齒式聯軸器在汽輪機組上的應用故障情況及原因

發布時間：2020-02-03

實際安裝工作中主油泵轉子在找中心時不可能將誤差控制到零，而且汽輪機組在運行時轉子的軸向熱膨脹也是不可避免的，這就意味著主油泵轉子的聯軸器應能容納一部分軸向位移，而且當汽輪機轉子發生軸向位移時不會將該位移傳遞到主油泵轉子上。同時，聯軸器也應該能容納一部分徑向偏差。因此，汽輪機轉子驅動的主油泵多數采用了齒式聯軸器。
　　主油泵齒式聯軸器一端與汽輪機轉子相連，另一端與主油泵轉子相連。液壓調節系統通過主油泵驅動彈性調速器(亦有用旋轉阻尼或徑向鉆孔泵的)為調節系統提供一次油壓。
　　在起動、停機過程中，汽輪機轉子將發生軸向竄動和位置的變化，汽輪機推力軸承的推力間隙為0.45mm左右，在起、停機時轉子的脹差將達數毫米，而主油泵推力軸承的推力盤與推力瓦塊的間隙只有0.12~0.17mm；如果該軸向竄動不被齒式聯軸器吸收，則汽輪機轉子的軸向推力將直接作用在主油泵推力軸承的推力瓦上，導致推力瓦燒毀及其它事故。由于主油泵軸與主軸間用齒式聯軸器連接，它除了傳遞旋轉力矩還能夠在主軸竄動時通過齒面的相對滑移，主軸竄動對泵軸推力的影響，對于使用高速彈性調速器的調節系統來說，還起到防止彈性調速器軸向位置發生變化引起機組負荷擺動的作用。
　　齒式聯軸器故障情況及原因：
　　1、磨損
　　磨損是齒式聯軸器常見的缺陷，運行時由于聯軸器內外齒圈之間有相對滑動，這是易產生磨損的基本原因。導致聯軸器磨損的其它原因主要有：
　　(1)制造工藝差。加工工藝好的聯軸器內外齒圈之間齒形誤差小，聯軸器傳遞的旋轉力矩能平均分配在每一個齒上；而加工工藝差的聯軸器齒圈則會受力不均，導致個別齒受力過大，從而引起磨損，嚴重時將發生斷齒。
　　(2)材質應用或表面熱處理工藝不當。齒式聯軸器的齒面一般采用淬火或氮化處理以提高其表面硬度，增加其。但由于熱處理工藝不當，會導致聯軸器的內外齒面硬度不足，內外齒接觸面間差，將引起聯軸器的磨損。
　　(3)潤滑效果差。由于齒式聯軸器所連接的兩個轉動部件在轉動時有軸向移動，聯軸器須有良好的潤滑。潤滑效果差或失去潤滑，必將增大聯軸器內外齒之間的摩擦，長時間運行導致聯軸器的磨損。
　　(4)安裝偏差。機組在安裝時主動軸和從動軸的端面中心會出現偏差，當該偏差超過齒式聯軸器所允許的偏差范圍時，主油泵將隨汽輪機轉子做圓錐擺運動，造成主油泵軸瓦、推力瓦磨損甚至液壓調節系統的負荷擺動。
　　2、卡澀
　　當聯軸器潤滑效果較差或失去潤滑時，聯軸器與被聯接軸將會出現卡澀。同樣，若安裝偏差過大，也會導致此種現象。由于主油泵所在的前箱離汽輪機的前汽封非常近，當運行調整不當時即會有蒸汽進入前箱內，帶水的透平油的潤滑降低，還加快了鐵質部件的銹蝕過程。水分長期殘留在聯軸器內，將加快聯軸器的卡澀。
　　3、抱死
　　當卡澀現象及銹蝕嚴重到程度，主油泵轉子、汽輪機轉子及聯軸器將咬合在一起，此時聯軸器已經報廢。
　　4、斷齒
　　斷齒多是由于聯軸器內外齒圈受力不均所致，如加工時齒形的偏差，或運行時局部齒圈進入硬物，導致個別齒受力；安裝時的偏差也會使局部齒受力。另外，聯軸器加工時的熱處理工藝不當，個別齒內有殘余應力甚至裂紋等，也是造成斷齒的原因之一。