主油泵齒式聯(lián)軸器故障分析

發(fā)布時間：2020-01-31

對于汽輪機轉(zhuǎn)子與主油泵轉(zhuǎn)子之間采用齒式聯(lián)軸器傳動的汽輪發(fā)電機組，各地曾多次發(fā)生過因聯(lián)軸器故障引起的主油泵推力瓦燒毀、機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)不穩(wěn)甚至事故停機的案例。齒式聯(lián)軸器運行時出現(xiàn)的卡澀是造成聯(lián)軸器故障的主要因素，因此聯(lián)軸器卡澀為檢修維護的重要工作之一。
　　一、汽輪機轉(zhuǎn)子與主油泵轉(zhuǎn)子的相對位置
　　汽輪機轉(zhuǎn)子(主動軸)與主油泵轉(zhuǎn)子(從動軸)的相對位置可分為4種。理想狀態(tài)即兩個被連接軸的中心線重合，事實上這種聯(lián)接是理想的，實際中很少出現(xiàn)；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(chǎn)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(tài)，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(zhuǎn)子及主油泵轉(zhuǎn)子的運動分析
　　理想情況下，主油泵及汽輪機轉(zhuǎn)子中心線與各軸瓦的回轉(zhuǎn)中心線重合，主油泵轉(zhuǎn)子為從動軸，汽輪機轉(zhuǎn)子為主動軸，在軸瓦內(nèi)旋轉(zhuǎn)運動，無徑向位移及軸向竄動。但是，汽輪機及主油泵轉(zhuǎn)子受到熱膨脹、振動、潤滑等外部因素的作用，除了做旋轉(zhuǎn)運動，還伴隨有軸向運動和徑向運動。
　　1、軸向運動
　　汽輪機轉(zhuǎn)子的軸向運動主要由轉(zhuǎn)子的熱膨脹引起。當汽輪機工況改變時，由于轉(zhuǎn)子溫度的改變使轉(zhuǎn)子長度發(fā)生變化，在主油泵聯(lián)軸器處即表現(xiàn)為汽輪機轉(zhuǎn)子端發(fā)生軸向位移。
　　主油泵多數(shù)采用雙側(cè)進油，從結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)子是沒有軸向位移的。
　　2、徑向運動
　　主油泵和汽輪機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生徑向運動的主要原因是因為二者的旋轉(zhuǎn)中心與軸瓦的回轉(zhuǎn)中心線不重合。主油泵轉(zhuǎn)子中心線與汽輪機轉(zhuǎn)子中心線不重合有以下幾種原因。
　　(1)主油泵轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子在安裝中心時預(yù)留高度不夠。主油泵轉(zhuǎn)子在找中心時汽輪機組往往處于冷態(tài)，汽輪初轉(zhuǎn)子處于相對較低位置，運行時汽輪機轉(zhuǎn)子及軸承座受熱膨脹，其中心線將被抬高，而主油泵轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子在找中心時應(yīng)預(yù)留的高度，在機組運行時使主淮泵轉(zhuǎn)子與汽輪機轉(zhuǎn)子中心線高度相同。若預(yù)留高度不能在機組正常運行時使主油泵轉(zhuǎn)子與汽輪機轉(zhuǎn)子中心線高度一致，必然出現(xiàn)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(zhuǎn)子中心線發(fā)生變化。
　　(4)前軸承箱(前箱)變形或是由于前箱下部滑銀系統(tǒng)卡澀，汽缸膨脹時推動前箱使前箱標高和橫向位置發(fā)生改變，從而引起主油泵轉(zhuǎn)子中心線位置變化。
　　三、聯(lián)軸器的運動分析
　　1、齒式聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)
　　齒式聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)分為左右兩部分，主動軸與從動軸通過“主動輪-內(nèi)齒圈-外齒套-聯(lián)接螺栓-外齒套-內(nèi)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(jié)構(gòu)條件、功率大小而定，對齒式聯(lián)軸器來說，可為2~6mm。正是這種結(jié)構(gòu)，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(lián)軸器運動分析
　　根據(jù)主油泵聯(lián)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(nèi)齒套的徑向間隙。
　　當聯(lián)軸器工作時，主動軸與從動軸在聯(lián)軸器內(nèi)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(lián)軸器的外齒套相對內(nèi)齒圈的軸向位移則等于其端面偏差A(yù)(瓢偏值)，其數(shù)值大小為：
　　A=D*sinα
　　式中：A為端面偏差(瓢偏值)，mm；D為聯(lián)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(lián)軸器每旋轉(zhuǎn)1周，聯(lián)軸器的內(nèi)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(lián)軸器每旋轉(zhuǎn)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。