俄罗斯TBM-165-2汽轮发电机转子轴颈裂纹处理技术
俄罗斯TBM-165-2汽轮发电机转子轴颈裂纹处理技术研究作者：匿名2008/1/11 14:0:05
文摘：以洛阳袁爽热电有限公司#1机组为例，阐述了发电机转子开裂后轴径的计算及修复方法，对其他类型大型汽轮发电机转子轴径的处理具有借鉴意义。关键词：发电机轴径转动裂纹1简介洛阳袁爽热电有限公司#1发电机由新西伯利亚电力有限公司制造，型号TBM-165-2，有功功率165MW。定子绕组采用纸绝缘，由粘度低、导热率高、绝缘性能好的干式变压器油直接冷却，转子绕组采用蒸馏水直接冷却，定子铁芯也采用干式变压器油直接冷却，简称油水油冷却。定子和转子是两个先立的系统，完全分离，互不干扰。转子重量36t，长度9.611m，工件较大直径1075mm。2问题2003年3月29日小修时，发现#1发电机转子# 6轴承轴颈有裂纹，裂纹位于轴颈表面，圆周方向弧长300毫米，距励磁侧轴瓦肩75-85毫米。有30多个细小的轴向裂纹，这些裂纹的长度从4毫米到12毫米不等.发现问题后，安排金相部门对裂纹位置进行探伤确认，检查轴表面硬度。发现轴颈裂纹处的硬度在HB440-460之间。轴颈无裂纹表面硬度在HB200-280之间，肩部硬度在HB 300-320之间。6 #瓦轴颈直径375mm，测得轴颈壁厚92.9-93.6 mm，认为这些小裂纹应为表面裂纹，裂纹表面应沿圆周方向打磨。当磨削深度为1mm时，金相检验表明裂纹沿轴向排列，裂纹在该深度呈网状裂纹。磨削至2mm深度时，网状裂纹消失，原来的小短裂纹也消失，剩余裂纹仍沿轴向排列，裂纹长度为10-14mm，金相检验仍明显。磨削至3毫米深度时，裂纹依然存在，金相检验明显，裂纹长度无缩短迹象，较长裂纹延长至16毫米。抛光至2-3 mm深度时，硬度感明显低于表面硬化层。河南试验厂金属室的专家连续测量了裂纹轴颈沿轴向50毫米范围内的表面硬度。结果表明，裂纹处的表面硬度在15毫米左右达到HB430-450，而相邻侧只有HB220-250。对出现裂纹的轴径沿圆周方向进行了酸腐蚀检查，没有明显的症状证实这些裂纹是由焊接转子缺陷引起的。较后，分析表明，这些裂缝的深度应在6mm左右，用渗透法检测渗透不明显。经Xi热力工程研究所专家现场检查，认为裂缝明显，应进行处理，但内尚无准确检测裂缝深度的检测方法。鉴于目前没有焊接或车削门槛，小修结束(4月9日24: 00)在即，可先采用刷镀法覆盖，恢复机组运行，加强监控。委托Xi热力工程研究所对转子进行裂纹评估和分析，以确定其安全极限和发展速度，并在安全期限内运行。现在马上研究确定转子处理方法，做好转子处理的准备工作。6月16日，成立了# 1机组# 6轴承轴颈裂纹处理研究小组，决定对# 6轴承轴颈进行车削加工。要求分别根据车削10毫米和16毫米(直径)来证明轴瓦的强度和准备轴瓦的配置。3分别根据10毫米和16毫米(直径)的轴颈转动证明强度。电热工研究院论证结果如下：转子励磁端轴颈强度为375.0mm，刚度为350.0mm。它 #p#分页标题#e#
