5.2. Ремонт роторов

Перед началом ремонта внимательно ознакомиться с ведомостью объема работ, осмотреть ротор, оценить состоя­ние шеек, упорного диска, уплотнительных колец лабиринтных уплотнений, шестерни валоповоротного и расцепного устройства. На зубьях шестерни зачистить заусеницы, забоины и задиры. Шестерню, на которой обнаружены трещины или выкрашивания, заменить. В этом случае, а также при перецентровке ротора в цилиндре по расточкам под уплотнения необходимо пригнать зацепление по краске с шестернями валоповоротного устройства.

Кромки мелких круговых рисок на шейках и упорном диске зачищаются оселком, затем шейки и рабочие поверхности шли­фуют мелкой шлифовальной шкуркой на тканевой основе (ГОСТ 13344 — 79) с маслом. Шкурку вырезают по размеру шейки и, смочив турбинным маслом, оборачивают вокруг шейки внахлест. Поверх шкурки наматывают спиралью по всей длине шейки ремень шириной 50—60 мм из плотного брезента или ста­рого пожарного шланга со свободными концами на обе стороны длиной по 1,5—2 м, за которые попеременно тянут в обе стороны. После шлифовки производится полировка пастой ГОИ, нанесен­ной на фетр.

В процессе ремонта приходится часто исправлять такие серьез­ные дефекты, как биение упорного диска, крупные задиры и ри­ски на шейке и упорном диске, конусность, овальность и бочкооб­разность шеек.

При обнаружении боя упорного диска необходимо убедиться в отсутствии искривления оси вала путем проверки всего ротора на бой индикатором. Незначительный бой диска (0,06—0,12 мм) до­пускает исправление вручную шабровкой с последующей шлифов­кой шкуркой и полировкой пастой ГОИ. Эта операция произво­дится следующим образом: дефектную поверхность упорного ди­ска разделить на восемь равных частей и записать значение боя в каждой точке. Плоским шабером металл диска снимают от места наибольшего боя, сводя шабровку до уровня требуемой плоскости диска. Шабровку контролируют микрометром, прове­ряя одновременно бой диска. После шабровки поверхность диска шлифуют с помощью чугунного притира и шлифовальной шкурки на тканевой основе. Чугунный притир представляет собой диск с вырезом под шейку ротора, толщина притира 25—30 мм. Внут­ренний и наружный диаметр притира, а также ширина выреза должны быть на 2—5 мм больше диаметра шейки вала и упор­ного диска соответственно. Рабочую поверхность притира обра­ботать на плоскошлифовальном станке и проверить по контроль­ной плите. Диск шлифуют при равномерном плотном прижатии притира по всей площади. Этого можно достичь, изготовив при­способление, изображенное на рис. 5.4. В конце процесса шлифов­ки шкурка смазывается турбинным маслом. Шлифовка поверх­ности с последующей полировкой пастой ГОИ производится до 9-го класса чистоты. Торцовый бой рабочей поверхности упорного диска на наружном диаметре при этом не должен превышать 0,015 мм.

Рис. 5.4. Приспособление для шлифовки упорного диска.

1 — притир; 2 — упорный диск; 3 — тяга; 4 — планка; 5 — нажимной болт.

Бой рабочей поверхности упорного диска с обратной стороны исправляется аналогично. Таким же способом зачищают упорный диск от мелких рисок и надиров.

Крупные (более 0,2 мм) риски и задиры, конусность, бочкооб­разность и эллипсность шеек, превышающие 0,02 мм, устраняют проточкой резцом с последующей шлифовкой. Уменьшение диа­метра шейки ротора после токарной обработки допускается не более чем на 3% от чертежного размера в связи с уменьшением механической прочности. При необходимости проточки шейки сверх допуска в каждом конкретном случае необходимо согласо­вание с заводом-изготовителем.

