Контроль технического состояния ротора.
Контроль валовых элементов ротора. Контроль технического состояния ротора включает в себя комплекс проверочных операций разного назначения. После укладки ротора на специальные стойки все детали ротора очищаются и промываются от солей, а затем продуваются сжатым воздухом.
Детали ротора подвергаются стилоскопическому и дефектоскопии, а также визуальному осмотру. При осмотре ротора проверяется надежность крепления его деталей. Шейки ротора осматриваются с целью выявления повреждения в виде царапин, рисок, задиров, коррозии. Проверяются также диаметр и эллипсности и конусности шеек не должны превышать 0,02 мм. Превышения указанного значение приведет к нарушению работы подшипников. Возникновения элипсности и конусности является следствием неравномерности их износа. Эти дефекты шеек лучше всего устраняются их проточкой на токарном станке.
Ограничения осевого смещения ротора добиваются с помощью медных пластин, закрепленных на фланцах корпусов подшипников и упертых в галтели вала. Места замера и допустимые значения биения ротора указываются в формулярах завода-изготовителя. При отсутствии таких указаний для замеров выбираются сохранившиеся после механической обработки поверхности ротора, не имеющие повреждений. Примерные места замеров радиального биения ротора на рис (). Измерения биения выполняются в нескольких радиальных плоскостях, количество которых обычно равно числу болтов соединительной муфты. Перед замерами биения окружность каждого проверяемого сечения ротора разбивается на части. Отметки наносятся по образующим цилиндрических поверхностей ротора, лежащих в одной продольной плоскости с осями отверстий под болты соединительной муфты.
Начальное
положения ротора обычно указывается
кернением на полумуфте. У турбин с
автоматами безопасности бойкового типа
это положение устанавливается по бойкам.
После поворота ротора на
повторное показание индикатора в точке
1 должно совпадать с первоначальным.
Этот замер контролирует правильность
измерений. Если повторное показание
индикатора на отметки 1 не получается
равным начальному, то при проворачивании
ротора индикатор был сбит. В этом случае
необходимо проверить отсутствие
поперечных и осевых смещений ротора
при его проворачивании.
После окончания измерения выполняется подсчет радиального биения ротора для каждого проверяемого сечения. Значение биения подсчитывается как алгебраическая разность показаний индикатора в диаметрально противоположных точках сечения. Максимальное радиального биения будет в плоскости максимальной разности показаний индикатора. Отметка с максимальным показанием индикатора - место максимального биения.
Места замера и построение кривой прогиба:
а – места замера; б – отметки установки индикатора.
3.Правка валов:
Искривление валов при эксплуатации турбин может происходить по следующим причинам:
Неравномерное охлаждение неподвижного ротора после останова турбины. В этом случае нижняя часть ротора охлаждается быстрее, чем часть, находящаяся в верхней половине цилиндра. Из-за этой неравномерности волокна нижней части ротора сокращаются сильнее, чем волокна верхней части, вследствие чего ротор выгибается вверх (при максимальной разнице температур верха и низа искривление ротора достигает максимальной величины). После естественного (равномерного) остывания цилиндров турбины ротор выпрямляется.
Захолаживание поверхности ротора при забросе воды в проточную часть турбины из патрубков отборов пара.
Неравномерный прогрев ротора при прогреве турбины (характерен для турбин, не оборудованных валоповоротным устройством). В этом случае верхняя часть ротора прогревается быстрее, чем часть, находящаяся в нижней половине цилиндра. Ротор также может искривиться из-за попадания в турбину холодного воздуха через концевые уплотнения при включении эжекторов без подачи пара на уплотнения.
Наличие поперечной трещины в теле ротора.
Задевание усов лабиринтовых уплотнений за ротор, вызывающее в свою очередь местный нагрев ротора и его искривление. Причинами задеваний могут быть:
а) неравномерный прогрев фланцев цилиндров при пуске турбины из холодного состояния;
б) стесненные тепловые расширения цилиндров;
в) дефекты пригонки зазоров в лабиринтовых уплотнениях (большая разница зазоров в вертикальной и горизонтальной плоскостях, пригонка зазоров без учета статического прогиба ротора, отсутствие или неправильная пригонка аксиальных зазоров в уплотнениях.
В результате задевания усов лабиринтовых уплотнений о ротор происходит местный разогрев и появляется прогиб ротора (в случае "жестких" задеваний за уплотнения возможен значительный местный разогрев, возникновение в этой зоне пластических деформаций металла и как следствие остаточный прогиб ротора). Роторы с насадными деталями в значительно меньшей степени подвержены остаточным прогибам в результате задеваний, так как местный нагрев на них чаще всего происходит по насадным деталям.
Неправильная сборка насадных деталей ротора. В случае посадки насадных деталей ротора без тепловых зазоров в процессе пусковых операций может возникать искривление ротора. Искривление ротора происходит из-за более быстрого, по сравнению с валом прогрева насадных деталей. Такое искривление ротора является временным и обычно исчезает с прогревом вала, но в процессе пуска при его появлении возможно задевание за усы лабиринтовых уплотнений и как следствие возможно дальнейшее искривление ротора.
