各端面進行測量，左右洼窩變化值在0.02 mm以內，保證中心校正精度在0.02 mm以內，用合像水平儀檢查鏜桿的水平度在0.02 mm/m以內，經檢驗合格后將機加工工裝固定在箱體兩側。

（4）在加工前畫好加工線（離瓦口1.8 mm）及驗收參照線，機加工車削軸承座洼窩前把百分表裝在鏜孔機刀架上再次復核軸系對中數值，安裝好車刀及車削第一刀時，驗收人員及時跟進驗收。

（5）加工過程中要密切檢查機加工工裝的穩固性，每次進刀量為0.1 mm，以免切削過量。加工中及時檢查加工尺寸并確保同心度及表面粗糙度合格。車削完成后，還需要手工打磨，保證加工偏差在0.05 mm以內，表面粗糙度值應＜Ra3.2 μm。圖4為已加工處理好的軸承座。

圖4 已加工處理好的軸承座

4.2 加工處理好2#軸承座洼窩后軸承的檢修工藝要求

加工處理好2#軸承座洼窩后，墊鐵和軸承座洼窩接觸的好壞，不但直接影響本次加工工程的成敗，而且還會影響到汽輪機的振動和瓦的安全運行[4]。必須要嚴格按照工藝標準要求嚴格執行到位。

（1）將加工車削掉的洼窩面對應3塊墊鐵位置按比例加上調整墊片（墊片數量盡量不要超過3塊，可將薄墊片換成厚墊片），結合汽輪機中低對輪中心、汽缸洼窩中心等情況，綜合分析考慮，計算出底部和兩側墊鐵的研刮量。

（2）用涂紅粉檢查墊鐵和軸承座的接觸情況，保證接觸面積應大于總面積75%且分布均勻，不符合標準的應進行研刮。3塊墊鐵應同時研刮，防止刮過量及刮偏斜，使軸瓦位置歪斜和四角油楔不相等。可先用角向砂輪機或銼刀進行粗刮，當間隙＜0.1 mm時，改用刮刀精刮。當3塊墊鐵落在軸承座上時用0.03 mm塞尺片檢查不入。下部有來油孔的墊鐵，油孔周圍接觸點要嚴密，以防止潤滑油外泄。

（3）軸瓦驗收回裝后，檢查軸系揚度，中-低、低-發對輪張口，中心高差等數據符合標準要求。重新調整2#軸承油檔洼窩，檢查測量數值：左側a值=5.12 mm，右側b值=5.12 mm，底部c值=6.62 mm，此數據作為下次檢修的參考數據，繼續監視軸承箱是否還存在下沉現象。

5 實踐效果及結論

該汽輪機組修后一次啟動成功，機組帶滿負荷330 MW，各軸瓦振動合運行情況良好。其中，2#瓦振動、軸平振動、軸垂振動值為 4 μm，50 μm，29 μm；2#瓦金屬溫度最高為 81.6 ℃，回油溫度為52.5℃，運行情況非常良好。該軸承座洼窩現場機加工工藝方案的實施，有效解決了軸承箱下沉導致翻瓦檢修困難的問題，為機組的安全運行和檢修維護打下良好基礎，實踐經驗可供各類型汽輪機組現場實施時參考。

［1］許世誠.汽輪機（火力發電設備檢修實用叢書）［M］.北京：中國電力出版社，2015.

［2］王明明，韓建存，姜志強.汽輪機缸體車加工校正工藝改進［J］.金屬加工（冷加工），2012（23）：28-30.

［3］曹海.移動式液壓驅動現場鏜缸機設計［J］.金屬加工（冷加工），2012（23）：30-33.

［4］房貴明.100 MW 機組通流改造現場實施［J］.上海汽輪機，2002（1）：43-48.

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〔編輯 吳建卿〕