Тема 7 центровка турбин

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Центровкаявляется одной из наиболее ответственных работ при ремонте турбоагрегата, проводимая с целью обеспечения правильного взаимного расположения роторов и совпадения геометрических осей роторов с осями своих подшипников и цилиндров.

Под центровкой роторов турбоагрегата в целом понимается:

• центровка роторов с проверкой положения ротора в расточках цилиндра для концевых уплотнений;

• центровка роторов по полумуфтам для проверки совпадения осей.

Возможны следующие виды расцентровок:

• излом осей, т.е. непараллельность торцовых поверхностей при совпадении центров полумуфт;

• несовпадение центров полумуфт при параллельности торцовых поверхностей;

• одновременно и излом осей, и несовпадение центров полумуфт.

Целью центровки по расточкам концевых (масляных) уплотнений является установка правильных радиальных зазоров между подвижными и неподвижными узлами турбины (рис. 6.1).

Рис. 6.1 Центрирование ротора по расточкам.

1 – расточка; 2 – ротор; Л, ПР, Н – измеряемые зазоры

Боковое перемещение вала _бок, необходимое для правильной центровки:

, (6.1)

где пр ил – зазоры соответственно с правой и левой стороны.

Для определения величины смещения ротора в вертикальной плоскости _вертнужно из нижнего зазора вычесть полусумму боковых зазоров:

, (6.2)

где н – зазор с нижней стороны.

Допустимая величина смещения оси ротора относительно центра расточки вправо и вверх на 0,1 ÷ 0,15 мм. Исправление положения ротора относительно расточек осуществляется соответствующим подбором и сменой части прокладок под опорными подушками вкладышей подшипников.

Рис. 6.1 Расположение роторов при центрировании по полумуфтам

а – опорные подшипники роторов лежат на одной прямой, торцевые поверхности полумуфт имеют раскрытие сверху; б – роторы центрированы по полумуфтам, торцевые поверхности полумуфт параллельны, полумуфты расположены концентрично

Целью центровки роторов по полумуфтамявляется обеспечение такого взаимного положения роторов при работе турбоагрегата, когда ось одного ротора является продолжением оси другого ротора и ось составного ротора турбоагрегата (валопровод) в целом представляет собой одну непрерывную упругую линию. Полумуфты должны быть концентричными, а их торцевые поверхности – параллельными (рис. 6.1).

Замеры параллельности торцов полумуфт (линии излома) называются осевыми. Замеры по окружности полумуфт (концентричности) – радиальными.

Проверка центровки по муфтам производится с помощью специальных скоб с указательными винтами, которые позволяют производить замеры аксиальных и радиальных отклонений осей роторов (рис. 6.2). Величины, характеризующие взаимное положение осей роторов, обычно замеряют совместно проворачивая роторы на 90º по отношению к предыдущему положению, пока не будет пройден полный оборот.

Рис. 6.3 Измерение зазоров с использованием скоб при центровке

а – с полужесткими муфтами, б – с пружинными муфтами, 1 – радиальные зазоры, 2 – осевые зазоры, 3 – измерительная скоба

Замер радиальных зазоров(зазоры по окружности) производится подбором пластин измерительного щупа в расстояние между указательными винтами измерительной скобы и полумуфтой, замеросевых зазоров (зазоры по торцу) – подбором пластин измерительного щупа в расстояние между полумуфтами. Замеры производятся так чтобы плотно сжатыми пластинами щупа чувствовалось касание, как муфты, так и измерительной скобы.

Запись замеров центровки в миллиметрах ведется по форме приведенной на рис. 6.5, причем замеры р по окружности проставляются вне круга и называются радиальными, а замеры по торцуа– внутри круга и называются аксиальными. Внутри круга записываются величина поворота ротора в градусах: 0º, 90º, 180º, 270º.

Рис. 6.5 Запись осевых и радиальных замеров

а_В – верхний осевой зазор; а_Н – нижний осевой зазор, а_ПР – правый осевой зазор, а_Л – левый осевой зазор; р_В – верхний радиальный зазор; р_Н – нижний радиальный зазор, р_ПР – правый радиальный зазор, р_Л – левый радиальныйзазор.

Правильность произведенных при центровке замеров проверяется путем сложения соответственно радиальных и осевых зазоров в вертикальной и горизонтальной плоскостях:

(6.3)

(6.4)

Если замерить нижний замер р_Н не представляется возможным, можно ограничиться тремя замерами – вверху и по бокам окружности, т.е.р_В,р_Л ,р_ПР . Тогда размер р_Н определяется как разница между суммой боковых размеров и верхним размеров:

(6.5)

То же самое относится к размерам по торцу:

(6.6)

Анализ результатов центровки по полумуфтам производится в следующем порядке.

