Kỹ thuật lắp ráp và sửa chữa tuabin

Kỹ thuật lắp ráp và sửa chữa tuabin

Chuyên đề:

Kỹ thuật

lắp ráp và sửa chữa tuabin

Đ T V N Đ Ặ Ấ Ề

1 Đối tượng, phạm vi, mục tiêu:

1.1.Đối tượng : sửa chữa TBNL tàu thủy

1.2.Phạm vi : sửa chữa tuabin tàu thủy.

1.3.Mục tiêu : nắm vững các dạng hư hỏng

thường gặp, kỹ thuật kiểm tra, tháo lắp, sửa chữa tuabin tàu thủy

S a ch a ữ ữ tuabin

Vỏ

C u t o ấ ạ

ng

ố phun

g p ặ

S a ữ

ch a ữ

L p ắ ráp, hiêu

ch nh ỉ

Cánh công tác Tr cụ

B ộ làm kín

Khái ni m ệ

 Khái niệm: Tuabin là động cơ nhiệt kiểu rô to, trong đó năng lượng nhiệt của hơi hoặc khí ở dạng thế năng (áp năng) được biến thành động năng, rồi thành cơ năng làm quay trục tuabin Môi chất công tác là hơi nước hoặc khí

 Phân loại: có nhiều phương pháp phân loại tuabin, theo môi chất công tác, theo nguyên lý, chu trình làm việc… Ở đây ta phân loại theo tiêu chí công tác: tuabin khí và tuabin hơi

Tuabin hơi

 Khái ni m: là đ ng cơ nhi t ki u rô to, trong đó ệ ộ ệ ể

năng lư ng nhi t c a hơi d ng th năng (áp ợ ệ ủ ở ạ ế

năng) đư c bi n thành đ ng năng, r i thành cơ ợ ế ộ ồ

năng làm quay tr c tuabin Môi ch t công tác là hơi ụ ấ

nư c.ớ

NGUYÊN LÝ LÀM VI C C A TUABIN HƠI Ệ Ủ

 1 Lò hơi: nư c c p đư c c p nhi t đ n sôi và ớ ấ ợ ấ ệ ế

2 B quá nhi t: quá nhi t hơi t i giá tr đã cho ộ ệ ệ ớ ị

3 Tuabin hơi: th năng c a hơi ế ủ  đ ng năng, ộ

và đ ng năng ộ  cơ năng trên tr c ụ

4 Máy phát đi n: đ phát đi n ệ ể ệ

 6 Bơm nư c ngưng 6: bơm nư c ngưng vào h ớ ớ ệ

th ng gia nhi t h i nhi t 7 và 10 ố ệ ồ ệ

 7 Bình kh khí 8: kh khí ôxy trong nư c c p ử ử ớ ấ

8 Bơm nư c c p 9: bơm nư c c p vào lò hơi ớ ấ ớ ấ

- Hơi t lò vào tuabin g i là hơi m i ừ ọ ớ

- Có nhi u phương pháp bi n th năng c a ề ế ế ủ hơi thành cơ năng làm quay tr c tuabin Tùy ụ thu c đ c tính chuy n hóa này mà chia ra ộ ặ ể

tuabin xung l c ự , ph n l c ả ự , hay k t h p ế ợ xung

l c - ph n l c ự ả ự

Tuabin khí

 Khái ni m: là đ ng cơ nhi t ki u rô to, trong đó ệ ộ ệ ể

năng lư ng nhi t khí d ng th năng (áp năng) ợ ệ ở ạ ế

đư c bi n thành đ ng năng, r i thành cơ năng làm ợ ế ộ ồquay tr c tuabin Môi ch t công tác khíụ ấ

Tuabin khí V94.3 của hãng Siemens

Tuabin khí M701F

Nguyên lý làm vi c tuabin khí ệ

 Máy nén 2 hút không khí t bên ngoài và ừ

nén đ n áp su t yêu c u r i đưa nó vào ế ấ ầ ồ

bu ng đ t 4 ồ ố

 - Nhiên li u đư c phun vào bu ng đ t qua ệ ợ ồ ố vòi phun nh bơm nhiên li u 1 ờ ệ

