RU2204725C1

RU2204725C1 - Device for centering support bearing on line of weight deflection of turbine multiple support shaftline

Info

Publication number: RU2204725C1
Application number: RU2001127941/06A
Authority: RU
Inventors: Э.А. Дон; В.Д. Гаев; А.А. Адамчук; В.П. Складчиков
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт"
Priority date: 2001-10-16
Filing date: 2001-10-16
Publication date: 2003-05-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; power steam turbines. SUBSTANCE: invention is designed for use at mounting, repairing and in-service checking of powerful steam turbines. Centering is carried out by preliminarily setting support bearings on designed weight line of shaftline deflection with subsequent correction of position of each bearing with due account of misalignment found by means of calibrating curve by reading of dynamoment jack. According to invention, two such jacks are used on each bearing. Said jacks are made in lower part of shell and are arranged radially and symmetrically at different sides from vertical. EFFECT: simplified centering, elimination of horizontal misalignment. 4 dwg

Description

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано для центрирования многоопорных валопроводов при монтаже, ремонте и эксплуатационном контроле мощных паровых турбин. The invention relates to the field of turbine construction and can be used for centering multi-shaft shafts during installation, repair and operational control of powerful steam turbines.

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. To center multi-bearing shaft lines in the vertical axial plane, it is necessary to bring the weight lines of the deflection of the rotors that make up the shaft to a position that provides a common monotonous weight line of deflection. Usually this is achieved by adjusting the position of the thrust bearings relative to the bearings of the base rotor by a value that ensures parallelism and alignment of the flanges (before they are unfastened) of the connecting half-couplings of the neighboring rotors by preliminary setting the bearings in height and in the horizontal plane to the positions corresponding to the values of the calculated monotonous weight line of the shaft deflection .

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. An indicator of the accuracy of the installation of thrust bearings in the vertical and horizontal axial planes of the shaft line is the half-coupling measurement of the disconnected rotors, determined by the mutual parallel and angular displacement of their axes, or the deviation from the permissible values of the bearing alignment, determined by the excess of the vertical force in the bearing of the corresponding weight load on it . Inaccurate installation of bearings can lead to a break in the deflection line, a decrease in the reliability of the support bearings, an increase in the level of vibration, and an increase in alternating stresses in the rotor.

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. A device for centering the bearings provided with liners along the mounting monotonic line of the weight deflection of the multi-support shaft shaft containing a load jack [1] is an analogue. The jack is installed for the duration of the measurements instead of or near the bearing shell. Using load-lifting jacks, the initial position of each rotor is restored (before being installed on the jack), the load on the support (on the support bearing) is measured in this position, according to the graph of the dependence of the supporting loads of the assembled shaft shaft on alignment previously taken for each support, the corresponding load is found for the measured value value of alignment. If this value is outside the permissible limits, a corresponding adjustment of the position of the thrust bearings is made by changing the thickness of the mounting gaskets.

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. The disadvantages of the analogue include the complexity and complexity of centering the bearings due to the need for measurements of the assembly-disassembly of the couplings, the removal of the liners and the installation of load-bearing jacks in their place. For the option of installing load-lifting jacks next to the thrust bearings, it becomes necessary to take into account the discrepancy between the place of application of force on the jack and the force on the support, which complicates and reduces the accuracy of measurements. In addition, the analog device does not allow you to control and adjust the horizontal alignment of the thrust bearings.

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. A device is also known for centering thrust bearings provided with liners along a monotonous mounting line of the weight deflection of a multi-bearing shafting, comprising a prototype jack with a hydraulic cylinder and piston [2] placed under the shafting in the area of each thrust bearing [2]. The standard jack used in this case is stationary located in the recess of the lower part of the support bearing housing and rests on the foundation. To measure alternating stresses in the rotor from misalignment (including horizontal), strain gauges are used that are attached to sections of the shaft next to the bearings. The use of this solution, however, is associated with the need to lift the load jack in addition to the turbine shaft and the lower part of the bearing housing. Taking into account the weight of the lower part of the bearing housing when calculating the alignment reduces the accuracy of measurements and significantly complicates them due to the required disconnection of the bearing housing from the foundation with the subsequent restoration of this connection. In addition, the well-known technical solution (prototype) does not provide special means of force acting on the shaft shaft for its horizontal centering, which complicates centering, requiring the use of bulky load-lifting mechanisms (bridge cranes) with a complex power transmission system, and strain gauging does not provide sufficient accuracy for determining horizontal alignment.

Задачей изобретения является упрощение центрирования и обеспечение возможности исправления с помощью силоизмерительных домкратов не только вертикальной, но и горизонтальной расцентровки. The objective of the invention is to simplify the centering and the provision of the possibility of correction with the help of load-lifting jacks not only vertical but also horizontal alignment.