Подсчитываются средние арифметические значениязамеров по торцам полумуфт:

(6.7)

Аналогично этому производятся подсчеты а_СР.Н ,а_СР.Л.,а_СР.ПР . Радиальные замеры производятся в одной точке при каждом повороте роторов. Данные замеров по окружности и среднеарифметические значения результатов замеров по торцу определяют положение роторов и необходимые перемещения опорных подшипников для исправления центровки.

Для ясности представления о центровке результирующую запись центровки упрощают, для чего из полученных данных вычитают наименьшее значение. Тогда в одной точке по торцу и в одной точке по радиусу получится нуль, а остальные цифры будут указывать величину расцентровки в сотых долях миллиметра:

. (6.8)

Аналогично этому производится подсчет приведенных величин:а_Н ,а_{ПР ,} а_{Л ,} р_В , р_Н ,р_ПР ир_Л. Запись среднеарифметических и приведенных величин осуществляется аналогично записи замерам при повороте роторов (рис. 6.6).

Рис. 6.6 Средняя и приведенная запись замеров зазоров

Расцентровка (величина смещения) роторов поокружностив вертикальной плоскости определяется как полуразность числовых значений по диаметру:

, (6.9)

аналогично этому радиальное смещение в горизонтальной плоскости:

(6.10)

Расцентровка роторов по торцам (непараллельность торцов) муфты в вертикальной плоскости, т.е. излом линии роторов (с раскрытием вверх или вниз), определяется на 1м диаметра муфты по формуле:

, (6.11)

соответственно этому непараллельность торцов муфты в горизонтальной плоскости:

(6.12)

Исправление центрирования выполняют перемещением подшипников одного из роторов. Величины необходимые для этих перемещений, в общем виде, определяются по формулам:

(6.13)

, (6.14)

где l – расстояние от середины подшипника до середины полумуфты, мм.

Подсчет полного перемещения подшипников в вертикальной и горизонтальной плоскостях должен производится с учетом направления перемещения, при этом подъем подшипника вверх и его передвижка вправо считаются положительными (+), а опускание подшипника вниз и его перемещение влево – отрицательными (–).

Взаимное расположение узлов работающего агрегата отличается от расположения заданного им при центровке во время монтажа или ремонта. К основным причинам, вызывающим расцентровку агрегата можно отнести: температурные, механические (вес циркуляционной воды и вакуум), всплытие на масляной пленке, выпрямление вала.

Влияние температурных расширений корпусов подшипников и

трубопроводов.

Температурное расширение стенки корпуса подшипника подсчитывается по формуле:

, (6.15)

где 1,1– коэффициент линейного расширения чугуна в мм на 1м длины при нагреве на 100ºС;m= 0,30,7 – отношение расстояния от середины корпуса до середины подшипника к половине длины корпуса;h_Ф– высота фундаментной рамы, м;t_Ф– температура фундаментной рамы, ºС;Н– высота корпуса, м;t_ВОЗД – температура в помещении машзала, ºС;t_СР – средняя температура корпуса подшипника, ºС.

Расцентровка по окружности, вызываемая расширением корпуса заднего подшипника:

(6.16)

Расцентровка по окружности, вызываемая расширением корпуса переднего подшипника:

(6.17)

Расцентровка по торцу для обоих корпусов подшипников:

, (6.18)

где l – температурное удлинение корпуса подшипника, мм;k – расстояние от торца полумуфты до середины ближайшего подшипника, мм;L– расстояние между серединами подшипников ротора, мм;d– диаметр полумуфты, мм.

Влияние веса воды и вакуума.

Вес воды расцентровывает турбину в случае установки конденсатора на пружинных опорах, а вакуум – при жестких опорах и наличии компенсатора между горловиной конденсатора и выхлопным патрубком турбины. На каждый квадратный метр сечения выхлопного патрубка усилия от вакуума составляют около 10т, что может привести к расцентровке до 0,3 мм. Вес воды, находящейся в конденсаторе, тоже вызывает силы, приложенные к цилиндру, которые расцентровывают агрегат до 0,1 – 0,2 мм. Определить расцентровку агрегата в этом случае невозможно, поэтому ее определяют опытным путем. В задаче эта величина принимается.