  Nhiên li u đư c h n h p v i không khí ệ ợ ỗ ợ ớ

và b c cháy, trong đi u ki n áp su t không ố ề ệ ấ

đ i.(p = const) ổ

 - S n ph m cháy và không khí đư c giãn n ả ẩ ợ ở

đo n nhi t trong ng tăng t c và hư ng ạ ệ ố ố ớ

vào cánh tuabin khí 5

 * đây: Ở

trong gi i cháy nhiên li u ch đ ng ả ệ ủ ộ 

Không khí sơ c p ấ

hòa tr n v i s n ph m cháy ộ ớ ả ẩ  Không khí

th c p ứ ấ 60 - 80%

C u t o chung ấ ạ

 1 v (Thân) tuabin ỏ

 Là m t trong nh ng b ph n ch y u c a tuabin ộ ữ ộ ậ ủ ế ủ

v i hình dáng ph c t p, có đư ng kính thay đ i, có ớ ứ ạ ờ ổ

m t bích ngang, đôi khi có c m t bích đ ng ặ ả ặ ứ

 Trong thân máy có l p ng phun, cánh hư ng, ắ ố ớ

cánh tĩnh, vành bánh tĩnh và các b ph n tĩnh khác.ộ ậ

 Để thuận tiện khi chế tạo và lắp ráp, thân tuabin dọc trục

được chế tạo một mặt bích ngang và một hoặc hai mặt

bích dọc Thân có thể chế tạo bằng gang đúc, thép đúc

hoặc thép hàn.

 Thân bằng gang đúc: Khi nhiệt độ làm việc tới 350 oC

 Thân tuabin bằng thép cacbon: Khi nhiệt độ làm việc tới

450oC.

 Thân tuabin làm bằng thép hợp kim: Khi nhiệt độ làm

việc cao hơn 450oC.

ng phun tuabin hơi

ng phun các t ng trung gian

Dãy cánh công tác

 Cánh tĩnh

 Trên bánh tĩnh có l p các ng phun ho c cánh d n ắ ố ặ ẫ

hư ng Bánh tĩnh đư c ch t o t hai n a, n a trên ớ ợ ế ạ ừ ữ ữ

đư c ghép v i thân trên, n a dư i đư c ghép v i ợ ớ ữ ớ ợ ớthân dư iớ

 Cánh đ ngộ

 là chi ti t quan tr ng nh t c a tua bin Hình dáng ế ọ ấ ủ

c a cánh đ ng và đ chính xác trong ch t o nh ủ ộ ộ ế ạ ả

hư ng r t l n đ n quá trình bi n đ i năng lư ng ở ấ ớ ế ế ổ ợ

c a tua bin, nh hư ng đ n hi u qu c a tua bin.ủ ả ở ế ệ ả ủ

Hình 1.4 kết cấu của các loại cánh động

1)cánh động của tua bin xung kích có độ phản kích nhất định 2) cánh động của tua bin phản kích

3)cánh động của tua binh xung kích

TRỤC ROTO

Tr c rôto ụ

các loại trục của tua bin

I trục dạng đĩa II.trục dạng ống

Hư hỏng, Sữa chữa

Tháo roto

Sau khi tháo nắp tuabin ta tiến hành nâng roto

Trước khi nâng roto, người ta tiến hành đo các khe hở

ở đỉnh vành bánh tĩnh, bánh động và trên bộ làm kín với nắp đậy và định vị trí của roto với stato - Khi nâng phải tuyệt đối cẩn thận, tránh va đập, chao đảo, chú phát hiện hiện tượng kẹt

Roto được nâng từ từ và

cứ lên được 20 – 30 mm thì dừng lại một lần để kiểm tra, khi nâng đến độ cao phù hợp thì tiến hành đặt những lá chì để và dây chì để đo khe hở như

đã trình bầy ở trên.

 Sau khi

hoàn thành công việc, tiến hành “ nhấc “ roto

ra ngoài rồi đặt lên giá

đã chuẩn bị sẵn

Tháo các bộ phận của roto

Tùy thuộc vào hư hỏng mà tháo từng chi tiết hay tháo rời toàn bộ các chi tiết của

roto Các chi tiết này thường lắp bằng

phương pháp độ dôi nên tháo lắp có rất khó khăn, vì vậy khi tháo phải nung nóng

chúng lên nhiệt độ bằng khoảng 1000C và dung các thiết bị chuyên dụng

 C tr b mài mòn,xư c, đ a ch n b ăn mòn, ổ ụ ị ớ ỉ ặ ị

r n n t, l ng m i l p ráp gi a đĩa và tr c, ạ ứ ỏ ố ắ ữ ụ

gãy tr c, cong tr c… ụ ụ

Hư hỏng và sữa chữa

 Nguyên nhân : Cổ trục bị mài mòn do ma sát với ổ đỡ.

 Cổ trục, bề mặt đĩa chặn bị xước do vật rắn rơi vào

 Làm vệ sinh sạch sẽ , quan sát kỹ bằng mắt , bằng tai hoặc bằng các thiết bị chuyên dụng (như phương pháp: bột màu,thẩm thấu,tia x…).để kiểm tra các hư hỏng của trục rôto tua bin.

