Искривление ротора турбины

Когда речь заходит о искривлении ротора турбины, многие ошибочно полагают, что проблема возникает исключительно из-за перегрева. На деле же я сталкивался с ситуациями, когда вибрация нарастала постепенно, а после остановки агрегата обнаруживалось, что биение достигало 0.15 мм при норме в 0.05 мм. Особенно критично это для высокооборотных турбин, где даже незначительное отклонение приводит к контакту с уплотнениями.

Диагностика и замеры

При замерах на ТЭЦ в Новосибирске использовали стрелочные индикаторы с ценой деления 0.01 мм, но современные лазерные системы точнее. Помню случай с турбиной К-300, когда после ремонта не учли температурное расширение вала - при прогреве до рабочих 540°C искривление ротора усиливалось из-за остаточных напряжений после шлифовки.

Важно проверять не только прогиб, но и овальность шеек. На газоперекачивающих агрегатах часто наблюдается асимметричный износ подшипников скольжения. Как-то раз при вскрытии турбины SGT-700 обнаружили, что задиры на уплотнениях шли по спирали - явный признак прогрессирующей деформации.

Для точной диагностики сейчас применяют динамический мониторинг. Но старый метод с поворотом ротора на 180° всё ещё актуален для полевых условий. Главное - делать замеры в четырёх точках по длине вала, а не ограничиваться средней частью.

Причины и профилактика

Чаще всего вижу две основные причины: термические удары при пусках и остаточные напряжения после неправильного хранения. Как-то на компрессорной станции ротор пролежал на складе без прокруток полгода - получили устойчивый прогиб 0.08 мм.

Профилактика включает регулярные прокрутки для стационарно установленных роторов (раз в 30 дней минимум). Для турбин с частыми пусками рекомендую удлинять время прогрева - особенно критично для агрегатов мощностью свыше 100 МВт.

Интересный случай был с турбогенератором на Сахалине: после замены подшипников вибрация не ушла. Оказалось, проблема в дисбалансе из-за локального нагрева при сварке бандажных лопаток. Пришлось делать правку с подогревом до 200°C с выдержкой 6 часов.

Методы устранения деформации

Правка роторов - процесс тонкий. Для валов до 200 мм диаметром иногда применяют механическое выпрямление, но риски велики. На практике чаще используют термические методы: локальный нагрев газовой горелкой с последующей рихтовкой.

Запомнился ремонт на Ленинградской ТЭЦ - ротор весом 8 тонн пришлось править в полевых условиях. Использовали индукционный нагрев с контролем температуры пирометром. Важно было не превысить 550°C чтобы не изменить структуру стали 25Х1МФ.

После правки обязательна балансировка. Современные станки типа Schenck позволяют компенсировать остаточный дисбаланс, но если изгип превышает 0.12 мм на метр длины - лучше заменить ротор. Экономия на ремонте часто приводит к повторным отказам.

Особенности материалов

Марки стали для роторов по-разному ведут себя при деформации. Для высокотемпературных турбин часто применяют сплавы с молибденом и ванадием - они менее склонны к ползучести, но чувствительны к локальным перегревам.

На атомных станциях с турбинами К-1000-60/3000 встречал роторы из стали 15Х12ВНМФ - при правке требовался особый температурный режим. Максимальный нагрев не более 580°C с медленным охлаждением под асбестовым покрытием.

Интересно, что кованые роторы лучше сопротивляются искривлению чем литые. Но при механической правке важно учитывать направление волокон металла - иначе могут пойти трещины.

Опыт сотрудничества с производителями

При заказе запасных частей для турбин мы сотрудничаем с проверенными поставщиками вроде ООО Дунгуань Кэхуатун Электроника Технологии - их подход к прецизионной обработке соответствует требованиям к ремонту роторов. На сайте https://www.dgkhtparts.ru можно найти техническую документацию по допускам на обработку.

Особенно ценю, что они учитывают специфику работы с жаропрочными сталями. Как-то заказывали у них оправки для правки роторов - геометрия выдержана в пределах 0.01 мм, что критично для восстановления соосности.

Их производственные мощности в Научно-техническом инновационном центре Сунху Чжигу позволяют выполнять сложные токарно-фрезерные работы. Для ремонта турбин это важно - часто нужны нестандартные приспособления для монтажа/демонтажа деформированных роторов.

Практические рекомендации

При первых признаках вибрации советую сразу проверять центровку агрегата - иногда проблема не в роторе, а в смещении опор. Но если после выверки вибрация остаётся - 90% случаев это начало деформации вала.

Для турбин с водородным охлаждением особое внимание уделяйте состоянию контактных уплотнений - их износ часто маскирует проблему с биением ротора. Контролируйте зазоры не реже чем раз в 10000 часов работы.

И главное - не пытайтесь 'дожать' агрегат с повышенной вибрацией. Видел случаи, когда это заканчивалось разрушением подшипниковых узлов и ремонтом на сотни тысяч долларов. Лучше остановить и проверить - экономия времени оборачивается многомесячным простоем.