Влияние температурных расширений цилиндра.

Если расстояние между горизонтальной плоскостью, проходящей через ось расточек цилиндра, и плоскостью, в которой лежит опорная поверхность лап, по замеру в вертикальной плоскости, проходящей через ось расточек, равно h_Л , то при температуре лапы при работе турбиныt_Лсмещение цилиндра относительно ротора вверх составит:

, (6.19)

где – коэффициент линейного расширения, равный 1,1мм на 1м длины и при нагреве на 100ºС.

Влияние всплытия валов на масляной пленке.

Толщина масляной пленки колеблется в широких пределах – от 0,05 до 0,2 – 0,3 мм и зависит от марки масла (вязкости), температуры его, удельного давления на подшипники, состояния внутренней поверхности вкладыша, размеров вкладыша, окружной скорости на цапфе. Вал на масляной пленке не только поднимается вверх, но и уходит влево при вращении по часовой стрелке и вправо при вращении против часовой стрелки. Особенно сильно расцентровываются валы с разными диаметрами цапф, например, ротор возбудителя с ротором генератора.

На рис. 6.8 дан график с помощью которого можно определить подъем цапфы на масляной пленке ви смещение ее в горизонтальной плоскостиг. Чтобы воспользоваться этим графиком, нужно предварительно определить удельную нагрузкуkна подшипник, и знать диаметр цапфы.

Рис. 6.8 Зависимость толщины масляной пленки от удельного давления и диаметра шейки

ЗАДАЧИ

1. Определить положение ротора в расточках (передней и задней) концевых уплотнений. В случае, если положение ротора выходит за пределы допусков задать необходимые перемещения подшипников. Исходные данные для расчета указаны в таблице 7.19

2. Сделать расчет центровки валопровода по полумуфтам (рис. 6.7). Определить перемещения подшипников №2 и №3 для устранения излома и радиального смещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Ротор генератора (РГ) принимать за базу и производить расчет расцентровки ротора турбины (РТ) со стороны подшипника № 2 (П№ 2) (рис.6.7).

Рис. 6.7 Валопровод турбоагрегата.

П – опорные подшипники; D – диаметр муфты; С - измерительная скоба; а – осевой зазор; р – радиальный зазор.

Исходные данные для расчета указаны в таблице 7.20.

3. Определить величину расцентровки отдельных узлов турбоагрегата под действием различных эксплуатационных факторов. Для исправления центровки найти необходимую величину перемещений подшипников №1, №2, №3, №4, №5 (рис. 6.8). Результаты расчетов свести в таблицу 6.1.

Рис. 6.8 Расчетная схема валопровода турбоагрегата к задаче 3

Исходные данные для расчета указаны в таблицах 7.21, 7.22.

Таблица 6.1

Характер смещения валов	Расчетные величины смещения турбоагрегата в рабочих условиях
	П. №1 перед-няя часть ЦВД и РВД	П. №2 задняя часть ЦВД и РВД	П. №3 перед-няя часть ЦНД и РНД	П. №4 задняя часть ЦНД и РНД	П. №5 перед-няя часть генератора	П. №6 задняя часть генератора
1. Вертикальное смещение шеек на масляной пленке, мм
2. Горизонтальное смещение шеек на масляной пленке, мм
3. Проседание от вакуума, мм	–	–	–		–	–
4. Общее поднятие цилиндров (концевых уплотнений) [п.4.1 + п.4.2]					–	–
4.1 За счет температурного расширения лап цилиндров, мм					–	–
4.2 За счет поднятия выносного корпуса подшип. (стула) и фундаментной рамы, мм					–	–
5. Общее поднятие шеек роторов [п.5.1 + п.1]
5.1 Учет расширения корпуса подшипника и фундаментной рамы, мм					–	–
6. Уменьшение радиальных зазоров в концевых уплотнениях, мм [п.5 – п.4]					–	–
7. Смещение подшипников относительно подшипника 6 (чтобы не нарушать гибкую линию вала), мм [по п.5]						–
8. Смещение цилиндров для сохранения соосности вала и зазоров в расточках цилиндров [п.6 + п.7]					–	–

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ

1. Как производится ремонт цилиндров турбины?

2. Как осуществляется затяжка болтов горизонтального разъема цилиндра горячим способом?

3. Как производится центровка по расточкам?

4. Как производится центровка по полумуфтам?

5. Охарактеризовать факторы, влияющие на расцентровку турбоагрегата во время работы.