Ремонт шеек вала и упорных дисков желательно производить на кустовых ремонтных базах, оборудованных большими токар­ными станками типа ДИП-500 со станиной длиной не менее 6 м с люнетами. Вкладыши люнетов станка желательно изготовить из бронзы шириной не менее 0,5 диаметра вала. Места на роторе, которыми он будет опираться на люнеты, выбирают ближе к опорным шейкам. Опорные места не должны иметь конусности, овальности, бочкообразности и неконцентричности более 0,02 мм. Дефектные места исправляют ручной опиловкой с последующей шлифовкой.

Перед началом проточки необходимо самым тщательным обра­зом при помощи индикаторов часового типа проверить парал­лельность оси вала продольной подаче суппорта. При этом за базу принимают неповрежденные участки шейки вала, расположенные у галтелей.

После проточки на суппорт станка вместо резца устанавли­вают шлифовальную головку, с помощью которой шлифуют и по­лируют шейки. При грубой шлифовке скорость продольной пода­чи 2—3 мм на один оборот ротора, а при окончательной шли­фовке 0,7—1 мм. Особенно качественной получается шлифовка алмазным кругом. Полировка до зеркального блеска выполняется войлочным кругом с нанесенной на него полировочной пастой.

В связи с трудностями приобретения станков типа РТ-968 с длинной станиной можно на кустовых ремонтных базах изгото­вить станки конструкции ПТП Уралгазэнергоремонт (рис. 5.5, 5.6).

Рис 5.5. Станок для ремонта роторов ГТУ конструкции ПТП Уралгазэнергоремонт.

Рис. 5.6. Шлифование шейки ротора (фрагмент рисунка 36).

Вращение ротора в этом станке осуществляется от валоповорот­ного устройства ГТУ с промежуточным редуктором (суппорт и шлифовальная головка покупные). Станок универсален в исполь­зовании для любых роторов ГТУ, так как все узлы его (привод, опоры подшипников) монтируются на стендовых плитах или же­лезнодорожных рельсах и могут раздвигаться на требуемую ве­личину

При отсутствии хорошо оснащенных ремонтных баз проточку и шлифовку шеек и упорных дисков можно выполнять в собствен­ных или технологических подшипниках при помощи приспособ­ления, показанного на рис. 5.7.

Рис. 5.7. Приспособление для ремонта опорных шеек вала в собственных подшипниках.

1 — подставка; 2 — суппорт; 3 — шлифовальная машинка; 4 — защит­ные фетровые щитки; 5 — подвод масла смазки.

Для изготовления такого приспособления используют суппорт небольшого токарного станка, на котором закрепляют резец или шлифовальную головку. Перед началом токарной обработки шейки или диска необходимо выполнить следующие подготовительные операции:

— зажать нижние половины вкладышей (рис. 5.8), уложить ротор, завести установочные колодки упорного подшипника, за­жать установочное кольцо планками. Установить шариковый упор в торец рабочего диска турбины (рис. 5.9).

Рис. 5.8. Закрепление опорно-упорного вкладыша.

1 — стопорные планки; 2 — подкладки.

Рис. 5.9. Упор от осевого смещения ро­тора.

1 — швеллер № 12—14; 2 — диск ТВД; 3 — ци­линдр турбины; 4 — болт М24Х160.

При шлифовке плоскости диска со стороны установочных колодок установить рабочие колодки и шариковый упор в ротор со стороны всасы­вания;

— собрать валоповоротное устройство;

— заглушить подвод масла на смазку подшипников;

— установить приспособление, выверить индикатором его уста­новку по неповрежденным частям шеек или другим базовым по­верхностям ротора;

— для удаления стружки на разъеме вкладыша вплотную к шейке с обеих сторон уложить и закрепить планками мягкий фетр толщиной 10—15 мм.

