УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРИРОВАНИЯ ОПОРНЫХ ПОДШИПНИКОВ ПО ЛИНИИ ВЕСОВОГО ПРОГИБА МНОГООПОРНОГО ВАЛОПРОВОДА ТУРБИНЫ Российский патент 2003 года по МПК F01D25/16 

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано для центрирования многоопорных валопроводов при монтаже, ремонте и эксплуатационном контроле мощных паровых турбин.

Для центрирования многоопорных валопроводов в вертикальной осевой плоскости требуется приведение весовых линий прогиба роторов, составляющих валопровод, в положение, обеспечивающее общую монотонную весовую линию прогиба. Обычно это достигается путем корректировки положения опорных подшипников относительно подшипников базового ротора на величину, обеспечивающую параллельность и соосность фланцев (до их сбалчивания) соединительных полумуфт соседних роторов путем предварительной выставки опор по высоте и в горизонтальной плоскости в положения, соответствующие значениям расчетной монотонной весовой линии прогиба валопровода.

Показателем точности установки опорных подшипников в вертикальной и горизонтальной осевых плоскостях валопровода является измеряемая по полумуфтам расцентровка разъединенных роторов, определяемая взаимным параллельным и угловым смещением их осей, или отклонением от допустимых значений величины расцентровки опорных подшипников, определяемой превышением вертикального усилия в подшипнике соответствующей весовой нагрузки на него. Неточность установки опор может привести к излому линии прогиба, снижению надежности работы опорных подшипников, увеличению уровня вибрации и повышению величины знакопеременных напряжений в роторе.

Известно устройство для центрирования снабженных вкладышами опорных подшипников по установочной монотонной линии весового прогиба многоопорного валопровода, содержащее силоизмерительный домкрат [1] - аналог. Домкрат устанавливается на время измерений вместо вкладыша опорного подшипника или рядом с ним. С помощью силоизмерительных домкратов восстанавливают исходное (до установки на домкрат) положение каждого ротора, измеряют в этом положении нагрузку на опору (на опорный подшипник), по предварительно снятому для каждой опоры графику зависимости опорных нагрузок собранного валопровода от расцентровки, находят для измеренного значения нагрузки соответствующее значение расцентровки. Если это значение выходит за допустимые пределы, производится соответствующая корректировка положения опорных подшипников путем изменения толщины установочных прокладок.

К недостаткам аналога относятся сложность и трудоемкость центрирования опорных подшипников из-за необходимости для производства измерений сборки-разборки муфт, выемки вкладышей и установки на их место силоизмерительных домкратов. Для варианта установки силоизмерительных домкратов рядом с опорными подшипниками появляется необходимость учета несовпадения места приложения усилия на домкрат и усилия на опору, что усложняет и уменьшает точность измерений. Кроме того, устройство-аналог не позволяет контролировать и корректировать горизонтальную расцентровку опорных подшипников.

Известно также устройство для центрирования снабженных вкладышами опорных подшипников по установочной монотонной линии весового прогиба многоопорного валопровода, содержащее помещенный под валопроводом в зоне каждого опорного подшипника силоизмерительный домкрат с гидроцилиндром и поршнем [2] - прототип. Используемый при этом стандартный домкрат стационарно размещен в выемке нижней части корпуса опорного подшипника и опирается на фундамент. Для измерения знакопеременных напряжений в роторе от расцентровки (в том числе горизонтальной) служат тензодатчики, прикрепленные к участкам вала рядом с подшипниками. Использование этого решения, однако, связано с необходимостью подъема силоизмерительным домкратом помимо вала турбины еще и нижней части корпуса подшипника. Учет веса нижней части корпуса подшипника при расчете расцентровки снижает точность измерений и существенно усложняет их из-за требующегося отсоединения корпуса подшипника от фундамента с последующим восстановлением этой связи. Кроме того, известное техническое решение (прототип) не предусматривает специальных средств силового воздействия на валопровод для его горизонтального центрирования, что усложняет центрирование, требуя использования громоздких грузоподъемных механизмов (мостовых кранов) со сложной системой силопередачи, а тензометрирование не обеспечивает достаточной точности определения горизонтальной расцентровки.

