何冬輝　葉振起　趙奕州

（遼寧東科電力有限公司，遼寧沈陽　110006；國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧沈陽　110006）

摘　要：汽輪發(fā)電機(jī)組聯(lián)軸器鼓風(fēng)擋板的作用是防止聯(lián)軸器聯(lián)接螺栓在轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生鼓風(fēng)甩油。基于聯(lián)軸器及其鼓風(fēng)擋板的結(jié)構(gòu)和工作原理，結(jié)合某汽輪發(fā)電機(jī)組鼓風(fēng)擋板聯(lián)接螺栓斷裂、扭曲變形等現(xiàn)象，剖析其產(chǎn)生的原因，并提出聯(lián)軸器鼓風(fēng)擋板在安裝過程中應(yīng)注意事項(xiàng)及鼓風(fēng)擋板設(shè)計(jì)制造的改進(jìn)措施。

汽輪發(fā)電機(jī)組盤車齒輪與發(fā)電機(jī)聯(lián)軸器聯(lián)接螺栓在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生鼓風(fēng)效應(yīng)，使得聯(lián)軸器內(nèi)靠近齒輪箱側(cè)氣壓遠(yuǎn)高于發(fā)電機(jī)側(cè)，導(dǎo)致在聯(lián)軸器護(hù)罩內(nèi)產(chǎn)生從齒輪箱側(cè)流向發(fā)電機(jī)側(cè)的氣流，這個(gè)高速竄動(dòng)氣流如同在齒輪箱軸承油擋處安裝了1個(gè)氣流噴嘴，把大量的潤滑油從齒輪箱軸承處吸出來，再順著氣流方向甩出去。因此，為防止聯(lián)軸器螺栓鼓風(fēng)效應(yīng)，在聯(lián)軸器螺栓端面設(shè)有螺栓防鼓風(fēng)擋板(聯(lián)軸器蓋板)，但由于制造、材質(zhì)、安裝等方面原因，經(jīng)常發(fā)生鼓風(fēng)擋板脫落事故[1]。

1　機(jī)組設(shè)備概況

汽輪機(jī)是哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司制造的N300-16.7/537/537型亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、冷凝式汽輪機(jī)。高中壓轉(zhuǎn)子與低壓轉(zhuǎn)子的連接以及低壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的連接均為剛性連接。剛性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，可以傳遞很大的扭矩。聯(lián)軸器、中間墊片或盤車齒輪各端面均有凹凸配合，起著定中心的作用。為減小高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的鼓風(fēng)損失，聯(lián)軸器各聯(lián)接螺栓都埋在深坑中，并裝有鼓風(fēng)擋板。鼓風(fēng)擋板由上、下兩半組成，其設(shè)計(jì)厚度為5 mm，由12個(gè)10 mm×25 mm的螺栓固定在聯(lián)軸器螺栓上，安裝要求鼓風(fēng)擋板外邊凸出聯(lián)軸器端面不大于0.30 mm[2]。每個(gè)鼓風(fēng)擋板螺栓裝配特制止動(dòng)墊片，使墊片上彎成直角的凸起正好嵌在事先鉆好的孔中，當(dāng)螺釘被擰緊，將墊片的兩處彎成翅狀與螺釘頭兩平面相貼合，以防止螺釘松開，由此形成一個(gè)光滑平面避免鼓風(fēng)。低壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 低壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)

2　過程及現(xiàn)象

機(jī)組首次啟動(dòng)由于推力瓦溫度高停機(jī)，檢修盤車期間，用聽針傾聽發(fā)現(xiàn)4、5瓦軸承箱有異音，待缸溫下降后，揭開軸承座進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)如下現(xiàn)象。

a.聯(lián)軸器鼓風(fēng)擋板緊固六角螺栓有3個(gè)已經(jīng)斷裂，其斷裂的螺栓頭落在盤車對輪護(hù)罩里，其余9個(gè)螺栓已扭曲變形。

b.盤車對輪護(hù)罩多處被斷裂的螺栓頭高速飛出擊出深坑如圖2所示。

c.鼓風(fēng)擋板的螺栓孔與螺栓有錯(cuò)位現(xiàn)象，其螺栓孔有向旋轉(zhuǎn)方向擴(kuò)大趨勢，且鼓風(fēng)擋板右側(cè)輕微變形。

d.12個(gè)鼓風(fēng)擋板螺栓止動(dòng)墊片全部斷裂。

圖2 聯(lián)軸器護(hù)罩深坑

3　原因分析

從螺栓斷裂、扭曲變形和鼓風(fēng)擋板螺栓孔錯(cuò)位等現(xiàn)象可以初步推斷，轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，鼓風(fēng)擋板由于離心力的作用發(fā)生了移動(dòng)錯(cuò)位，從而導(dǎo)致鼓風(fēng)擋板的緊固螺栓剪斷、扭曲變形等現(xiàn)象。經(jīng)研究分析，其可能原因如下。

a.螺栓材質(zhì)不合格。廠家給出的出廠硬度檢測結(jié)果在300 HB左右，符合強(qiáng)度要求，但由于現(xiàn)場無法對材質(zhì)進(jìn)行光譜和硬度分析，尚不能確定是否為該原因。

