3. Расцентровка по муфтам

Взаимное положение осей соседних роторов при разобранных муфтах харак­теризует их центровку. Расцентровка - нарушение центровки - отклонение осей подшипников от положения, при котором совпадают оси опирающихся на них рото­ров с разъединенными муфтами. Цен­тровку контролируют путем измерений соответствующих зазоров по торцам и по окружности фланцев разобранной муфты в процессе проворачивания роторов, а исправляют посредством перемещений опорных вкладышей. Способы измерения центровки и исправления расцентровки описаны в [1].

Различают два вида расцентровок по муфтам: радиальную и торцевую (рис. 8.4). Радиальная расцентровка - расстоя­ние между осями соседних роторов в плоскости муфты, торцевая - угол между этими осями.

Расцентровка не имеет ничего обще­го с такими дефектами сопряжения рото­ров, как коленчатость и излом. Эти дефек­ты могут быть и при идеальной центров­ке, точно так же, как расцентровка может быть при идеальном сопряжении роторов. Не надо путать радиальную расцентровку с коленчатостью, а торцевую - с изломом оси.

После сборки жестких муфт взаим­ное положение осей роторов определяют не расцентровкой, а качеством сопряже­ния: при отсутствии дефектов оси роторов совпадут. Расцентровка при этом вызыва­ет изменение реакций опор. При радиаль­ной расцентровке горизонтальных валов разгружаются опоры, расположенные ни­же, соседние опоры при этом нагружают­ся. При раскрытии муфты внизу разгру­жаются соседние с муфтой подшипники и нагружаются удаленные, при раскрытии вверху - наоборот. Соответствующие го­ризонтальные реакции возникают при расцентровках в горизонтальной плоско­сти. Для оптимального распределения нагрузок на опоры обычно задается рас­крытие по торцу муфты внизу.

Расцентровка при жестких муфтах не создает возмущающих сил, ее влияние на вибрацию определяется изменением же­сткости смазочного слоя опорных под­шипников за счет изменения опорных реакций: при увеличении нагрузки на опору жесткость обычно увеличивается и наоборот. Влияние этого фактора на виб­рацию особенно велико вблизи резонанса, так как при этом небольшое изменение жесткости может вывести систему из ре­зонанса или, напротив, существенно при­близить его. Масштаб изменений вибра­ции при расцентровке зависит от величи­ны и места приложения возмущающих сил, вызванных, например, дисбалан­сами [63].

Рис. 8.4. Расцентровка, состояние роторов при разъединенных муфтах:

а - радиальная расцентровка; б - торцевая расцентровка; в - общий случай; г - расцентровка трехопорной системы роторов; г - величина радиальной расцентровки; t - величина торцевой

расцентровки

г;

Следствием изменения опорных ре­акций при расцентровках может быть низкочастотная вибрация.

Предельным случаем является пол­ная разгрузка одного из подшипников, а иногда даже изменение в нем направления реакции на противоположное. Воздейст­вие на вибрацию таких чрезмерных рас- центровок непредсказуемо. Оно зависит от многих факторов. Вибрация при этом может возрасти до недопустимых значе­ний, а может вовсе не измениться и даже снизиться. Известен случай, когда на тур­боагрегате мощностью 300 МВт один из ригелей фундамента переломился и стоя­щий на нем подшипник провалился и по­вис на роторе; при этом вибрация сохра­нилась на весьма низком уровне.

Иначе ведут себя при расцентровке роторы с подвижными муфтами. Оси ро­торов таких муфт при сборке остаются взаимно смещенными. При вращении со­седние точки полумуфт находятся в отно­сительном движении, сопровождающемся трением и износом подвижных элементов. Вследствие трения при расцентровках в подвижных муфтах возникают возму­щающие силы тем большие, чем больше расцентровка и крутящий момент, при этом преобладает вибрация с двойной оборотной частотой (см. рис. 8.3). При достаточной чистоте и хорошей смазке трущихся поверхностей муфт расцентров­ки до 0,3 мм не приводят к ощутимому повышению вибрации.

Расцентровка машины может воз­никнуть в процессе эксплуатации. На энергетических турбоагрегатах расцен­тровка возникает из-за тепловых дефор­маций фундамента и опор, а также под действием вакуума в конденсаторе. При прогреве агрегата опоры меняют свое вы­сотное положение: в зоне высоких темпе­ратур перемещения колонн фундамента и опор преобладают, возникает тепловая расцентровка (рис. 8.5) [62, 63]. Расцен­тровка машины может быть следствием неравномерных осадок фундамента [100], а также износа опорных подшипников.

Рис. 8.5. Расцентровка турбоагрегата К-300-240:

а - тепловые перемещения верхнего строения фундамента: 1-7 - опоры; б - просадка опор 3-5 под действием вакуума; РВД - ротор турбины высокого давления; РСД - ротор турбины среднего давления; РНД - ротор турбины низкого давления; РГ - ротор генератора

а)

б)

Центровка роторов при ремонте должна по возможности учитывать пере­мещение опор в процессе нагружения и прогрева агрегата. В настоящее время от­сутствуют систематизированные реко­мендации для разных типов машин по расцентровке в холодном состоянии. При центровке следует руководствоваться ре­комендациями заводов-изготовителей и результатами измерений расцентровок при специальных исследованиях. При создании предварительной расцентровки в холодном состоянии следует обеспечить приемлемый уровень напряжений в эле­ментах муфты при всех режимах работы машины.

При отсутствии конкретных норм на центровку можно использовать сущест­вующие рекомендации [1]. Для жестких муфт разность замеров в диаметральных точках не должна превышать 0,04 мм, для полужестких - 0,05 ... 0,06 мм, для пру­жинной муфты по торцу - 0,06 мм, по окружности - 0,08 мм.

Опасность расцентровки состоит не столько в ее воздействии на вибрацию, сколько в чрезмерных напряжениях в ро­торе и, прежде всего, в соединительных болтах жестких муфт. Случаи разрушения болтов вследствие расцентровок не еди­ничны, а их возможные последствия чрез­вычайно опасны. Это определяет необхо­димость диагностирования расцентровок. Другим опасным следствием расцентров­ки является появление чрезмерной на­грузки на подшипники, сопровождающее­ся недопустимым ростом их температуры и повышенным износом.

К сожалению, нет надежных универ­сальных алгоритмов определения расцен­тровки по вибрационным параметрам: в каждом случае ее вибрационное проявле­ние имеет свой неповторимый характер. Необходимость диагностировать расцен- тровку заставляет прибегать к ее непо­средственному измерению по смещениям опор. При установленной на роторе аппа­ратуре, измеряющий относительную виб­рацию валов, о расцентровке можно су­дить по невибрационному (квазипостоян- ному) перемещению осей роторов относи­тельно вкладышей. Характер воздействия расцентровки на вибрацию в каждом слу­чае может быть определен специальными испытаниями, что позволяет в ряде случа­ев судить о расцентровке по изменениям вибрации.