Задачей изобретения является упрощение центрирования и обеспечение возможности исправления с помощью силоизмерительных домкратов не только вертикальной, но и горизонтальной расцентровки.

Для решения этой задачи устройство для центрирования снабженных вкладышами опорных подшипников по линии прогиба многоопорного валопровода, содержащее установленный под валопроводом в зоне каждого опорного подшипника силоизмерительный домкрат с гидроцилиндром и поршнем, дополнительно содержит в зоне каждого опорного подшипника второй домкрат с гидроцилиндром и поршнем, а гидроцилиндры указанных домкратов выполнены в нижней половине вкладыша и расположены радиально и симметрично по разные стороны от вертикали под углом 0<α<90^o.

На фиг. 1 схематически изображен в качестве примера многоопорный валопровод турбины с опорными подшипниками и соединительными муфтами; на фиг.2 - векторная диаграмма распределения нагрузок в опорном подшипнике при воздействии силоизмерительных домкратов на валопровод; на фиг.3 - поперечное сечение одного из опорных узлов валопровода со снятыми верхними половинами корпуса и вкладыша подшипника; на фиг.4 - продольное сечение по А-А фиг.3.

Представленный на фиг. 1 многоопорный валопровод 1 состоит из трех роторов 1.1, 1.2 и 1.3, каждый из которых установлен на двух опорных подшипниках, соответственно, 2.1, 2.2 и 2.3. Роторы 1.1, 1.2, 1.3 соединены в единый валопровод 1 при помощи полумуфт 3 с перпендикулярными оси (линии весового прогиба) 4 соединительными фланцами. Подшипники 2.1, 2.2 и 2.3 расположены по установочной монотонной линии 4 весового прогиба валопровода 1. Каждый из упомянутых подшипников имеет разъемный корпус (фиг.3, 4), состоящий из верхней половины (на чертеже не показана) и нижней половины 5, крепящейся к фундаменту 6 при помощи анкерных болтов 7. Внутри нижней половины 5 корпуса каждого из упомянутых подшипников установлена соответствующая нижняя половина 8 вкладыша подшипника.

Устройство для центрирования многоопорного валопровода 1 содержит (фиг. 3, 4) помещенные под валопроводом 1 в зоне каждого опорного подшипника 2.1, 2.2 и 2.3 силоизмерительные домкраты 9, каждый из которых имеет гидроцилиндр 9.1 и поршень 9.2, снабженный уплотнительным кольцом 9.3. При этом гидроцилиндры 9.1 выполнены в нижней половине 8 вкладыша и расположены радиально и симметрично по разные стороны от вертикали под углом 0<α<90^o. В теле вкладыша 8 выполнены также два осевых канала 10 для подвода в домкраты 9 рабочей жидкости от, например, ручной маслостанции высокого давления (на чертеже не показана).

При проведении контрольных операций над валопроводом 1 и в плоскости горизонтального разъема нижней половины 5 корпуса каждого опорного подшипника 2.1, 2.2 и 2.3 устанавливают часовые индикаторы 11.1 и 11.2 для измерения соответственно вертикального и горизонтального перемещения валопровода 1 относительно корпуса подшипника 5.

Устройство для центрирования опорных подшипников многоопорного валопровода турбины работает следующим образом. Опорные подшипники 2.1, 2.2 и 2.3 выставляются по высоте в соответствии с имеющейся для каждого типа турбин расчетной весовой линией прогиба многоопорного валопровода. На подшипники укладываются роторы 1.1, 1.2 и 1.3, составляющие валопровод 1, после чего производятся центрирование и сборка полумуфт 3 в муфты.