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.To solve this problem, a device for centering thrust bearings equipped with liners along the deflection line of a multi-support shaft line, containing a load jack with a hydraulic cylinder and piston installed under the shaft line in the area of each support bearing, additionally contains a second jack with a hydraulic cylinder and piston in the area of each support bearing, and the hydraulic cylinders of these the jacks are made in the lower half of the liner and are located radially and symmetrically on different sides of the vertical at an angle 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. In FIG. 1 schematically illustrates, by way of example, a multi-support shaft turbine with support bearings and couplings; figure 2 is a vector diagram of the distribution of loads in the support bearing when exposed to load jacks on the shaft; figure 3 is a cross section of one of the supporting nodes of the shaft with the removed upper halves of the housing and bearing shell; figure 4 is a longitudinal section along aa of figure 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. Presented in FIG. 1 multi-support shafting 1 consists of three rotors 1.1, 1.2 and 1.3, each of which is mounted on two thrust bearings, 2.1, 2.2 and 2.3, respectively. The rotors 1.1, 1.2, 1.3 are connected in a single shaft 1 using half-couplings 3 with perpendicular axis (line of weight deflection) 4 connecting flanges. Bearings 2.1, 2.2 and 2.3 are located along the installation monotonous line 4 of the weight deflection of the shaft line 1. Each of these bearings has a split housing (Figs. 3, 4), consisting of an upper half (not shown in the drawing) and a lower half 5 attached to the foundation 6 with anchor bolts 7. Inside the lower half 5 of the housing of each of the bearings, a corresponding lower half 8 of the bearing shell is installed.

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).A device for centering a multi-support shaft line 1 contains (Fig. 3, 4) load-bearing jacks 9 placed under the shaft line 1 in the area of each support bearing 9, each of which has a hydraulic cylinder 9.1 and a piston 9.2, equipped with an o-ring 9.3. In this case, the hydraulic cylinders 9.1 are made in the lower half 8 of the liner and are located radially and symmetrically on different sides of the vertical at an angle 0 <α <90 ^o . Two axial channels 10 are also made in the body of the liner 8 for supplying to the jacks 9 a working fluid from, for example, a manual high-pressure oil station (not shown in the drawing).

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. When conducting control operations on the shaft 1 and in the plane of the horizontal connector of the lower half 5 of the housing of each support bearing 2.1, 2.2 and 2.3, set the clock indicators 11.1 and 11.2 to measure the vertical and horizontal movement of the shaft 1 relative to the bearing housing 5, respectively.

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. A device for centering the thrust bearings of a multi-bearing shaft turbine operates as follows. The thrust bearings 2.1, 2.2 and 2.3 are set in height in accordance with the calculated weight line for the deflection of the multi-support shaft shaft available for each type of turbine. The rotors 1.1, 1.2 and 1.3, which make up the shaft line 1, are placed on the bearings, after which the coupling halves 3 are centered and assembled into the couplings.

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.Before carrying out further control measurements, calibration graphs are preliminarily constructed for each thrust bearing to determine the coefficient of the influence of alignment on the vertical component (R3) _vert (Fig. 2) of the total vector force R3 in jacks 9 (taking into account the weight of the lower half of liner 8) when moving from them using the shaft line 1. In this case, the displacement value is fixed using the hour indicator 11.1, and the displacement itself is carried out vertically, varying the forces R1 and R2 (Fig. 2) on the load jacks 9 and troliruya deviation from vertical rotor via time indicator 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. The magnitude of the reference force of each rotor at zero bearing alignment can be determined at the initial stage of assembly using the same force-measuring jacks 9, when the coupling halves 3 of the shaft 1 were disconnected.

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.The shaft line 1 is centered on the bearings of the supporting bearings 2.1, 2.2 and 2.3 based on the obtained calibration dependences (graphs of the influence coefficients) and the measured actual supporting forces of the rotors. For this, the liner 8 of each shaft shaft bearing 1 is successively moved by jacks 9 by the same small amount, for example 0.2 mm. Based on the force (R3) _vert measured by the jacks 9 during this movement, using the graphs of the influence coefficients, find the bearing alignment relative to the weight deflection line of the multi-support shaft of the turbine.

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. If the difference between the supporting loads of free rotors and rotors with assembled couplings is within acceptable limits, the alignment of the shaft shaft bearings is considered satisfactory. If the specified difference in values deviates from the permissible limits, the centering is adjusted by appropriate movement of the supports or installation of mounting gaskets, being guided by graphs of influence coefficients.

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.If the force vectors R1 and R2 (FIG. 3) in the load-lifting jacks 9 are equal, then the horizontal component of the _mountain vector (R3) will be zero, which indicates the absence of shaft alignment in the horizontal plane. If, when the rotor is raised by 0.2 mm, the force vectors R1 and R2 are not equal, then the horizontal alignment of the bearings can be determined by the magnitude of the horizontal component of the _mountain vector (R3) and the graphs of the influence coefficients obtained above.

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. Thus, the use of the invention in comparison with the prototype provides the ability to determine and adjust the alignment of multi-shaft shafting in both vertical and horizontal planes, eliminating the need for strain gauge rotors. It does not require the placement of a standard jack in the lower half of the bearing housing, which increases the structural rigidity of the turbine stator.

Источники информации
1. Патент РФ 2029101, 6 F 01 D 25/00, 1995.Sources of information
1. RF patent 2029101, 6 F 01 D 25/00, 1995.

2. Патент США 4538455, 6 G 01 M 19/00, 1985. 2. U.S. Patent 4,538,455, 6 G 01 M 19/00, 1985.

Claims

A device for centering thrust bearings provided with liners along a monotonous installation line of the weight deflection of a multi-support shaft line, comprising a load jack with a hydraulic cylinder and piston placed under the shaft line in the area of each support bearing, characterized in that it comprises a second jack with a hydraulic cylinder and a piston in the area of each support bearing, and the hydraulic cylinders of these jacks are made in the lower half of the liner and are located radially and symmetrically on opposite sides from the vertical under angle 0 <α <90 ^o .