В случаях, когда величина остаточного прогиба ротора превышает 0,15 мм, его дальнейшая эксплуатация без устранения прогиба не допускается.
Правка валов турбин может производиться различными способами:
местным нагревом (термическая).
чеканкой (механическая).
нагревом с нагружением (термомеханическая).
методом релаксации напряжений.
переточкой поверхности ротора с предварительным отжигом.
Выбор того или иного метода правки зависит от величины прогиба, диаметра, длины вала, конструкции ротора, материала вала и степени его повреждения при задеваниях.
Термический метод обычно применяется при малых прогибах и отсутствии повреждений поверхности вала от задеваний. Термомеханический метод (с применением местного или общего отжига до и после правки) применяется при прогибах с наличием закаленного участка вала от задевания. Релаксационный метод (с кольцевым нагревом) пригоден для любого случая искривления вала, но ввиду того, что он требует специальной оснастки, применяется обычно только при больших прогибах, а также прогибах, сопровождающихся значительными повреждениями поверхности вала от задевания.
Процесс правки термическим и термомеханическим методами основан на том, что в материале некоторой части поверхности вала искусственно создаются напряжения, превосходящие предел текучести материала, вызывающие после охлаждения вала его прогиб в нужную сторону.
Метод термической правки заключается в быстром местном нагреве выпуклого участка вала, при котором нагретый слой металла вала получил бы напряжения выше предела текучести. Такой нагрев приводит к появлению на небольшом участке напряжения сжатия в наружных волокнах материала, превосходящего предел текучести, что, в свою очередь, после остывания ведет к их укорочению на выпуклой стороне вала и, следовательно, к выправке вала. Таким образом, при термической правке вала используются те же силы, вызывающие напряжения выше предела текучести, которые вызвали прогиб вала при местных задеваниях. Величина усилий, необходимых для выправления вала, регулируется площадью нагреваемой поверхности и толщиной нагреваемого слоя металла вала.
Для предотвращения нагрева других элементов ротора они изолируются асбестом. Оставляется оголенным только тот участок вала, на котором будет производиться нагрев.
Необходимо иметь в виду, что некоторые остаточные напряжения, если они полностью не сняты по окончании правки и проводимой после нее термообработки отжигом, могут привести впоследствии к частичному восстановлению прогиба.
Механическая правка валов производится в холодном состоянии чеканкой в местах наибольшего прогиба. При правке этим методом необходимо проводить предварительный отжиг вала для уменьшения внутренних напряжений, вызвавших прогиб.
Сущность механической правки вала заключается в том, чтобы чеканкой растянуть волокна вала, сжатые за пределы текучести.
Термомеханический метод отличается от термического тем, что до начала нагрева участка вала, установленного выпуклой стороной вверх, в нем заранее создаются напряжения с помощью механического нажима (хомутом). Нажимное устройство устанавливается вблизи от места нагрева (прогиба); перед началом нагрева устройством прогибают вал в противоположную от первоначального прогиба сторону. Контроль величины деформации вала при изгибе его нажимным устройством выполняют при помощи индикаторов.
При нагреве вал стремится выгнуться вверх; встречая дополнительное сопротивление, материал в месте нагрева переходит предел текучести раньше, чем при чисто термической правке.
Метод релаксации напряжений заключается в том, что вал на участке его максимального искривления подвергается нагреву по всей окружности и на глубину всего сечения до температуры 600...650 °С. Нагрев производится при вращении вала на малых оборотах; после выдержки при указанной температуре в течение нескольких часов, вал устанавливается прогибом вверх и сразу же на нагретый участок вала с помощью специального приспособления (рис. 1) производится нажим в сторону, противоположную прогибу. Нажим производится для создания небольшого напряжения в материале нагретого вала (упругая деформация). Время, в течение которого нагретый вал выдерживается в напряженном состоянии, должно быть достаточным, чтобы под действием нагрузки и высокой температуры необходимая часть упругой деформации перешла в пластическую.
Основным достоинством метода правки, основанного на явлении релаксации напряжений, является выпрямление вала с обеспечением стабильности формы при дальнейшей эксплуатации; при этом в процессе правки, проводимой при напряжениях, значительно ниже предела текучести, не возникает опасных внутренних напряжений.
Рис 1. Правка вала способом релаксации:
1-станина; 2 и 3 – подшипники; 4 – опоры подшипников; 5 и 6 – траверсы; 7 – нажимной трос; 8 – стяжной болт; 9 – подставка для индикатора; 10 – редуктор; 11- электромотор; 12- опора привода; 13 – маслобак; 14 – индикатор; 15 – индукционный нагреватель.
Переточка поверхности ротора при ремонте роторов в заводских условиях. Для исправления боя роторов наиболее часто применяется способ переточки поверхности ротора. Перед переточкой ротора производится низкотемпературный отжиг при t = 600...620 °С. После термообработки ротор выставляется на токарном станке, его радиальные бои "располовиниваются", и производится переточка всех радиальных поверхностей. Правка роторов таким способом в связи с изменением радильных размеров приводит к необходимости установки в турбину новых специальных комплектов концевых и диафрагменных уплотнений и перезаливке подшипников.
После исправления прогиба любым из перечисленных способов необходимо провести обязательную динамическую балансировку роторов на станке.