何冬輝　葉振起　趙奕州

（遼寧東科電力有限公司，遼寧沈陽　110006；國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧沈陽　110006）

摘　要：汽輪發電機組聯軸器鼓風擋板的作用是防止聯軸器聯接螺栓在轉子高速運轉時產生鼓風甩油。基于聯軸器及其鼓風擋板的結構和工作原理，結合某汽輪發電機組鼓風擋板聯接螺栓斷裂、扭曲變形等現象，剖析其產生的原因，并提出聯軸器鼓風擋板在安裝過程中應注意事項及鼓風擋板設計制造的改進措施。

汽輪發電機組盤車齒輪與發電機聯軸器聯接螺栓在高速運轉時產生鼓風效應，使得聯軸器內靠近齒輪箱側氣壓遠高于發電機側，導致在聯軸器護罩內產生從齒輪箱側流向發電機側的氣流，這個高速竄動氣流如同在齒輪箱軸承油擋處安裝了1個氣流噴嘴，把大量的潤滑油從齒輪箱軸承處吸出來，再順著氣流方向甩出去。因此，為防止聯軸器螺栓鼓風效應，在聯軸器螺栓端面設有螺栓防鼓風擋板(聯軸器蓋板)，但由于制造、材質、安裝等方面原因，經常發生鼓風擋板脫落事故[1]。

1　機組設備概況

汽輪機是哈爾濱汽輪機廠有限責任公司制造的N300-16.7/537/537型亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、冷凝式汽輪機。高中壓轉子與低壓轉子的連接以及低壓轉子與發電機轉子的連接均為剛性連接。剛性聯軸器結構簡單，工作可靠，可以傳遞很大的扭矩。聯軸器、中間墊片或盤車齒輪各端面均有凹凸配合，起著定中心的作用。為減小高速轉動時的鼓風損失，聯軸器各聯接螺栓都埋在深坑中，并裝有鼓風擋板。鼓風擋板由上、下兩半組成，其設計厚度為5 mm，由12個10 mm×25 mm的螺栓固定在聯軸器螺栓上，安裝要求鼓風擋板外邊凸出聯軸器端面不大于0.30 mm[2]。每個鼓風擋板螺栓裝配特制止動墊片，使墊片上彎成直角的凸起正好嵌在事先鉆好的孔中，當螺釘被擰緊，將墊片的兩處彎成翅狀與螺釘頭兩平面相貼合，以防止螺釘松開，由此形成一個光滑平面避免鼓風。低壓轉子與發電機轉子的聯軸器結構如圖1所示。

圖1 低壓轉子與發電機轉子的聯軸器結構

2　過程及現象

機組首次啟動由于推力瓦溫度高停機，檢修盤車期間，用聽針傾聽發現4、5瓦軸承箱有異音，待缸溫下降后，揭開軸承座進行檢查，發現如下現象。

a.聯軸器鼓風擋板緊固六角螺栓有3個已經斷裂，其斷裂的螺栓頭落在盤車對輪護罩里，其余9個螺栓已扭曲變形。

b.盤車對輪護罩多處被斷裂的螺栓頭高速飛出擊出深坑如圖2所示。

c.鼓風擋板的螺栓孔與螺栓有錯位現象，其螺栓孔有向旋轉方向擴大趨勢，且鼓風擋板右側輕微變形。

d.12個鼓風擋板螺栓止動墊片全部斷裂。

圖2 聯軸器護罩深坑

3　原因分析

從螺栓斷裂、扭曲變形和鼓風擋板螺栓孔錯位等現象可以初步推斷，轉子高速旋轉時，鼓風擋板由于離心力的作用發生了移動錯位，從而導致鼓風擋板的緊固螺栓剪斷、扭曲變形等現象。經研究分析，其可能原因如下。