Во время проточки и шлифовки перио­дически смазывать из масленки шейку цилиндровым маслом. Стружку за один проход брать не более 0,2—0,3 мм. Меняя ра­бочий инструмент (резец, шлифовальный круг, фетровый круг с пастой ГОИ), выполняют последовательно проточку, шлифовку и полировку шейки. После ремонта шеек вала требуется перезалив­ка баббитовой заливки вкладышей подшипников и расточка их под новый размер.

При наличии поврежденных усиков уплотнений, которые не мо­гут быть выправлены, или сработанных, последние необходимо заменить. На практике эту операцию в большинстве случаев выполняют вручную путем выпиливания ножовочным полотном чеканной проволоки с последующим удалением лабиринтных ко­лец из пазов клещами. Однако при этом часто повреждаются кромки каналов паза, поэтому такой способ ремонта нежелателен.

Ремонт уплотнений следует выполнять с помощью описанных станков или приспособлений (см. рис. 5.7) для ремонта роторов. Чеканную проволоку вырезают отрезным резцом, толщина режу­щей части которого выбирается в пределах 0,8—1,0 мм с тем рас­четом, чтобы не повредить канавку под уплотнение. Во избежа­ние образования гофр на чеканной проволоке, вызывающих по­ломку резца, впереди него устанавливается прижимной вращаю­щийся ролик. Скорость подачи резца 0,05—0,1 мм на один обо­рот ротора. Для замены удаленных колец нарезаются заготовки новых уплотнительных колец и чеканной проволоки. Длина заго­товки должна быть больше длины окружности канавки под уп­лотнение на 3—5 мм.

Для чеканки применяют чеканную проволоку овального сечения, или Ø1,5 мм из стали 12Х18Н9Т, термически обработанную, повышенной точности по ГОСТ 18143 — 72, прокатав ее предварительно в вальцах до раз­мера 1±0,05 мм. Уплотнения набивают так, чтобы в каждой ка­навке стык уплотнительного кольца и стык чеканной проволоки отстояли друг от друга на расстоянии не менее 100 мм по дуге.

Рис. 5.10. Чекан для за­прессовки проволоки уплотнительных колец.

Стык уплотнительного кольца в канавке должен быть смещен относительно стыка соседнего кольца не менее чем на 100 мм по дуге. Зазоры в стыках уплотнительных колец должны быть 0,5— 0,7 мм, а в стыках чеканной проволоки 1—1,6 мм. В уплотнитель­ном кольце и чеканной проволоке в каждой канавке должно быть только по одному стыку. Проволоку чеканят по периметру окружности специальным чеканом (рис. 5.10), оставляя по 20— 30 мм концы проволоки в стыке незачеканенными. Подогнать за­зор в стыке проволоки и концы зачеканить.

Процесс ручной зачеканки уплотнительных колец чрезвычай­но трудоемкий и утомительный, поэтому его необходимо механи­зировать. Например, заменив резец токарного станка (или при­способления) (см. рис. 5.7) на приспособление для закатывания колец, представляющее собой оправку с вращающимся роликом из закаленной стали, постепенно увеличивают усилие закатывания и доводят его до 30 кгс. Усилие контролируют по наклейменному на оправке зазору, который выполняют при изготовлении оправки. Повышение производительности ремонтных работ на 300% при зачеканке колец дает использование приспособления на базе кле­почного пневматического пистолета КМП-10 (рис. 5.11).

Рис. 5.11. Приспособление для зачеканки уплотнительных ко­лец.

Рабочим инструментом в этом приспособлении служит ударник из закален­ной стали. При вращающемся от валоповорота роторе один сле­сарь при помощи этого приспособления выполняет зачеканку всех колец воздушного и газового уплотнений за 5—6 ч. Качество за­чеканки уплотнительных колец проверяют приложением усилия 20 кгс на длине кольца 10 мм у стыка. При этом кольцо не должно выходить из паза.