根据估计的裂纹深度，认为车削所有裂纹后的轴颈尺寸对转子的固有振动频率和油膜稳定性影响不大。4轴瓦的配置4.1钨金加厚后能否使用原轴瓦，从以下两方面考虑：1)发电机转子与定子的间隙是否能满足要求。发电机转子与定子的间隙至少15mm，较大20mm(大修时记录)，原轴瓦厚度约3-5 mm，如果车削10mm，15-5-5=5 mm，理论上可以满足要求；如果车削16mm，15-5-8=2 mm，理论上不能满足要求。2)轴瓦用钨金加厚后，钨金强度是否能满足要求，咨询厂家和加工厂。这种规格的钨金制造厚度为3-5毫米(设计为0.5-6毫米)。如果钨金再加厚，对钨金强度影响很大。也就是说，如果钨金过厚，会影响支撑转子的刚度，长期运行对机组的安全性影响很大。认为不能在原轴瓦的钨金上使用。4.2配置新轴瓦的计算1)长径比验算：当0.7-1.1(瓦长300mm)375、长径比0.80365、长径比0.8219359、长径比0.8356能满足车削10mm和16mm(直径)的要求时。2)轴承比压校核计算：锡基轴承合金zchnsb11-6允许值为25N/mm2375，比压为1.6N/mm2365，比压为1.6438N/mm2359，比压为1.6713N/mm2时，可满足车削10mm和16mm(直径)的要求。3)较小油膜厚度：与轴径和轴瓦表面粗糙度有关，轴颈和轴瓦的表面粗糙度为Rz1=6.3um(厂家一般为3.2，由于再加工精度降低)r。
z2=6.3um。Rz1 Rz2=6.3 6.3=12.6um=0.0126mm较小油膜厚度Hmin=△/2*(1-X)=0.56/2*(1-0.53)=0.13mm安全系数S=0.13/0.0126=10.3远大于2，可以实现液体摩擦。4)轴承尺寸的确定由于轴径需要车削10－16mm,根据汽轮机制造行业规范要求：钨金厚度较小不能低于3mm，较大不能超过6mm。a.轴瓦胎的所有外形尺寸都保持不变。b.轴瓦胎的内径为φ371c.轴瓦胎内燕尾槽个数和深度尺寸保持不变。d.轴瓦钨金内径的范围为：φ365mm－φ359mm（φ371-2×3=φ365φ371-2×6＝φ359）由此确定，新配置的备品瓦的外形尺寸为：球面直径为φ700 0.05~ 0.10mm。轴瓦钨金内径为φ357mm。（留2mm加工余量）其他尺寸按图纸保持不变。5 转子的车削1）#1机发电机转子重36t，长9.611m，工件较大直径为1075mm。故加工转子需用特殊车床。由于转子重量大且较长，加工转子时只有对发电机转子靠背轮处夹固，在发电机转子励侧找一基准轴颈，用专用托架将转子托起。发电机励侧端部的冷却水中心孔只能用于辅助找正和限制转子轴向位移作用，而不能作为转子承重支撑点。2）为保证轴颈车削后质量，对轴颈车削的精度要求如下：椭圆度：0.02mm锥度：0.03mm同心度：0.02mm表面粗糙度：0.8（▽9）3）转子加工后动平衡试验转子轴颈加工后，应做动平衡，否则将会影响到整个轴系的平衡，引起机组振动。动平衡试验数据见表1表1#1机转子动平衡试验数据动平衡后，两轴承的振动符合GB/T7064-1996标准，超速3300rpm2min正常。平衡配重数据见表2。表2#1机转子配重数据6 结论#1发电机转子＃6瓦轴径由φ375mm车削到φ362.47mm，在厂家动平衡试验合格后，运回现场安装后，一次冲转成功，负荷140MW，水平振动12μm，垂直振动21μm。从10月30日运行至今良好，实践证明，这次#1发电机转子＃6瓦轴径处理是成功的。参考文献：[1]马桂琴，冯水宁.汽轮机构造.北京：中电力企业联合会教育培训部，1986[2]上海机械专科学校.机械设计基础.上海：上海科学技术文献出版社，1984[3]刘焕长，武毅强.高压汽轮机检修.吉林：水利电力出版社，1979 来源：中电力网#p#分页标题#e#