Phương pháp xác đ nh ị

 Khi độ côn và ô van quá 0,25mm,hoặc bị xước, rỗ,ăn mòn…cần tiện hoặc mài.

 Vị trí chuẩn để gia công trục là vị trí lắp bộ kín kiểu răng lược hay bề mặc không công tác của trục.

 Khi độ đảo quá 0,2-0,3mm thì gia công tiện ( không được tiện quá 3% đường kính thiết kế).Tiện xong phải mài nhẳn đánh bóng.

 Khi có vết nứt sau thì phải thay trục mới.

S a ch a ữ ữ

Kiểm tra độ đảo của vành chặn

Vành chặn

Chia vành chặn ra làm 8 phần bằng nhau, dánh thứ tự bằng phấn hoặc bút chì Đặt con chạy

của đồng hồ 1 vào vị trí số 1 của bề mặt phía trước của vành chặn, chỉnh cho con chạy tiếp xúc tốt với bề mặt vành chặn sau đó xoay mặt

số của đồng hồ 1 để kim đồng hồ 1 trùng với số

0 trên mặt đồng hồ, sau đó xoay vành chặn để con chạy tiếp xúc ở vị trí số 1 đến vị trí số 8,ghi thêm dấu (+) hoặc (-) theo chiều quay kim đồng hồ.

Đồng hồ 2 được đặt sau vành và cũng làm

tương tự như trên

- Khi vành chặn bị nứt hoặc ăn mòn thì phải thay, nếu

có vết xước, dấu ăn mòn, gờ thì thủ tiêu bằng cách mài

- Vành chặn lắp lên

trục với mối ghép then

thì khi thay mới phải

xem lại độ dôi lắp ráp

(0.05-0,06mm) mặt

công tác của vành chặn

phải vuông góc với

đường tâm trục

 Khi trục roto bị cong dùng phương pháp nắn nhiệt, nắn cơ

hoặc cơ nhiệt để nắn lại Cho phép nắn nhiệt khi độ cong

>0,2mm.độ cong <0,2mm có thể khắc phục bằng cách tiện

 - Khi nắn trục bằng phương pháp cục bộ, nhiệt độ nung không vượt quá (500- 550 C)

 - Khi nắn trục bằng phương pháp nhiệt- cơ giới, thì nung

nóng trục theo toàn bộ vòng tròn tại chỗ bị uốn đến 600- 650 độC rồi dùng kích ( hinh19a) hay dây cáp (hình19b) để nắn thẳng trục

S a ch a tr c roto b cong ữ ữ ụ ị

Nắn trục roto

a- dùng kích

(1- bộ nung cảm ứng; 2- kích;

3- đai và thanh kéo; 4- đồng hồ đo;

5- giá đo);

b- dùng dây cáp

(1- bộ nung cảm ứng; 2- dây;

3- thanh kéo;

4- đồng hồ)

Khi độ côn và ovan quá 0,025 mm, hoặc bị xước, rỗ, ăn mòn… cần được tiện hoặc mài

Khi độ đảo của vành chặn quá 0,02 ÷0,03 mm thì gia công lại trên máy tiện.

Khi cổ trục có vết rạn nứt sâu thì phải thay trục mới.

Dãy cánh công tác

 Cánh tĩnh

 Trên bánh tĩnh có l p các ng phun ho c cánh d n ắ ố ặ ẫ

hư ng Bánh tĩnh đư c ch t o t hai n a, n a trên ớ ợ ế ạ ừ ữ ữ

đư c ghép v i thân trên, n a dư i đư c ghép v i ợ ớ ữ ớ ợ ớthân dư iớ

Tháo vành bánh tĩnh

 Chỉ tháo khi phải sửa chữa hay thay thế chúng.

 Trước khi tháo phải mở hết bu lông hãm, lắp móc vào các lỗ đã có sẵn hoặc dùng các bộ ngoạm chuyên

dùng nếu không có lỗ, rồi cần cẩu kéo lên

 Nếu không tháo được bằng phương pháp trên thì ta dùng phương pháp sau đây

 Dùng búa đồng gõ vào tấm chắn rồi dùng cẩu kéo

lên, trước khi gõ, cho dầu hỏa vào mối ghép.