a.螺栓材質不合格。廠家給出的出廠硬度檢測結果在300 HB左右，符合強度要求，但由于現場無法對材質進行光譜和硬度分析，尚不能確定是否為該原因。

b.擋板安裝端面不符合規定。圖紙規定，要求鼓風擋板外邊凸出聯軸器端面不大于0.30 mm。如果鼓風擋板凸出聯軸器端，在轉子高速旋轉時，由于鼓風氣流作用使聯接螺栓額外受力，導致螺栓超出極限強度而斷裂、扭曲變形[3]。

c.聯軸器螺栓端面不在同一平面上[4]。當個別聯軸器螺栓突出螺母端面時，鼓風擋板與螺栓端面沒有完全貼合，鼓風擋板可能發生傾斜，導致鼓風擋板聯接螺栓受力不均，局部受力大的螺栓容易斷裂。

d.擋板安裝間隙不符合規定。現場測量發現，鼓風擋板外圓與對輪內徑的間隙在1.0 mm左右，上、下鼓風擋板中分面內徑間隙約13.0 mm，外徑間隙約15.0 mm。但廠家圖紙并沒有對這2個間隙做任何安裝要求。如果擋板與聯軸器內徑及上、下擋板中分面間隙過大，將導致空氣和潤滑油在轉子高速旋轉時吸入，致使擋板聯接螺栓在額外剪切力的作用下斷裂或扭曲變形。

4　改進措施

a.對聯軸器螺栓進行打磨加工，重新調整聯接螺栓的安裝位置，使所有聯軸器螺栓端面在同一平面并低于螺母端面1.0～1.5 mm，?上、下擋板安裝處于同一平面，平面度不超過0.02 mm。

b.盡可能調整使鼓風擋板外圓與對輪內徑間隙均衡，確保擋板螺栓孔和12個緊固螺栓孔徑同心，如存在偏心現象，則重新修磨擋板螺栓孔。

c.修磨鼓風擋板外徑，使鼓風擋板外圓與對輪內徑間隙小于0.5 mm，安裝時盡量使擋板外緣緊貼對輪內徑。

d.調整上、下鼓風擋板中分面間隙為0～1.0 mm，對不符合要求處進行點焊修磨。

e.盡量使鼓風擋板平面凹于聯軸器端面，不允許有凸出部分，防止額外受力脫落[5]。

鼓風擋板裝配如圖3所示，按照安裝要求，將鼓風擋板重新安裝調整，經機組多次啟停后，檢查擋板螺栓沒有松動扭曲跡象，保證機組安全可靠運行。

圖3 鼓風擋板裝配示意圖

5　結論

a.由于及早發現鼓風擋板螺栓斷裂，并未導致鼓風擋板脫落，消除了機組存在的重大安全隱患。

b.鼓風擋板作為汽輪機本體的一個小部件，其加工精度不夠、螺栓材質強度不合格及安裝工藝不當等都有可能導致鼓風擋板在轉子高速轉動時，造成局部擋板聯結螺栓受力過大或不均，長時間疲勞損傷螺栓斷裂、剪切變形，Z終導致鼓風擋板脫落，損壞軸承箱內設備或引起轉子不平衡。

c.建議制造廠提高鼓風擋板設計和制造精度，并對擋板安裝提出更具體明確的要求，才能消除該問題在同類型機組上再次發生。

參考文獻：

[1] 王家勝，趙 杰，甘 飛，等. 某超臨界600 MW機組汽輪機振動異常原因分析及處理[J]. 熱力發電, 2015,44(10): 116-118.

[2] 劉中華. 聯軸器防鼓風擋板在安裝中應注意的問題[J]. 華電技術, 2010,32(2): 31-33.

[3] 李宏強, 鄭福民. 遼化熱電廠3號機汽缸螺栓斷裂原因分析[J]. 東北電力技術, 2004, 25(2):24-28.

[4] 吳細毛, 崔曉輝, 艾明輝. 發電機定子鐵芯緊固螺栓疲勞可靠性分析[J]. 東北電力技術, 2004, 25(12):10-12.

[5] 劉繼紅, 佟才功. 汽輪機汽缸法蘭螺栓熱裝卸斷裂原因分析[J]. 東北電力技術, 1995，16(4):54-57.

來源：《東北電力技術》2019年10期