книги из ГПНТБ / Строительство и монтаж насосных и компрессорных станций учеб. пособие

зазоров в проточных частях турбины и компрессора. Это вызывает необходимость перецентровки агрегатов вновь.

Основная причина изменения зазоров в проточной части — так называемая неповторяемость установочных баз агрегатов. «Неповторяемость» установочных баз проявляется в том, что при перене­ сении турбинных конструкций со сборочного стенда на фундамент монтажной площадки меняется пространственная форма конструкций и, следовательно, зазоры между неподвижными и вращающимися частями. Причины «неповторяемости» — сочетание нескольких фак­ торов, характерных для современных турбинных конструкций (цилиндров и фундаментных рам):

значительные размеры (например, фундаментные рамы имеют длину 6—10 м, ширину более 3 м);

невысокая жесткость сварных или сварнолитых конструкций (например, упругий прогиб фундаментной рамы турбоблока ГТ-700-5 составляет приблизительно 5 мм, а необходимая точность центровки проточной части агрегатов составляет 0,2—0,3 мм);

статическая неопределимость конструкций: число опор более трех (например, цилиндры турбин и компрессоров имеют, как пра­ вило, четыре—шесть опор, фундаментные рамы шесть—десять опор).

Увеличивать конструктивную жесткость фундаментных рам эко­ номически нецелесообразно, так как в процессе эксплуатации рама, будучи подлитой бетоном, приобретает высокую жесткость, и форма опирающихся на нее корпусных частей турбины и компрессора уже не может произвольно меняться. Уменьшить статическую неопре­ делимость невозможно, поскольку при больших размерах и массе агрегатов число опорных частей и их размеры определяются допу­ стимым удельным давлением на бетон фундамента или на шпонку (в скользящем соединении).

Чтобы устранить «неповторяемость» установочных баз, свойствен­ ную периоду стендовая сборка—монтаж, и обеспечить полное повто­ рение при монтаже заводских установочных данных, применяют способ фиксирования и воспроизведения высотных отметок опор. Он состоит в том, что при стендовой сборке турбогруппы замеряют гидростатическим уровнем высотные отметки опор фундаментной рамы. Данные замеров заносят в формуляр (рис. 96), по этим данным при монтаже выверяют раму. В строку «завышение» заносят показа­ ния переносной головки гидростатического уровня, которую пооче­ редно устанавливают на реперные площадки фундаментной рамы. Строку «репер» составляют показания головки, закрепленной на репере. Строку «разность» получают путем вычитания из показаний строки «завышение» показаний строки «репер» с соответствующим знаком. Для удобства пользования формуляром предназначена последняя его графа «приведено к нулю». Данные этой строки полу­ чают путем вычитания наименьшего показания графы «завышение» из всех других показаний этой строки.

Выверку фундаментной рамы производят при помощи клиповых домкратов или установочных болтов с контролем гидростатическим

166

Рис. 96. Формуляр установки турбогрушш по высотным отметкам опор

Установка газотурбинного агрегата на фундаментной раме

Проверка повторения стендовой установки агрегата

по высотным отметкам лап цилиндров

Условия производства замеров:

1. Снятие замеров производить гидростатическим уровнем'. Базовой реперной точкой для замеров на заводе и монтаже является внешний репер, закрепленный на стенде завода

ина фундаменте компрессорной станции.

2.Замеры производят при полностью собранном агрегате до присоединения трубопрово­ дов при незажатых фундаментных болтах.

3. При сборке агрегата раму выверить так, чтобы отклонение плоскости разъема заднего подшипника в поперечпом направлении от горизонтальной плоскости пе превышало 0,3 мм на 1000 мм.

П р и м е ч а н и е . Установка агрегата на стенд для испытания и на монтаже должна производиться по данному формуляру. При атом после затяжки фундаментных болтов поло­ жение рамы должно сохраняться.

167

уровнем высотных отметок реперных площадок рамы по формуляру высотных отметок, строка «приведено к нулю». Причем выверку турбогруппы целесообразно начинать с реперной площадки рамы, имеющей отметку 0,0. Тогда все остальные реперные площадки будут располагаться выше исходной площадки.

Репер, на котором неподвижно установлена одна из головок гидростатического уровня, должен быть жестко закреплен на фун­ даменте, например путем подливки его бетоном. Устанавливать реперную головку гидростатического уровня непосредственно на выверяемую конструкцию нельзя, так как в процессе выверки одной

реперной площадки в ка­

па: предварительную и окончательную. Предварительную выверку производят с точностью ±0,25 мм по сравнению с данными формуляра высотных отметок; окончательную — с точностью ±0,03 мм. Результаты окончательных замеров заносят в формуляр в рубрику «на монтаже». В процессе предварительной выверки легко (ключом от руки, без применения удлинительной трубы) обтягивают фундаментные болты, при окончательной выверке фундаментные болты окончательно обтягивают либо с применением удлинительной трубы, либо оттарированным пневмоключом.

