主油泵齿式联轴器故障分析

发布时间：2020-01-31

对于汽轮机转子与主油泵转子之间采用齿式联轴器传动的汽轮发电机组，各地曾多次发生过因联轴器故障引起的主油泵推力瓦烧毁、机组调节系统不稳甚至事故停机的案例。齿式联轴器运行时出现的卡涩是造成联轴器故障的主要因素，因此联轴器卡涩为检修维护的重要工作之一。
　　一、汽轮机转子与主油泵转子的相对位置
　　汽轮机转子(主动轴)与主油泵转子(从动轴)的相对位置可分为4种。理想状态即两个被连接轴的中心线重合，事实上这种联接是理想的，实际中很少出现；两个被连接轴中心线平行但不重合，即所谓的有圆周偏差y(晃动)，而无端面偏差(瓢偏)；两个被连接轴轴端的中心点在一条直线上，但两个轴的轴线有的夹角α，从而使端面产生了张口值二(瓢偏)；实际上，往往被连接的两个轴的位置状态，即两个被连接轴的中心线不平行(有端面偏差)，其端面的中心点也不在一条直线上(有圆周偏差)。
　　二、汽轮机转子及主油泵转子的运动分析
　　理想情况下，主油泵及汽轮机转子中心线与各轴瓦的回转中心线重合，主油泵转子为从动轴，汽轮机转子为主动轴，在轴瓦内旋转运动，无径向位移及轴向窜动。但是，汽轮机及主油泵转子受到热膨胀、振动、润滑等外部因素的作用，除了做旋转运动，还伴随有轴向运动和径向运动。
　　1、轴向运动
　　汽轮机转子的轴向运动主要由转子的热膨胀引起。当汽轮机工况改变时，由于转子温度的改变使转子长度发生变化，在主油泵联轴器处即表现为汽轮机转子端发生轴向位移。
　　主油泵多数采用双侧进油，从结构上已平衡了一部分轴向力，剩余的轴向力由主油泵的推力轴承来平衡，在正常运行时主油泵推力轴承的推力盘紧贴推力瓦运行，可以认为主油泵转子是没有轴向位移的。
　　2、径向运动
　　主油泵和汽轮机转子产生径向运动的主要原因是因为二者的旋转中心与轴瓦的回转中心线不重合。主油泵转子中心线与汽轮机转子中心线不重合有以下几种原因。
　　(1)主油泵转子在安装找中心时即有误差超标，这是常见的原因。
　　(2)主油泵转子在安装中心时预留高度不够。主油泵转子在找中心时汽轮机组往往处于冷态，汽轮初转子处于相对较低位置，运行时汽轮机转子及轴承座受热膨胀，其中心线将被抬高，而主油泵转子受温度影响不大，故其中心线高度基本不变。因此主油泵转子在找中心时应预留的高度，在机组运行时使主淮泵转子与汽轮机转子中心线高度相同。若预留高度不能在机组正常运行时使主油泵转子与汽轮机转子中心线高度一致，必然出现不对中的情况。
　　(3)机组长时间运行使紧固件(如螺栓)松动，使主油泵转子中心线发生变化。
　　(4)前轴承箱(前箱)变形或是由于前箱下部滑银系统卡涩，汽缸膨胀时推动前箱使前箱标高和横向位置发生改变，从而引起主油泵转子中心线位置变化。
　　三、联轴器的运动分析
　　1、齿式联轴器的结构
　　齿式联轴器结构分为左右两部分，主动轴与从动轴通过“主动轮-内齿圈-外齿套-联接螺栓-外齿套-内齿圈-从动轴”的方式传递扭矩，由于两轴无直接接触，允许相连的两轴间有的偏斜和轴向位移，允许倾斜1°30′；轴向位移视结构条件、功率大小而定，对齿式联轴器来说，可为2~6mm。正是这种结构，使被连接傲两轴端面中心可以有的偏差，同时也能够较大帷度地容纳来自主动轴和从动轴之间的轴向位移。
　　2、联轴器运动分析
　　根据主油泵联轴器在静止时，沿轴向有一个自由移动量H，H=h1+h2，在径向的移动量则为外齿套与内齿套的径向间隙。
　　当联轴器工作时，主动轴与从动轴在联轴器内的滑动距离将在0~H之间变化(轴向运动)，由于从动轴与主动轴轴线有夹角，即主动轴与从动轴之间有端面偏差时，联轴器的外齿套相对内齿圈的轴向位移则等于其端面偏差A(瓢偏值)，其数值大小为：
　　A=D*sinα
　　式中：A为端面偏差(瓢偏值)，mm；D为联轴器直径，mm；α为主动轴与从动轴的轴线夹角，(°)。
　　在存在上述安装偏差的情况下，联轴器每旋转1周，联轴器的内齿圈相对于轴端外齿套在轴向从0~A之间变化2次。
　　由于存在圆周偏差，联轴器每旋转1周，两个被连接轴端面则在径向上从0~y之间移动变化2次。