Перед проведением дальнейших контрольных измерений предварительно для каждого опорного подшипника строятся тарировочные графики для определения коэффициента влияния расцентровки на вертикальную составляющую (R3)_верт (фиг. 2) суммарного векторного усилия R3 в домкратах 9 (с учетом веса нижней половины вкладыша 8) при перемещении с их помощью валопровода 1. При этом величина перемещения фиксируется с помощью часового индикатора 11.1, а само перемещение осуществляют вертикально, варьируя усилия R1 и R2 (фиг.2) на силоизмерительных домкратах 9 и контролируя отклонение ротора от вертикали с помощью часового индикатора 11.2.

Величина опорного усилия каждого ротора при нулевой расцентровке подшипников может быть определена на начальной стадии сборки с помощью тех же силоизмерительных домкратов 9, когда полумуфты 3 валопровода 1 были разъединены.

Центрирование валопровода 1 по нагрузкам на опорные подшипники 2.1, 2.2 и 2.3 производится на основании полученных градуировочных зависимостей (графиков коэффициентов влияния) и измеренных фактических опорных усилий роторов. Для этого вкладыш 8 каждого подшипника валопровода 1 последовательно перемещают домкратами 9 на одинаковую небольшую величину, например 0,2 мм. Исходя из измеренного домкратами 9 усилия (R3)_верт при этом перемещении, с помощью графиков коэффициентов влияния находят расцентровку подшипников относительно линии весового прогиба многоопорного валопровода турбины.

Если разница между опорными нагрузками свободных роторов и роторов с собранными муфтами лежит в допустимых пределах, центрирование подшипников валопровода считается удовлетворительным. При отклонении указанной разницы значений за допустимые пределы производят корректировку центрирования путем соответствующего перемещения опор или установки монтажных прокладок, руководствуясь графиками коэффициентов влияния.

Если векторы усилий R1 и R2 (фиг.3) в силоизмерительных домкратах 9 равны, то величина горизонтальной составляющей вектора (R3)_гор будет равна нулю, что свидетельствует об отсутствии расцентровки валопровода в горизонтальной плоскости. Если при подъеме ротора на 0,2 мм векторы усилий R1 и R2 окажутся не равны, то по величине горизонтальной составляющей вектора (R3)_гор и полученным выше графикам коэффициентов влияния может быть определена горизонтальная расцентровка подшипников.

Таким образом, использование изобретения по сравнению с прототипом обеспечивает возможность определения и корректировки расцентровки многоопорного валопровода как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях, исключив необходимость тензометрирования роторов. При этом не требуется размещения стандартного домкрата в нижней половине корпуса подшипника, что повышает конструктивную жесткость статора турбины.

Источники информации
1. Патент РФ 2029101, 6 F 01 D 25/00, 1995.

2. Патент США 4538455, 6 G 01 M 19/00, 1985.

Устройство предназначено для центрирования многоопорных валопроводов при монтаже, ремонте и эксплуатационном контроле мощных паровых турбин. Центрирование производится путем предварительной выставки опорных подшипников по расчетной весовой линии прогиба валопровода с последующей корректировкой положения каждого подшипника с учетом расцентровки, определяемой с помощью тарировочной кривой по показаниям силоизмерительного домкрата. Согласно изобретению на каждом подшипнике используются два силоизмерительных домкрата, выполненные в нижней половине вкладыша и расположенные радиально и симметрично по разные стороны от вертикали. Такое выполнение устройства позволит упростить центрирование и обеспечить исправление горизонтальной расцентровки. 4 ил.

Устройство для центрирования снабженных вкладышами опорных подшипников по установочной монотонной линии весового прогиба многоопорного валопровода, содержащее помещенный под валопроводом в зоне каждого опорного подшипника силоизмерительный домкрат с гидроцилиндром и поршнем, отличающееся тем, что в зоне каждого опорного подшипника оно содержит второй домкрат с гидроцилиндром и поршнем, а гидроцилиндры указанных домкратов выполнены в нижней половине вкладыша и расположены радиально и симметрично по разные стороны от вертикали под углом 0<α<90^o.