CN112643139A - 一种高转速转子轴弯曲处理方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种高转速转子轴弯曲处理方法，将转子轴发生弯曲的部分称为弯曲段、将转子轴未发生弯曲的部分称为平直段，包括：根据平直段轴线、弯曲段轴线位置之间的偏差，获取弯曲段的弯曲度；根据弯曲度对弯曲段的周壁进行切削，直至弯曲段轴线与平直段轴线共线；对切削后的弯曲段进行修补。本申请具有对弯曲的高转速转子轴进行矫直的效果。

Description

一种高转速转子轴弯曲处理方法

技术领域

本申请涉及转子弯曲矫正的领域，尤其是涉及一种高转速转子轴弯曲处理方法。

背景技术

近年来，大型汽轮发电机组在若干电厂相继发生了转子弯曲事故，且转子的弯曲量逐步发展，需经过少则一年多则几年的运行才能逐渐趋于稳定。据不完全统计，国产600MW机组中已有20多台出现了不同程度的高中压转子渐进式弯曲故障；国产1000MW机组也有近10台出现了显著的发电机转子渐进式热弯曲问题。

目前，汽轮发电机组转子弯曲故障的常见处理方法是：通过切削加工，去除弯曲变形的部分，再进行质量补偿，重新形成平直的转子轴。

然而，申请人认为上述相关技术中，进行质量补偿的金属部分与转子轴原始的金属部分连接不牢固，尤其是在转子轴高速转动的时候，在离心力的作用下存在从原始转子轴上脱离的风险。

发明内容

为了对弯曲的高转速转子轴进行矫直，本申请提供一种高转速转子轴弯曲处理方法。

本申请提供的一种高转速转子轴弯曲处理方法，采用如下的技术方案：

一种高转速转子轴弯曲处理方法，将转子轴发生弯曲的部分称为弯曲段、将转子轴未发生弯曲的部分称为平直段，其特征在于，包括：

根据平直段轴线、弯曲段轴线位置之间的偏差，获取弯曲段的弯曲度；

根据弯曲度对弯曲段的周壁进行切削，直至弯曲段轴线与平直段轴线共线；

对切削后的弯曲段进行修补。

通过采用上述技术方案，将转子轴的整个圆周都被切削，而不是仅切削弯曲多余的部分；随后再对切削部分进行修补，此时修补增加的部分不再是孤立的个体，而是一个周向的密封的环，整个环套设在转子轴的切削部分，并按照常规的方式进行焊接，即使在高转速下，也不会因离心力而与转子轴分离。

优选的，所述获取弯曲段的弯曲度包括：

通过探针抵接转子轴的周壁，所述探针为伸缩探针；

驱动转子轴自转，获取探针所检测的最大伸缩量、最小伸缩量。

通过采用上述技术方案，通过伸缩量的变化，来判断转子轴的弯曲量的大小，如果转子轴周壁未发生弯曲，那么探针不会发生形变，或者即使形变也在误差范围内；

而当伸缩量超出误差范围后，达到最大、最小时，通过最大值与最小值的差，就能够计算出弯曲的具体尺寸。

优选的，所述根据弯曲度对弯曲段的周壁进行切削包括：

对弯曲段的周壁进行环切，使弯曲段的直径逐渐降低，直至弯曲段与平直段的轴线共线，此时弯曲段呈圆台状。

通过采用上述技术方案，来对弯曲段进行切削，在环切时，首先会对弯曲段弯折突出的部分进行切削，随着弯曲段的轴线逐渐靠近刀具，弯曲段的整个周向绝大部分都会被切削，直至弯曲段被切为圆台状，此时弯曲段与平直段同轴。

优选的，所述对切削后的弯曲段进行修补包括：

根据弯曲度预制修补环；

将修补环与弯曲段贴合，并进行补焊。

通过采用上述技术方案，修补环根据切削后弯曲段的实际尺寸预制，从而不仅在直径尺寸上符合要求，而且在轴向的长度上同样能够符合要求，使修补环的内壁与弯曲段外壁抵接贴合，这样在焊接后能够更加牢固，不会在自转时发生晃动。

