某型燃气轮机机组安装以齿轮箱为基础, 在齿轮箱两端分别安装燃气发生器和动力涡轮。动力涡轮安装是整个机组安装的核心部分, 动力涡轮与齿轮箱的对中不仅要求精度高 (轴向跳动为0.0 2 5 m m, 径向跳动为0.025mm) , 影响对中数据的因素多, 安装过程复杂、多变, 而且动力涡轮安装的结果决定着机组的振动、性能和可靠性等, 因此对动力涡轮安装进行研究是十分必要的。
1 调整垫板对对中数据的影响
1.1 动力涡轮安装数学模型
假设动力涡轮输出轴中心线与齿轮箱输出轴中心线的夹角为α, (如图1) 。以齿轮箱输出轴为基准, 用百分表测量动力涡轮输出轴的端面跳动、径向跳动 (如图2) 。
在测量动力涡轮输出轴的端面跳动和径向跳动时, 以A1、A2点为基准点, 各点的值为 (见表1) 。
如图1所示:若要把动力涡轮轴线和齿轮箱输入轴轴线调整到同一水平平面内, 那么就首先应使动力涡轮的后支点P升高, 然后动力涡轮整体再提升Y2。
动力涡轮应升高的高度Y:
Y=Y1+Y2+δ
δ为动力涡轮垫板受力时的弹性变形量。
1.2 动力涡轮垫板弹性变形量对对中数据的影响
δ=δ1+δ2
式中:
δ1为垫板在动力涡轮重力作用下的弹性变形量;
δ2为垫板受到拧紧力时的弹性变形量
δ=PL/EA
式中:
P为垫板受到的力;
E为垫板材料的弹性模量 (垫板的材料为Q235-A, 弹性模量为206GPa) ;
A为垫板的面积。
为了讨论垫板的弹性变形量, 取受力最大的垫板和面积最小的垫板为研究对象:
式中:
M为螺栓受到的拧紧力矩;
d为螺栓的直径。
将调整垫板的弹性变形量δ与动力涡轮安装技术要求相比较:
(动力涡轮安装技术要求为2.5×10-5m)
由于ε很小, 故在动力涡轮安装过程中可以忽略垫板弹性变形量的影响。
2 动力涡轮对中的一般步骤和方法
在动力涡轮的安装过程中, 一般有两个途径。
(1) 首先将动力涡轮轴线与齿轮箱轴线调整到同一水平平面内, 然后再将两者保证同一水平平面内的前提下, 调整到同一垂直平面内。
(2) 首先将动力涡轮轴线与齿轮箱轴线调整到同一垂直平面内, 然后再将两者保证同一垂直平面内的前提下, 调整到同一水平平面内。
假设按照第2种方法进行对中, 我们首先将动力涡轮轴线与齿轮箱轴线调到同一垂直平面内, 通过计算, 要增加垫板 (或减少垫板) 的厚度使其两者在同一水平面内, 然后还要通过调整使其在同一垂直平面内。
通过上述分析, 第2种安装方法将第1种安装方法包括在内, 因此要比第1种方法复杂, 故在进行动力涡轮安装时经常采用第1种方法。
(1) 测量动力涡轮输出轴端面跳动B1、D1两点的值。
(2) 根据B1、D1两点的值, 计算出动力涡轮轴线相对于齿轮箱轴线是向左偏还是向右偏。
(3) 用千分表测量动力涡轮径向跳动, 以B2为基点 (轴线向左偏) 或以D2为基点 (轴线向右偏) , 分别用左右顶丝来调整, 并用千分表监控B2、D2两点数值的变化, 直到|B2-D2|在相应的范围内。
(4) 测量动力涡轮输出轴径向跳动B2、D2两点的值, 根据B2、D2两点的值, 计算出动力涡轮轴线相对于齿轮箱轴线是向左偏还是向右偏。
(5) 用千分表测量动力涡轮径向跳动, 以B2为基点 (轴线向左偏) 或以D2为基点 (轴线向右偏) , 分别用左右顶丝来调整, 并用千分表监控B2、D2两点数值的变化, 直到|B2-D2|在相应的范围内。
(6) 用千分表测量径向跳动的A2、C2的值, 确定A2、C2两点的差值。
(7) 把动力涡轮锁紧螺母拧紧。测量动力涡轮输出轴端面跳动A1、C1两点的值。利用相似三角形原理计算出动力涡轮所需调整垫片的厚度。
(8) 测量动力涡轮输出轴端面跳动、径向跳动, 若所有值均在相应范围内, 拧紧动力涡轮锁紧螺母, 反复检查动力涡轮输出轴端面的径向跳动、端面跳动, 如果数据仍在上述范围内, 说明动力涡轮安装完毕。
3 结语
在上述方法的指导下, 在试车台上进行了多次某型动力涡轮的安装工作, 不仅达到了动力涡轮安装技术要求, 而且提高了安装精度和安装效率, 同时也为其它型号燃气轮机的安装对中工作积累了经验、提供了技术储备。
摘要：分析了调整垫板弹性变形对动力涡轮对中数据的影响, 介绍了动力涡轮安装的一般步骤和方法, 给出了安装过程应注意的事项。
关键词：对中,轴向跳动,径向跳动