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齿式联轴器在汽轮机组上的应用故障情况及原因

发布时间:2020-02-03
主油泵轴与主轴间用齿式联轴器连接,它除了传递旋转力矩还必须能够在主轴窜动时通过齿面..

实际安装工作中主油泵转子在找中心时不可能将误差控制到零,而且汽轮机组在运行时转子的轴向热膨胀也是不可避免的,这就意味着主油泵转子的联轴器应能容纳一部分轴向位移,而且当汽轮机转子发生轴向位移时不会将该位移传递到主油泵转子上。同时,联轴器也应该能容纳一部分径向偏差。因此,汽轮机转子驱动的主油泵多数采用了齿式联轴器。
  主油泵齿式联轴器一端与汽轮机转子相连,另一端与主油泵转子相连。液压调节系统通过主油泵驱动弹性调速器(亦有用旋转阻尼或径向钻孔泵的)为调节系统提供一次油压。
  在起动、停机过程中,汽轮机转子将发生轴向窜动和位置的变化,汽轮机推力轴承的推力间隙为0.45mm左右,在起、停机时转子的胀差将达数毫米,而主油泵推力轴承的推力盘与推力瓦块的间隙只有0.12~0.17mm;如果该轴向窜动不被齿式联轴器吸收,则汽轮机转子的轴向推力将直接作用在主油泵推力轴承的推力瓦上,导致推力瓦烧毁及其它事故。由于主油泵轴与主轴间用齿式联轴器连接,它除了传递旋转力矩还能够在主轴窜动时通过齿面的相对滑移,消除主轴窜动对泵轴推力的影响,对于使用高速弹性调速器的调节系统来说,还起到有效防止弹性调速器轴向位置发生变化引起机组负荷摆动的作用。
  齿式联轴器故障情况及原因:
  1、磨损
  磨损是齿式联轴器常见的缺陷,运行时由于联轴器内外齿圈之间有相对滑动,这是易产生磨损的基本原因。导致联轴器磨损的其它原因主要有:
  (1)制造工艺差。加工工艺好的联轴器内外齿圈之间齿形误差小,联轴器传递的旋转力矩能平均分配在每一个齿上;而加工工艺差的联轴器齿圈则会受力不均,导致个别齿受力过大,从而引起磨损,严重时将发生断齿。
  (2)材质应用或表面热处理工艺不当。齿式联轴器的齿面一般采用淬火或氮化处理以提高其表面硬度,增加其耐磨性。但由于热处理工艺不当,会导致联轴器的内外齿面硬度不足,内外齿接触面间耐磨性差,将引起联轴器的磨损。
  (3)润滑效果差。由于齿式联轴器所连接的两个转动部件在转动时有轴向移动,联轴器须有良好的润滑。润滑效果差或失去润滑,必将增大联轴器内外齿之间的摩擦,长时间运行导致联轴器的磨损。
  (4)安装偏差。机组在安装时主动轴和从动轴的端面中心会出现偏差,当该偏差超过齿式联轴器所允许的偏差范围时,主油泵将随汽轮机转子做圆锥摆运动,造成主油泵轴瓦、推力瓦磨损甚至液压调节系统的负荷摆动。
  2、卡涩
  当联轴器润滑效果较差或失去润滑时,联轴器与被联接轴将会出现卡涩。同样,若安装偏差过大,也会导致此种现象。由于主油泵所在的前箱离汽轮机的前汽封非常近,当运行调整不当时即会有蒸汽进入前箱内,带水的透平油的润滑效果显著降低,还加快了铁质部件的锈蚀过程。水分长期残留在联轴器内,将加快联轴器的卡涩。
  3、抱死
  当卡涩现象及锈蚀严重到一定程度,主油泵转子、汽轮机转子及联轴器将咬合在一起,此时联轴器已经报废。
  4、断齿
  断齿多是由于联轴器内外齿圈受力不均所致,如加工时齿形的偏差,或运行时局部齿圈进入硬物,导致个别齿受力;安装时的偏差也会使局部齿受力。另外,联轴器加工时的热处理工艺不当,个别齿内有残余应力甚至裂纹等,也是造成断齿的原因之一。

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