优选的，所述修补环外径小于平直段外径，且长度小于弯曲段长度；

所述对切削后的弯曲段进行修补还包括：

对修补环的周壁、端面进行金属喷涂，形成金属覆盖层。

通过采用上述技术方案，在修补环外径上预留出空间，以便后续通过金属覆盖层进行喷涂，此时金属覆盖层起到类似胶水的效果，在焊接的基础上隐藏焊缝位置，进一步增加了修补环与弯曲段的连接强度；

同时，金属覆盖层也能够将转子轴的修补环隐藏，保证转子轴外观上与正常转子轴的一致性。

优选的，所述修补环周壁上沿其径向设有配合金属覆盖层的第一金属骨架；所述修补环端面上沿其轴向设有配合金属覆盖层的第二金属骨架。

通过采用上述技术方案，使用第一金属骨架与第二金属骨架来增加金属覆盖层与修补环的连接强度，避免了金属覆盖层的脱离，进而提高了金属覆盖层、修补环与弯曲段三者的连接强度。

优选的，所述对切削后的弯曲段进行修补还包括：

对喷涂后的金属覆盖层进行压实，并在压实后再次进行喷涂；

重复这一步骤，直至压实后的弯曲段直径大于平直段直径；

对弯曲段进行切削，直至弯曲段与平直段直径相同。

通过采用上述技术方案，来避免金属覆盖层在第一金属骨架与第二金属骨架处产生缝隙，保证金属覆盖层与第一金属骨架、金属覆盖层与第二金属骨架之间足够夯实，吸附力尽可能大。

优选的，所述喷涂后的金属覆盖层进行压实包括：

在弯曲段周面的金属覆盖层外抵接多块弧形阻燃垫片，多块所述弧形阻燃垫片围成环形阻燃垫圈，所述环形阻燃垫圈的内径与平直段直径相同；

在弯曲段端面的金属覆盖层外抵接圆形阻燃垫片，圆形阻燃垫片抵接于环形阻燃垫片的侧壁，圆形阻燃垫片的直径与平直段的直径相同；

在转子轴外套设耐高温软层，对耐高温软层进行抽真空，直至耐高温软层的内壁与环形阻燃垫圈、圆形阻燃垫片抵紧。

通过采用上述技术方案，为了保证金属覆盖层在均匀受力的情况下压向转子轴，使用抽真空的方式，利用大气压来压迫金属覆盖层，使金属覆盖层均匀的受压夯实；

但是金属覆盖层只有在处于熔融态时才具有较强的可塑性，而软层即使采用耐高温软层，也难以长时间承受熔融态金属的温度，所以需要设置圆形阻燃垫片、环形阻燃垫圈进行阻隔，保证按压时耐高温软层不会受热融化。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过对弯曲段周向切削，使得弯曲段与平直段再次同轴的设置，使得后续的补偿环能够套在弯曲段上，不易发生脱离；

2.通过金属覆盖层与补偿环的相互配合，使得金属覆盖层、补偿环与弯曲段稳定的连接在一起，更难发生脱离。

附图说明

图1是本方法实施例的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。

参照图1，本申请实施例公开一种高转速转子轴弯曲处理方法，包括如下步骤：

100、对转子轴是否弯曲进行判断。

具体的，使用驱动电机驱动转子轴自转，并且通过具有伸缩功能的探针抵接转子轴的外周壁，使用高精度的距离传感器来实时检测探针的伸缩量，并通过计算机记录下来，整个过程中，主要依靠探针的伸缩量来判断转子轴是否弯曲。

