摘要：介绍了350MW汽轮机机组基本情况，轴径损坏的机理，轴径损坏之后带来的不利因素，轴径修复的方式方法，施工工艺，施工过程中达到的规定以及质量标准，轴径修复之后达到效果。
关键词：轴径；油膜；激光熔覆加工技术
一、前言
本厂汽轮发电机组系哈尔滨汽轮机有限公司生产的C280/N350-16.67/537/537型350MW汽轮机组。汽轮机的轴承是强迫液体润滑的滑动轴承，向轴承供给一定压力的润滑油，当转子高速旋转时，轴径与轴承间形成油膜，实现纯液体摩擦。低压转子有两个支持轴承，3号轴承内径φ482.6mm，4号轴承内径φ482.6mm均为四瓦块可倾瓦。厂在2012年揭缸提效检修期间，发现2号机#3瓦轴颈部位出现多道沟痕，其中最深处达 2 mm左右，有肉眼可见的台阶，其他部位也存在轻度磨损，由于工期原因，并未进行修复，运行至今轴温、轴振等指标虽未出现异常情况，但设备隐患一直存在。为避免轴颈磨损持续劣化，发生影响机组启停或轴瓦烧损事件（冬季供暖期间将会严影响正常供热和国计民生），决定在2017年大修机会对转子进行修复。
二、轴径损坏机理
1、新安装或大修后的汽轮机在进行油系统循环时，由于冲洗不彻底，使得安装或大修过程中遗留的铁屑或杂物在运行中被带入轴径与轴承之间，造成杂物与轴径摩擦，引起轴径损坏；
2、检修时由于检修人员疏忽大意，未能彻底清除轴径与轴瓦之间异物，当机组运行时，轴径与异物发生摩擦，从而导致轴径损伤；
3、汽轮机在正常运行过程或启停过程中由于轴承润滑油突然中断或油品质恶化，使轴承油膜无法建立或被破坏，导致轴径损坏；
4、新安装或大修后的汽轮机在安装时漏装部件，在运行时轴承发生偏转，造成轴径损坏；
5、轴系中心偏移引起轴径与轴瓦之间产生动静摩擦，导致轴径损坏；
6、原厂制造时，制造质量不良。
2017年修前磨损情况照片
三、轴径损坏的影响
1、润滑油膜形成需要三个必要条件，第一轴径与轴瓦之间必须构成楔形间隙、第二轴径与轴瓦之间必须充满一定黏性或油性的润滑油、第三轴径与轴瓦之间要有相对运动，并且运动方向是使润滑油由楔形间隙的宽口流向窄口，轴径的磨损将会影响楔形间隙，破坏了油膜的建立，从而导致3瓦供油量增大，其余各瓦压力降低，润滑油温升高、油膜振荡等一系列问题，如果轴径继续磨损将会直接导致轴瓦烧损事件。
2、轴径损坏将会改变油囊与轴径之间配合，从而导致顶轴油压力降低，2016年2号机在顶轴油分配过程中，启动两台顶轴油泵之后各瓦顶轴油压力及顶起高度见表（一）：
表（一）各瓦压力及顶起高度
3、轴径损坏将会影响轴径扬度、轴系中心偏移，从而导致各瓦负荷从新分配，严重时将会引起机组异常振动。
四、具体实施方案
4.1 方案内容
本此转子修复采用激光熔覆加工技术，其基本原理是利用高能密度的激光束，瞬间将被加工件表面微熔，同时使预置零件表面或与激光束同步送至的合金粉末完全熔化，获得与基体冶金结合的致密覆层，所获得的激光再制造产品在技术性能上和质量上都能达到甚至超过新品的水平。
其主要特点有：
1、激光熔覆层与基体为冶金结合，结合强度不低于原基体材料的90%；材料强度高、耐磨性能好；满足转子轴径的工作要求；
2、基体材料在激光加工过程中仅表面微熔，微熔层为0.05-0.1mm，基体热影响区极小，一般为0.05-0.2mm；
3、激光加工过程中基体温升不超过80℃，激光加工后基本无热变形；
4、激光熔覆再制造技术可控性好，易实现自动化控制；
5、熔覆层与基体均无粗大的铸造组织，熔覆层及其界面组织致密，晶体细小，无孔洞、夹杂、裂纹等缺陷；
6、激光熔覆层可根据具体工件的技术要求，实现的梯度功能熔覆材料的选择。
五、施工工艺过程及达到质量标准
1、根据情况对施工做出准备、相关设备进场、检查进场工具的安全性能；
4、转子损伤部位几何尺寸检测及随形加工基准测定，并做好记录；
5、转子损伤部位无损探伤检测，如发现其它问题及时进行处理；
6、随形机加设备架体制作、安装、调试；
7、随形车削加工，去除表面损伤组织及疲劳层；
8、对损伤部位去疲劳层加工后进行无损探伤检测，确认无缺陷方可进行后续修复工作；
9、现场激光熔覆设备安装与调试；
10、轴颈面激光熔覆（采用全固态柔性激光加工系统）；
11、采用专用激光熔覆合金粉未做工作层熔覆；
12、激光熔覆后转子轴面预留加工余量；
13、随行车削加工；
14、随行加工设备安装调试（每次安装均需重新调试）；
15、熔覆后对修复轴径进行粗车随行机加（中间穿插进行尺寸检测及探伤检测）；
16、按修复技术要求标准精车复形；
17、按修复技术要求对激光熔覆的部位进行精加工和抛磨；
18、加工后不产生冶金裂纹，加工后经无损探伤检测后无缺陷区域存在；
19、恢复原轴颈尺寸Φ482.6（以实际测量未损伤位置为准，宽度为两侧均超过轴瓦边缘10mm）；
20、修复部位的几何尺寸为圆周跳动度0.02mm、圆柱度为0.02mm、表面粗糙度为Ra0.8。
2017年修复后轴径照片
六、轴径修复后效果
1、2017年2号机在顶轴油分配过程中，启动一台顶轴油泵之后各瓦顶轴油压力及顶起高度见表（二）：
表（二）各瓦压力及顶起高度
如上表可见，轴径修复之后一台油泵便能满足顶轴油系统要求，从而节约厂用电率。
2、2号机润滑油母管压力由原来的0.0991Mpa增加至0.1056Mpa，提高了0.0065 Mpa，为机组可靠运行提供保障。
3、2018年6月末在2号机组检修时对3瓦修复过的轴径进行了检查，未发现磨损、脱胎及裂纹等缺陷。
2018年6月末检查情况照片
七、结束语
通过对2号机3瓦轴颈进行修复，使轴颈达到初始标准，消除安全隐患，提高设备可靠性，保证机组安全稳定运行。
参考文献：
[1] 肖增弘，汽轮机设备及系统．北京：中国电力出版社，2004
[2] 大唐长春第三热电厂，C280/N350-16.7/537/537型汽轮机说明书．哈尔滨：哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，2008.6
作者简介：
邹士影（1972），男，本科，工程师，在大唐长春第三热电厂检修维护部从事汽轮机检修维护工作，联系电话13404332137。
论文作者:邹士影
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/17
标签：汽轮机论文; 激光论文; 轴瓦论文; 轴颈论文; 加工论文; 基体论文; 转子论文; 《电力设备》2018年第15期论文;