Окончив выверку турбогруппы, приступают к проверке плот­ ности прилегания лап цилиндров к своим опорам, зазоров проточных частей газовой турбины и компрессора и проверке плотности при­ легания верхних половин цилиндров к нижним.

Поскольку при эксплуатации турбоагрегата цилиндры турбины и компрессора нагреваются и увеличиваются в размерах (расши­ ряются), для сохранения зазоров в проточных частях и предупреж­ дения вибраций агрегатов необходимо, чтобы симметричные стороны цилиндров имели одинаковые тепловые расширения. Это дости­ гается при обеспечении свободы тепловых расширений цилиндров — отсутствии каких-либо препятствий на пути тепловых расширений лап и при равномерности нагружения лап с левой и правой сторон (относительно главных осей).

Беспрепятственность тепловых расширений проверяют по зазорам в шпоночных соединениях лап цилиндров щупами. Зазоры в этих шпоночных соединениях (рис. 97) обычно не превышают 0,1 мм. Равномерность нагружения лап цилиндров проверяют косвенным

168

Выверка нагнетателя после придентровки его ротора к ротору т. н. д. или редуктора сводится к закреплению его рамы с устано­ вленным на ней корпусом нагнетателя к опорным подкладкам на фундаменте. Такая простая выверка нагнетателя обусловлена тем, что его корпус представляет собой чрезвычайно жесткую конструкцию (толстостенный литой корпус, предназначенный для работы под высоким внутренним давлением), пространственная форма которой не меняется при изменении высотных отметок опор, а прилегание опор корпуса к фундаментной раме не свободное, корпус жестко присоединяется к раме болтами.

§ 35. ЦЕНТРОВКА ВРАЩАЮЩИХСЯ ЧАСТЕЙ АГРЕГАТОВ

Центровка агрегатов — это обеспечение соосности соединяемых вращающихся частей всех агрегатов, входящих в ГПА, и необхо­ димых зазоров между вращающимися и неподвижными частями каждого агрегата в отдельности.

Центровка вращающихся частей сводится к достижению плав­ ности и непрерывности осей роторов, соединяемых посредством муфты. Плавность и непрерывность осей должны сохраняться при вращении роторов вокруг своей оси. Только тогда нагрузка вклады­ шей подшипников при вращении роторов не будет периодически меняться и, следовательно, не будет одной из важнейших причин возникновения вибраций агрегатов.

Плавность и непрерывность линии осей роторов обеспечивается путем центровки осей вкладышей подшипников — опор, на которые опираются роторы.

Центровку вкладышей производят путем перемещения подшип­ ников или цилиндров с прилитыми к ним корпусами подшипников в трех координатных плоскостях до совпадения осей подшипников соединяемых агрегатов. Точность совпадения осей зависит от кон­ струкции муфты, соединяющей роторы, и от предварительной компен­ сации разности тепловых расширений подшипников соединяемых агрегатов.

В процессе работы турбоагрегата из-за разности тепловых рас­ ширений подшипников возникают изменения пространственного положения осей каждого ротора. Для передачи в этих условиях крутящего момента от одного ротора другому предназначены муфты, которые выполняют эту задачу при изменении пространственного положения подшипников по сравнению с их положением во время монтажа *.

В современных ГПА применяются упругие и полужесткие муфты (рис. 98). В первых угловое смещение воспринимается пружинами,

* Вибрации при этом не возникают, так как здесь не периодическое измене­ ние нагрузки вкладышей в процессе одного оборота роторов, а изменение нагрузки постоянного характера, обусловленное упругостью роторов и муфты, что при превышении определенных величин может вызвать перегрев вкладыша и аварийную остановку агрегата.

170

яп

Рис. 98. Муфты роторов газотурбинных агрегатов:

о — упругая; б — полужесткая

во вторых — гофрами компенсатора. Данные о допустимых расцентровках подшипников, полученные на основании исследований, В. С. Полякова, И. Д. Барабаша, А. X. Старостенко, С. Я. Курица, приведены в табл. 22.