如果转子轴未发生弯曲，那么外周壁就是标准的圆周，探针就不会发生形变，没有伸缩量，或者即使形变也在误差范围内；而当伸缩量超出误差范围后，就可以判断为弯曲，此时以探针与转子轴的初始抵接点为0坐标，记录最大伸缩量位置、最小伸缩量位置时，通过最大伸缩量位置与最小伸缩量位置的距离，就能够计算出弯曲的具体幅度，从而得出弯曲度。

对于发生弯曲的转子轴，将发生弯曲的部分称为弯曲段、将未发生弯曲的部分称为平直段。

200、对弯曲段进行切削，使弯曲段变成圆台状，且该圆台的中心轴与平直段的中心轴共线。

具体的，使用切削机床来对弯曲段切削，首先切除因弯曲而多出的部分，随后逐渐将弯曲段与切刀靠近，对弯曲段周向上其余的部分进行切削，直至圆台与平直段重新共线，此时整个弯曲段形成圆台状。

300、预制修补环，且将修补环与弯曲段焊接。

在进行修补时，使用修补环来作为切削后圆台的主要填充。修补环可以根据切削后弯曲段的实际尺寸预制，从而不仅在内径、外径的尺寸上符合要求，而且在轴向的长度上同样能够符合要求，使修补环的内壁与弯曲段外壁抵接贴合，这样在焊接后能够更加牢固，不会在转子轴自转时发生晃动。

400、对修补环的外壁进行金属喷涂，形成金属覆盖层。

修补环在制作时，需要外径小于平直段外径，且长度小于弯曲段长度，从而能够预留出来一定的空间，预留出的空间为金属覆盖层准备，金属覆盖层可以视作涂覆在修补环与弯曲段上的胶水，能够进一步增加修补环与弯曲段之间的连接强度。

同时，为了更进一步增加金属覆盖层与弯曲段之间的连接强度，在修补环周壁上沿其径向设有第一金属骨架，在修补环端面上沿其轴向设有第二金属骨架，第一金属骨架与第二金属骨架均为镂空的架体，可视为只有棱边的长方体，主要用于增大金属覆盖层与修补环之间的接触面积。通过第一金属骨架与第二金属骨架，可以将修补环视为骨架，将金属覆盖层视作皮肉，两者共同完成了对修补环预留空间的填充，使金属覆盖层、修补环与弯曲段三者连接为一个整体，难以发生分离。

500、对喷涂后的金属覆盖层进行压实，并在压实后再次进行喷涂，直至压实后的弯曲段直径大于平直段直径。

通过压实的方式，来避免金属覆盖层在第一金属骨架与第二金属骨架处产生缝隙，保证金属覆盖层与第一金属骨架、金属覆盖层与第二金属骨架之间的连接足够夯实，吸附力尽可能大，这一步骤反复压实、喷涂持续多次，直至压实后的弯曲段直径大于平直段直径，表明此时已经压实。

为了保证金属覆盖层在均匀受力的情况下进行压实，在进行压实时使用抽真空的方式。具体的，进行喷涂金属后，在转子轴外套设耐高温软层，随后抽取耐高温软层内的空气，利用大气压来压迫金属覆盖层，使金属覆盖层均匀的受压夯实。

但是金属覆盖层只有在处于熔融态时才具有较强的可塑性，而耐高温软层，即使不考虑成本采用金箔、银箔，也难以同时达到不透气、可形变、熔点高的要求，难以在熔融态金属的高温下保持对金属覆盖层的真空抵紧，因此在耐高温软层与金属覆盖层之间设置隔离件。

隔离件包括设置在弯曲段周面的弧形阻燃垫片，弧形阻燃垫片设置有多块，多块弧形阻燃垫片围成环形阻燃垫圈，环形阻燃垫圈套设在弯曲段的周壁。环形阻燃垫圈的内径与平直段直径相同，从而能够保证对金属覆盖层的力的传递，使最终压实后的弯曲段直径大于平直段直径时，已经处于无法继续压实的程度。

