汽轮机可倾瓦轴承顶部间隙测量方法探讨

时间：2024-07-28

魏海峰

(神华国华永州发电有限责任公司，湖南永州425000)

汽轮机可倾瓦轴承顶部间隙测量方法探讨

Measurement technique of tilting tile top bearing clearance for steam turbine

魏海峰

(神华国华永州发电有限责任公司，湖南永州425000)

通过可倾瓦轴承的结构特点及工作原理分析，采用传统的压铅丝和抬轴法来测量可倾瓦顶部间隙均会产生一定误差，而采用固定螺栓来调整瓦块位置的方法能够有效的消除前两种方法测量方法上存在不足，提高测量精度。

汽轮机；可倾瓦；轴承；顶部间隙

随着大功率机组轴承在稳定性、功耗及承载力等方面的要求愈来愈高，可倾瓦已被越来越多的大功率机组采用。可倾瓦轴承属于滑动轴承，能在一定范围内摆动，可以自适应地改善轴承的承载状况，并且由于每个轴瓦之间存在沟槽，破坏了润滑油流动的连贯性，进而提高轴承的稳定性，可倾瓦轴承因结构复杂、安装检修较困难、成本较高。目前在测量可倾瓦顶部间隙及轴瓦紧力数据沿用传统轴承的检测方法，有着一定的测量误差，还导致实际的数值与可倾瓦的设计值吻合，存在着设备的安全隐患，进行可倾瓦顶部间隙及轴瓦紧力的测量方法研究很有必要〔1〕。

1 可倾瓦轴承结构

图1 可倾瓦轴承结构

可倾瓦通常由多块能在支点上自由倾斜的弧形巴氏合金瓦块组成〔2〕。瓦块在工作时可以随转速、载荷及轴承温度的不同而自由摆动，在轴颈四周形成多个油楔。每一块瓦块通过其背面的球面销及垫片支撑在轴承套中，瓦块可以绕其球面支撑销摆动；轴承中分面上部瓦块、背面分别装有弹簧，从瓦块一端压迫瓦块，建立油楔〔3〕。

可倾瓦轴承的结构如图1所示。可倾瓦轴承由5块垫块支承的自位式轴承。同样由一钢制轴承壳体和4块浇有轴承合金的钢制瓦块所组成，具有径向调整之作用。轴承壳体制成两半，在水平中分面处用销定位，4块瓦块均置于壳体并以球面垫块来支承和定位，球面垫块的球形表面与内垫块相接触，这样可允许瓦块摆动。轴承壳体外圆处由5块钢制垫块支承于轴承座内孔，在垫块与壳体之间的垫片是用来垂直地和水平地移动轴承，使转子准确地在汽缸中定位，止动销为防止轴承在轴承座内转动之用。瓦块内垫块、球面垫块和外垫块均需要打印对应的编号与壳体上的号码对应，以便检修后，仍能装于原来相应的位置上。每块瓦块两端的临时螺栓连接于轴承壳体上，用于安装、检修过程中防止瓦块掉落，装配结束后需拆去，旋入螺塞封住，上半两块瓦块背部有弹簧，以防止瓦块进油边与转子轴颈产生制动现象。润滑油通过轴承下半底部垫块之中心孔进入轴承壳体之下部，然后，轴向进入壳体两端之环形通道，再通过径向孔进入瓦块，润滑油沿轴颈分布〔4〕。

2 现有可倾瓦轴承顶部间隙测量方法

2.1 压铅丝法

用压铅丝法测量顶部间隙，将长50～70 mm的铅丝横放在轴颈两处，在下瓦结合面处，相对应的放上铅丝，为了受力均匀，常在轴瓦结合面四角放上约厚0.5 mm，长50 mm，宽30 mm的4块铜片，均匀坚固轴瓦结合面螺栓，松开吊走上瓦，用千分尺测量铅丝厚度，根据铅丝的平均厚度差，计算出轴瓦顶部间隙的大小 (轴瓦顶部铅丝厚度减去水平垫片厚度，即是轴瓦顶部间隙)。此方法对于圆筒轴承和椭圆轴承的顶部间隙测量是很准确的。但对汽轮机可倾瓦的测量上是会出现误差，原因在于在合可倾瓦轴承上半部分的过程中，可倾瓦块与铅丝先接触部分会先退让，由于铅丝的阻力不会像液体那样均匀分布，在轴瓦完全闭合后，可倾瓦块的实际位置并非是其工作位置，会出现倾斜状态，这种状态是无法控制的，被压扁的铅丝会出现轴向、径向都不均匀的现象，从而导致测量的顶部间隙与轴瓦实际运行状态下的间隙不一致。另外，圆筒瓦和椭圆瓦要求的顶部间隙是与轴承中分面垂直的间隙，而可倾瓦轴承两个瓦块与轴承中分面是呈45°角的，而轴承上半垂直压下后测量的间隙不是可倾瓦轴承设计值需要的间隙〔5〕。

2.2 抬轴法

抬轴法测量轴瓦顶部间隙是在轴径靠近轴瓦处安装一块百分表，在轴瓦上外壳顶部安装一块百分表监视，将轴径轻轻抬起直至接触上瓦，但不能使上瓦壳移动量过大，此时轴径上百分表读数减去上瓦壳的移动量即为轴瓦间隙 (一般上瓦壳的移动量不能超过0.05 mm)。这种方法能够有效地避免瓦块与轴承中分面是呈45°角的问题，不用经过二次换算。但在抬轴的过程中，并不是整个转子水平的上抬，而是单侧抬起，抬起的过程中转子与轴瓦的接触是单边先接触的，实际转子上抬的力并没有均匀的作用在轴瓦表面，如图2所示。在安装与检修过程中，频繁的单侧抬起转子，对转子寿命也有影响，而且存在着安全隐患。

图2 抬轴法测量轴瓦顶部间隙示意图

3 可倾瓦轴承顶部间隙测量新方法

可倾瓦轴承的瓦块在壳体上有一个的测量孔，位于内球面垫块的正中心，如图1标注的位置所示。通过这个孔可以正确的测量轴瓦顶部间隙:

1)方法一，将上半轴瓦合上，松开临时固定螺钉使瓦块慢慢与轴颈接触，拆开可倾瓦轴承壳体背部垫块。使用细小的铜棒通过测量孔轻轻击打内球面垫块，使瓦块与轴颈均匀接触，可用0.03 mm的塞尺检测瓦块与轴颈四角是否完全接触，当完全接触后将特制加长百分表插入测量孔内，使表的接触点与内球面垫块接触，然后安装临时固定螺栓，慢慢旋转将瓦块均匀抬起，直至内球面垫块与瓦壳体完全接触，也就是固定螺栓无法紧固位置，百分表移动的数值就是该瓦块的顶部间隙；

2)方法二，直接用深度千分尺通过测量孔测出瓦块与轴颈完全接触时的距离，再测量内球面垫块与瓦壳体完全接触后的距离，如图3所示，x－y之差便是可倾瓦轴承的真实瓦顶间隙。

图3 瓦块与轴颈示意图