Т а б л и ц а 22

Минимальные допустимые расцентровки в направлениях

D —наружный диаметр муфты

Иногда роторы агрегатов соединяют жесткими (глухими) муф­ тами. Это избавляет от необходимости иметь дополнительный упор­ ный подшипник, что снижает длину и массу агрегата и повышает его эксплуатационную надежность. Такая конструкция муфты при­ менялась в одновалыюй газотурбинной установке ГТ-700-4 (соеди­ нение газовой турбины и осевого компрессора). Компенсация угло­ вых смещений роторов здесь осуществляется за счет упругости самих роторов. Как видно из данных табл. 22, при применении роторов с жесткой муфтой допускается значительно меньшая расцентровка подшипников.

В тех случаях, когда в процессе эксплуатации и полного про­ грева турбоагрегата угловые смещения роторов превосходят ком­ пенсирующую способность муфты или самих роторов, применяют способ предварительной расцентровки подшипников. Для этого в процессе монтажа подшипники того агрегата, в котором после полного прогрева на эксплуатационном режиме они поднимутся выше других, занижают па ту величину, на которую они поднялись. Величины такой предварительной расцентровки значительно пре­ восходят допустимые, указанные в табл. 22; иногда они достигают нескольких десятых долей миллиметра. Схема предварительной расцентровки приведена на рис. 99.

Значения допустимой расцентровки подшипников, а также пред­ варительной расцентровки обычно указываются в монтажных ин­ струкциях заводов-изготовителей или в технических условиях на монтаж агрегатов под названием «Центровка роторов». Здесь не­ соответствие терминологии объясняется тем, что проверку точности центровки подшипников ведут по замерам смещения полумуфты одного ротора относительно полумуфты другого. Однако оно спо­ собно породить серьезные ошибки. Например, в конструкциях

172

агрегатов, роторы которых соединены между собой жесткой (глухой) муфтой, к обычным операциям по центровке подшипников должны добавляться специальные технологические операции по проверке центровки самих роторов, чтобы избежать одностороннего излома осей роторов *.

Рис. 99. Схема предварительной расцентровки роторов

Центровка подшипников, как основная технологическая опера­ ция, обеспечивающая .соосность роторов, выполняется, как и выверка агрегатов, при помощи клиновых или гидравлических домкратов или установочных болтов в два этапа: предварительно и оконча­

Соосность подшипников при окончательной центровке контро­ лируют, как указывалось, по полумуфтам роторов. Однако в неко­ торых случаях может возникнуть необходимость в проверке точности изготовления самого ротора, его полумуфты и посадки полумуфты на ротор. Такая проверка сводится к определению величин биения упорного диска ротора и полумуфты, насаженной на вал ротора.

Для проверки биения по окружности цилиндрических поверх­ ностей деталей, например полумуфты, индикатор часового типа

* В практике монтажа ГТ-700-4 имелись случаи, когда из-за смешивания терминов не контролировалась центровка роторов, что приводило даже при хо­ рошей центровке подшипников к сильной вибрации.

173

с ценой делений 0,01 мм устанавливают в верхней части цилиндри­ ческой поверхности детали и проверяемую окружность делят мелом или карандашом на несколько равных частей (на рис. 101 указаны цифрами). Вращая ротор, производят запись показаний индикатора в местах отметок. Каждый замер повторяют дважды, смещая инди­ катор от первоначальной точки вдоль оси ротора на 10—15 мм. Изменение в показаниях индикатора по окружности свидетельствуют об эксцентричной посадке детали на вал или о погнутости самого вала.

Для проверки биения торцовых поверхностей ротора (упорного диска) и полумуфты используют два индикатора. Их располагают диаметрально противоположно на разъеме фланца корпуса под­ шипника (рис. 102). Так же, как

ротор и против каждой метки записывают показания индикаторов. Разность в показаниях свидетельствует о неправильности торцовых поверхностей полумуфт или упорного диска. Два индикатора уста­

Поворотом ротора на 180° устанавливают точку 5 против инди­ катора А и точку 1 против индикатора В (показания А ъ и Bj). Если

при повороте ротора нет смещения в осевом направлении, раз­ ности А х —- А 5 и В± — В ъ равны по величине и одинаковы по знаку.

В действительности при повороте всегда возникает осевое сме­ щение ротора. Пусть ротор при повороте сместился на величину Ь

по направлению к индикаторам.

В этом случае разность А г — А ь даст не величину биения к, а величину D — А г — А ъ = к Ь.

174

При этом разность Е = В 1 — В ь = к — Ь. Если разности О и Е сложить, получим удвоенную величину биения, так как величина осевого смещения Ъ ротора при этом сократится и при проверке

биения двумя индикаторами смещения ротора в осевом направлении

ную проставку.

Проверку центровки осей подшипников начинают с того, что роторы укладывают в подшипники, на полумуфты наносят метки. Одну из меток, располагаемую в вертикальной плоскости, принимают за начальное положение роторов. Поворачивая одновременно оба

175