隔离件还包括设置在弯曲段端面的圆形阻燃垫片，圆形阻燃垫片抵接于环形阻燃垫片的侧壁，且圆形阻燃垫片的直径与平直段的直径相同，用于对弯曲段端面的金属覆盖层传递压力。

600、对弯曲段进行切削，直至弯曲段与平直段直径相同。

使用车床对弯曲段进行切削，保证最终弯曲段与平直段的一致性，完成对弯曲转子轴的矫正处理。

工作流程：

首先对转子轴是否弯曲进行判断；

然后对转子轴的弯曲段进行切削，使弯曲段变成圆台状，且该圆台的中心轴与平直段的中心轴共线；

然后把预制的修补环与弯曲段焊接，对圆台状的弯曲段进行填充；

然后对修补环的外壁进行金属喷涂，形成金属覆盖层，从而形成金属覆盖增、修补环、弯曲段三者的相互紧密连接；

最后反复进行金属喷涂、压实的工作，直至弯曲段直径大于平直段直径；

最后对弯曲段进行切削，使弯曲段与平直段直径相同，完成对弯曲段的矫正。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高转速转子轴弯曲处理方法，将转子轴发生弯曲的部分称为弯曲段、将转子轴未发生弯曲的部分称为平直段，其特征在于，包括：

根据平直段轴线、弯曲段轴线位置之间的偏差，获取弯曲段的弯曲度；

根据弯曲度对弯曲段的周壁进行切削，直至弯曲段轴线与平直段轴线共线；

对切削后的弯曲段进行修补。

2.根据权利要求1所述的一种高转速转子轴弯曲处理方法，其特征在于，所述获取弯曲段的弯曲度包括：

通过探针抵接转子轴的周壁，所述探针为伸缩探针；

驱动转子轴自转，获取探针所检测的最大伸缩量、最小伸缩量。

3.根据权利要求1所述的一种高转速转子轴弯曲处理方法，其特征在于，所述根据弯曲度对弯曲段的周壁进行切削包括：

对弯曲段的周壁进行环切，使弯曲段的直径逐渐降低，直至弯曲段与平直段的轴线共线，此时弯曲段呈圆台状。

4.根据权利要求1所述的一种高转速转子轴弯曲处理方法，其特征在于，所述对切削后的弯曲段进行修补包括：

根据弯曲度预制修补环；

将修补环与弯曲段贴合，并进行补焊。

5.根据权利要求4所述的一种高转速转子轴弯曲处理方法，其特征在于，

所述修补环外径小于平直段外径，且长度小于弯曲段长度；

所述对切削后的弯曲段进行修补还包括：

对修补环的周壁、端面进行金属喷涂，形成金属覆盖层。

6.根据权利要求5所述的一种高转速转子轴弯曲处理方法，其特征在于：所述修补环周壁上沿其径向设有配合金属覆盖层的第一金属骨架；所述修补环端面上沿其轴向设有配合金属覆盖层的第二金属骨架。

7.根据权利要求6所述的一种高转速转子轴弯曲处理方法，其特征在于：

所述对切削后的弯曲段进行修补还包括：

对喷涂后的金属覆盖层进行压实，并在压实后再次进行喷涂；

重复这一步骤，直至压实后的弯曲段直径大于平直段直径；

对弯曲段进行切削，直至弯曲段与平直段直径相同。

8.根据权利要求7所述的一种高转速转子轴弯曲处理方法，其特征在于，所述喷涂后的金属覆盖层进行压实包括：

在弯曲段周面的金属覆盖层外抵接多块弧形阻燃垫片，多块所述弧形阻燃垫片围成环形阻燃垫圈，所述环形阻燃垫圈的内径与平直段直径相同；

在弯曲段端面的金属覆盖层外抵接圆形阻燃垫片，圆形阻燃垫片抵接于环形阻燃垫片的侧壁，圆形阻燃垫片的直径与平直段的直径相同；

在转子轴外套设耐高温软层，对耐高温软层进行抽真空，直至耐高温软层的内壁与环形阻燃垫圈、圆形阻燃垫片抵紧。

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