主油泵齒式聯軸器故障分析

發布時間：2020-01-31

對于汽輪機轉子與主油泵轉子之間采用齒式聯軸器傳動的汽輪發電機組，各地曾多次發生過因聯軸器故障引起的主油泵推力瓦燒毀、機組調節系統不穩甚至事故停機的案例。齒式聯軸器運行時出現的卡澀是造成聯軸器故障的主要因素，因此聯軸器卡澀為檢修維護的重要工作之一。
　　一、汽輪機轉子與主油泵轉子的相對位置
　　汽輪機轉子(主動軸)與主油泵轉子(從動軸)的相對位置可分為4種。理想狀態即兩個被連接軸的中心線重合，事實上這種聯接是理想的，實際中很少出現；兩個被連接軸中心線平行但不重合，即所謂的有圓周偏差y(晃動)，而無端面偏差(瓢偏)；兩個被連接軸軸端的中心點在一條直線上，但兩個軸的軸線有的夾角α，從而使端面產生了張口值二(瓢偏)；實際上，往往被連接的兩個軸的位置狀態，即兩個被連接軸的中心線不平行(有端面偏差)，其端面的中心點也不在一條直線上(有圓周偏差)。
　　二、汽輪機轉子及主油泵轉子的運動分析
　　理想情況下，主油泵及汽輪機轉子中心線與各軸瓦的回轉中心線重合，主油泵轉子為從動軸，汽輪機轉子為主動軸，在軸瓦內旋轉運動，無徑向位移及軸向竄動。但是，汽輪機及主油泵轉子受到熱膨脹、振動、潤滑等外部因素的作用，除了做旋轉運動，還伴隨有軸向運動和徑向運動。
　　1、軸向運動
　　汽輪機轉子的軸向運動主要由轉子的熱膨脹引起。當汽輪機工況改變時，由于轉子溫度的改變使轉子長度發生變化，在主油泵聯軸器處即表現為汽輪機轉子端發生軸向位移。
　　主油泵多數采用雙側進油，從結構上已平衡了一部分軸向力，剩余的軸向力由主油泵的推力軸承來平衡，在正常運行時主油泵推力軸承的推力盤緊貼推力瓦運行，可以認為主油泵轉子是沒有軸向位移的。
　　2、徑向運動
　　主油泵和汽輪機轉子產生徑向運動的主要原因是因為二者的旋轉中心與軸瓦的回轉中心線不重合。主油泵轉子中心線與汽輪機轉子中心線不重合有以下幾種原因。
　　(1)主油泵轉子在安裝找中心時即有誤差超標，這是常見的原因。
　　(2)主油泵轉子在安裝中心時預留高度不夠。主油泵轉子在找中心時汽輪機組往往處于冷態，汽輪初轉子處于相對較低位置，運行時汽輪機轉子及軸承座受熱膨脹，其中心線將被抬高，而主油泵轉子受溫度影響不大，故其中心線高度基本不變。因此主油泵轉子在找中心時應預留的高度，在機組運行時使主淮泵轉子與汽輪機轉子中心線高度相同。若預留高度不能在機組正常運行時使主油泵轉子與汽輪機轉子中心線高度一致，必然出現不對中的情況。
　　(3)機組長時間運行使緊固件(如螺栓)松動，使主油泵轉子中心線發生變化。
　　(4)前軸承箱(前箱)變形或是由于前箱下部滑銀系統卡澀，汽缸膨脹時推動前箱使前箱標高和橫向位置發生改變，從而引起主油泵轉子中心線位置變化。
　　三、聯軸器的運動分析
　　1、齒式聯軸器的結構
　　齒式聯軸器結構分為左右兩部分，主動軸與從動軸通過“主動輪-內齒圈-外齒套-聯接螺栓-外齒套-內齒圈-從動軸”的方式傳遞扭矩，由于兩軸無直接接觸，允許相連的兩軸間有的偏斜和軸向位移，允許傾斜1°30′；軸向位移視結構條件、功率大小而定，對齒式聯軸器來說，可為2~6mm。正是這種結構，使被連接傲兩軸端面中心可以有的偏差，同時也能夠較大帷度地容納來自主動軸和從動軸之間的軸向位移。
　　2、聯軸器運動分析
　　根據主油泵聯軸器在靜止時，沿軸向有一個自由移動量H，H=h1+h2，在徑向的移動量則為外齒套與內齒套的徑向間隙。
　　當聯軸器工作時，主動軸與從動軸在聯軸器內的滑動距離將在0~H之間變化(軸向運動)，由于從動軸與主動軸軸線有夾角，即主動軸與從動軸之間有端面偏差時，聯軸器的外齒套相對內齒圈的軸向位移則等于其端面偏差A(瓢偏值)，其數值大小為：
　　A=D*sinα
　　式中：A為端面偏差(瓢偏值)，mm；D為聯軸器直徑，mm；α為主動軸與從動軸的軸線夾角，(°)。
　　在存在上述安裝偏差的情況下，聯軸器每旋轉1周，聯軸器的內齒圈相對于軸端外齒套在軸向從0~A之間變化2次。
　　由于存在圓周偏差，聯軸器每旋轉1周，兩個被連接軸端面則在徑向上從0~y之間移動變化2次。