 Hình a • Hình b • Hình c

HÌnh a:DÙng búa đ ng Hình b: Dùng ngo m Hình c: Dùng c u ồ ạ ẩ

Tháo vành bánh tĩnh

 N u v n không tháo đư c thì ta khoan l , ta rô v i ế ẫ ợ ỗ ớ

đư ng kính 18-25mm trên v c a stato sau đó ờ ở ỏ ủdùng bulong công

 Phương pháp ho c cu i cùng là ti n cho rãnh trên ặ ố ệmép vành bánh tĩnh trên stato r ng raộ

Tháo vành bánh tĩnh

φ

 Hư h ng:ỏ ở chỗ ống dẫn hướng, ống phun, uốn, dập, vênh,

rạn nứt, ăn mòn, bào mòn, góy cỏnh,…

Nguyờn nhõn: Có thể do quá tải, do thay đổi phụ tải nhiệt, do

có hiện tượng tăng gang, do ăn mòn, do hư hỏng ổ đỡ chặn, trục chặn

- Khi quá tải, áp lực hơi tăng lên làm cho áp lực lên vành bánh tĩnh tăng quá giới hạn do đó một số chi tiết bị uốn cong

- Khi thay đổi tải và chế độ nhiệt đột ngột sẽ rất nguy hiểm và khi

đó sẽ gây ra sự thay đổi đột ngột ứng suất các ống và cánh dẫn hướng

Hư hỏng và sửa chữa

Sữa chữa

Vành bánh tĩnh bị uốn cong, vênh thì nắn lại

Cánh hướng bị dập, ống phun bị rạn nứt, rỗ riêng biệt có thể hàn, dũa hay hàn bằng que hàn bạc

Các hư hỏng như rạn nứt, rỗ riêng biệt có thể hàn đắp

- Các vành bánh tĩnh khi bị hư hỏng lớn như biến dạng, rạn nứt, gãy cánh,… thì phải thay mới

* Cánh động

 là chi ti t quan tr ng nh t c a tua bin Hình dáng ế ọ ấ ủ

c a cánh đ ng và đ chính xác trong ch t o nh ủ ộ ộ ế ạ ả

hư ng r t l n đ n quá trình bi n đ i năng lư ng ở ấ ớ ế ế ổ ợ

c a tua bin, nh hư ng đ n hi u qu c a tua bin.ủ ả ở ế ệ ả ủ

kết cấu của các loại cánh động

1)cánh động của tua bin xung kích có độ phản kích nhất định 2) cánh động của tua bin phản kích

3)cánh động của tua binh xung kích

Cánh quạt động của

tuabin là bộ phận trực

tiếp nhận thế năng của

dòng khí để chuyển

hóa thành cơ công làm

quay tuabin nên hư

hỏng cánh quạt động

trong tuabin khí là chủ

yếu

CÁNH QU T Đ NG: Ạ Ộ

Đĩa bị cong vênh: do cọ sát với phần tĩnh thân tuabin, ví

H u qu ậ ả : khi đĩa b cong vênh s làm cho các khe l p ị ẽ ắ cánh đ ng (tang tr ng ) s bi n d ng làm bung cánh đ ng ộ ố ẽ ế ạ ộ

ra gây ra h u qu là các cánh đ ng s b s c gãy toàn b ậ ả ộ ẽ ị ứ ộ

do cánh đ ng bung ra s di chuy n theo dòng hơi trong ộ ẽ ể tuabin.

- Kiểm tra: Ta dùng kính lúp (tăng 10 lần) để

xem xét các chỗ hư hỏng của đĩa Cần kiểm tra

bề mặt đĩa cả hai phía, nhất là những chỗ bị cọ sát hay những chỗ đã được sửa chữa Kiểm tra nứt, rỗ trên bề mặt đĩa.

- Sửa chữa: dùng phương pháp cơ nhiệt để sửa

chữa.

Cân bằng rôto

Khi quay các khối lượng không cân bằng sẽ xuất hiện các nhiễu lực, các nhiễu này phá huỷ trạng thái cân bằng động của tuabin

Nhiễu lực chính là lực ly tâm của các khối lượng không cân bằng khi chúng chuyển động quay.

 Mô men cặp lực cân bằng do lực ly tâm gây ra được xác định theo công thức:

L p rỏp, cõn ch nh ắ ỉ

2

r ω

m

2 2

2

xz

yz I I

Trọng tâm không nằm trên trục quay và do đó không cân bằng tĩnh.