b.擋板安裝端面不符合規(guī)定。圖紙規(guī)定，要求鼓風(fēng)擋板外邊凸出聯(lián)軸器端面不大于0.30 mm。如果鼓風(fēng)擋板凸出聯(lián)軸器端，在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于鼓風(fēng)氣流作用使聯(lián)接螺栓額外受力，導(dǎo)致螺栓超出極限強(qiáng)度而斷裂、扭曲變形[3]。

c.聯(lián)軸器螺栓端面不在同一平面上[4]。當(dāng)個(gè)別聯(lián)軸器螺栓突出螺母端面時(shí)，鼓風(fēng)擋板與螺栓端面沒有完全貼合，鼓風(fēng)擋板可能發(fā)生傾斜，導(dǎo)致鼓風(fēng)擋板聯(lián)接螺栓受力不均，局部受力大的螺栓容易斷裂。

d.擋板安裝間隙不符合規(guī)定。現(xiàn)場測量發(fā)現(xiàn)，鼓風(fēng)擋板外圓與對輪內(nèi)徑的間隙在1.0 mm左右，上、下鼓風(fēng)擋板中分面內(nèi)徑間隙約13.0 mm，外徑間隙約15.0 mm。但廠家圖紙并沒有對這2個(gè)間隙做任何安裝要求。如果擋板與聯(lián)軸器內(nèi)徑及上、下?lián)醢逯蟹置骈g隙過大，將導(dǎo)致空氣和潤滑油在轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)吸入，致使擋板聯(lián)接螺栓在額外剪切力的作用下斷裂或扭曲變形。

4　改進(jìn)措施

a.對聯(lián)軸器螺栓進(jìn)行打磨加工，重新調(diào)整聯(lián)接螺栓的安裝位置，使所有聯(lián)軸器螺栓端面在同一平面并低于螺母端面1.0～1.5 mm，?上、下?lián)醢灏惭b處于同一平面，平面度不超過0.02 mm。

b.盡可能調(diào)整使鼓風(fēng)擋板外圓與對輪內(nèi)徑間隙均衡，確保擋板螺栓孔和12個(gè)緊固螺栓孔徑同心，如存在偏心現(xiàn)象，則重新修磨擋板螺栓孔。

c.修磨鼓風(fēng)擋板外徑，使鼓風(fēng)擋板外圓與對輪內(nèi)徑間隙小于0.5 mm，安裝時(shí)盡量使擋板外緣緊貼對輪內(nèi)徑。

d.調(diào)整上、下鼓風(fēng)擋板中分面間隙為0～1.0 mm，對不符合要求處進(jìn)行點(diǎn)焊修磨。

e.盡量使鼓風(fēng)擋板平面凹于聯(lián)軸器端面，不允許有凸出部分，防止額外受力脫落[5]。

鼓風(fēng)擋板裝配如圖3所示，按照安裝要求，將鼓風(fēng)擋板重新安裝調(diào)整，經(jīng)機(jī)組多次啟停后，檢查擋板螺栓沒有松動(dòng)扭曲跡象，保證機(jī)組安全可靠運(yùn)行。

圖3 鼓風(fēng)擋板裝配示意圖

5　結(jié)論

a.由于及早發(fā)現(xiàn)鼓風(fēng)擋板螺栓斷裂，并未導(dǎo)致鼓風(fēng)擋板脫落，消除了機(jī)組存在的重大安全隱患。

b.鼓風(fēng)擋板作為汽輪機(jī)本體的一個(gè)小部件，其加工精度不夠、螺栓材質(zhì)強(qiáng)度不合格及安裝工藝不當(dāng)?shù)榷加锌赡軐?dǎo)致鼓風(fēng)擋板在轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，造成局部擋板聯(lián)結(jié)螺栓受力過大或不均，長時(shí)間疲勞損傷螺栓斷裂、剪切變形，Z終導(dǎo)致鼓風(fēng)擋板脫落，損壞軸承箱內(nèi)設(shè)備或引起轉(zhuǎn)子不平衡。

c.建議制造廠提高鼓風(fēng)擋板設(shè)計(jì)和制造精度，并對擋板安裝提出更具體明確的要求，才能消除該問題在同類型機(jī)組上再次發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王家勝，趙 杰，甘 飛，等. 某超臨界600 MW機(jī)組汽輪機(jī)振動(dòng)異常原因分析及處理[J]. 熱力發(fā)電, 2015,44(10): 116-118.

[2] 劉中華. 聯(lián)軸器防鼓風(fēng)擋板在安裝中應(yīng)注意的問題[J]. 華電技術(shù), 2010,32(2): 31-33.

[3] 李宏強(qiáng), 鄭福民. 遼化熱電廠3號(hào)機(jī)汽缸螺栓斷裂原因分析[J]. 東北電力技術(shù), 2004, 25(2):24-28.

[4] 吳細(xì)毛, 崔曉輝, 艾明輝. 發(fā)電機(jī)定子鐵芯緊固螺栓疲勞可靠性分析[J]. 東北電力技術(shù), 2004, 25(12):10-12.

[5] 劉繼紅, 佟才功. 汽輪機(jī)汽缸法蘭螺栓熱裝卸斷裂原因分析[J]. 東北電力技術(shù), 1995，16(4):54-57.

來源：《東北電力技術(shù)》2019年10期