После расчеканки уплотнительные кольца рихтуют в плоскости, перпендикулярной к оси ротора, специальными оправками или при помощи обычных плоскогубцев. Проточка уплотнений до нужного размера выполняется на токарном станке или при помощи того же приспособления (см. рис. 5.7). Перед началом проточки лабиринтные втулки из расточек корпуса удаляют. Для того что­бы не перенастраивать на каждое кольцо станок или приспособ­ление, целесообразно сначала зачеканить и проточить под один размер все короткие «усики», а затем высокие. По окончании всех ремонтных операций ротор снять и уложить на козлы.

Если при ремонте ротора появляется его неуравновешенность (после замены лопаток, пересадки дисков, рабочих колец цент­робежных нагнетателей), то такие роторы подлежат обязатель­ной балансировке. Динамическая балансировка роторов произво­дится на специальных балансировочных станках высококвалифи­цированными специалистами. В процессе балансировки на вра­щающемся в подшипниках станка роторе при перемещении балан­сировочного груза происходит изменение амплитуды колебаний подшипников. По результатам измерений этих амплитуд расчет­ным путем определяют массу компенсирующих неуравновешен­ность ротора грузов и места их установки. Роторы турбин урав­новешивают за счет съема металла с дисков, имеющих баланси­ровочные уступы, или путем установки постоянных грузов в ба­лансировочные пазы. Постоянные грузы должны быть надежно закреплены от перемещения в пазах стопорными винтами и керне­нием. Роторы центробежных нагнетателей должны балансироваться в два этапа; первый предусматривает балансировку вала, второй – балансировку ротора в сборе, который балансируется только за счет съема металла с основного и покрываю­щего дисков рабочего колеса.

При ремонте роторов центробежных нагнетателей часто воз­никает необходимость замены ослабленных заклепок и заварки трещин покрывающего диска рабочего колеса. Заклепки изготав­ливают из металла 13Н5А. Старые заклепки высверливают на глубину основного и покрывающего дисков после чего выбивают из отверстия. Отверстие перед установкой новой заклепки необ­ходимо зенковать. Длина заклепки выбирается такой, чтобы длина выступающих частей с каждой стороны равнялась 8 мм. Диаметр заклепки после шлифовки и полировки должен обеспечивать на­тяг в отверстии, равный 0,01—0,02 мм.

Уложив рабочее колесо на клепочный стол, соединенный с массой сварочного трансформатора СТЭ-22, медным электродом подводят напряжение к заклепке. После нагрева до 800—850°С (красное свечение) заклепку расклепать тяжелым молотком (ана­логично с обратной стороны рабочего колеса). После расклепки и охлаждения шлифовальной машинкой зачистить выступающую часть заклепки заподлицо с поверхностью диска. При ремонте покрывающих дисков ра­бочих колес не допускается приваривание вырванных кусков, а также крупных трещин на грани отрыва части диска. Небольшие трещины ремонтируют способом электросварки. Для сварки при­меняют электроды типа 48Н11 диаметром 3—4 мм. Перед свар­кой диск в месте трещины зачистить до металлического блеска. Концы трещины засверлить сверлом диаметром 3—4 мм для пред­отвращения дальнейшего распространения, разделать под углом 60° с притуплением кромок в 1—1,5 мм и заварить. Для электро­дов диаметром 3 мм выбирается сварочный ток 110—120, 4 мм — 130—170 А. За 1—2 сут до использования электроды прокалить в течение 3 ч при температуре до 500°С. После сварки рабочее ко­лесо подлежит термообработке по следующей технологии: посадка в печь при 200—250°С, нагрев и выдержка в течение 3 ч при 600°С и медленное остывание в печи или под асбестом. После тер­мообработки сварочный шов зачистить шлифовальной машинкой заподлицо с диском.

Подрезы рабочих лопаток эрозионного характера ремонтиру­ют также способом электросварки при том же режиме сварки и термообработки.

После переклепки покрывающего диска, после заварки тре­щин и подрезов рабочих лопаток колеса ротор нагнетателя под­лежит динамической балансировке.