Rôto khi quay sẽ tạo ra nhiễu lực R = mrω2 => cong rôto và gây rung

giá lang trụ

1- Chi tiết; 2- Trục gá; 3- Giá lang

trụ

Trọng tâm của trục nằm trên trục tâm quay nhưng

mômen khỏc 0.=> sẽ gây ra cặp lực cân bằng làm cho chi tiết mất cân bằng động => cặp lực có xu hướng bứt ra khỏi ổ đỡ và gây rung mạnh

⇒ phải tiến hành cân bằng động rôto

Khi R ≠ 0 và M ≠ 0

Rôto bị mất cả cân bằng động và cân bằng tĩnh tiến hành cõn chỉnh lại

Cân b ng tĩnh cho roto: ằ

1- Chi ti t; 2- Tr c gá; 3- Giá lăng tr ế ụ ụ

Đ i v i các chi ti t có s vòng quay nh hơn 1000v/ph thì th c hi n m t ố ớ ế ố ỏ ự ệ ộ nguyên công, các chi ti t có s vòng quay l n hơn 1000v/ph thì th c ế ố ớ ự

hi n hai nguyên công ệ

Nguyên công m t: ộ

 Đ t và cân b ng chi ti t trên giá.Phía nh c a chi ặ ằ ế ẹ ủ

ti t t m th i g n m t kh i tr ng cân b ng ế ạ ờ ắ ộ ố ọ ằ

Q(thư ng dùng ma tít ho c nh a d o, m …) sau ờ ặ ự ẻ ỡkhi l p kh i tr ng cân b ng vào chi ti t ph i n m ắ ố ọ ằ ế ả ằyên b t kỳ v trí nào trên giá lăng tr ở ấ ị ụ

 Cách th c hi n:ự ệ

 B1:trên m t c nh c a chi ti t v m t vòng tròn r i ặ ạ ủ ế ẽ ộ ồchia ra 6 hay 8 ph n b ng nhau.ầ ằ

 B2: quay chi ti t sao cho bán ế

đó tháo kh i lư ng ra, ti p ố ợ ế

t c quay chi ti t trên giá đ ụ ế ỡ

sao cho bán kính

0-2,0-3,0-4… n m trên đư ng ằ ờ

n m ngang và cũng đ t lên ằ ạ

đó kh i lư ng nào đó sao ố ợ

cho chi ti t cũng quay m t ế ộ

góc như khi đ t kh i lư ng ặ ố ợ

Cân b ng đ ng: ằ ộ

Th c ch t là làm gi m biên đ dao d ng c a đư ng tr c tâm quay, ự ấ ả ộ ộ ủ ờ ụ

đ m b o cho chi ti t ho t đ ng bình thư ng ả ả ế ạ ộ ờ

Cân b ng đ ng thư ng th c hi n trên các máy chuyên dùng(trong các ằ ộ ờ ự ệ

nhà máy s a ch a tàu th y ngư i ta thư ng dùng lo i máy có đ ử ữ ủ ờ ờ ạ ổ ỡ

rung).

Máy cân b ng đ ng cơ các giá đ đàn h i ằ ộ ỡ ồ

1.Giá c ng 2.giá m m 3.roto 4.chân đ 5.đ ng cơ 6.hãm ứ ề ế ộ 7.truy n đ ng 8.kh p n i ề ộ ớ ố

Đ th biên đ dao đ ng khi l p kh i tr ng th ồ ị ộ ộ ắ ố ọ ử

L p ráp và cân ch nh ắ ỉ

L p rápắ

 l p đĩa lên tr c rotoắ ụ

 Đĩa l p lên tr c sau khi đã ti n hành nung nóng lên ắ ụ ếcho lên cho đ n khi đ t đ dôi giũa tr c và đĩa là ế ạ ộ ụ0,0001- 0,0015d, (d- đư ng kính c tr c) trư c ờ ổ ụ ớkhi l p ph i ki m tra l i đư ng kính tr c, đư ng ắ ả ể ạ ờ ụ ờkính trong c a đĩa, v tri c a then.ủ ị ủ

a – khe h gi a đĩa và tr c khi l p ở ữ ụ ắ

ráp đĩa lên tr c sau khi nung, mm ụ

a H

 Khi lắp đĩa, trục có thể đặt nằm hay thẳng đứng, ở vị trí thẳng đứng thì tốt hơn Chỗ tiếp xúc giữa trục và đĩa, bôi một lớp mỡ thủy ngân mỏng để tránh kẹt khi lắp và bảo vệ chi tiết khỏi bị ăn mòn khi công tác.



+ Nếu khi đang lắp bị kẹt thì phải

ngừng công việc, tháo đĩa ra và tìm nguyên nhân, thủ tiêu hiện tượng kẹp rồi lắp lại

+ Để loại trù hiện tượng xê dịch đã lệnh khỏi vị trí lắp ráp làm nguội

chúng người ta tăng cường làm nguội may ơ của đĩa đang lắp bằng không khí nén.

k t c u các b kín và khe h cho phép: b ng thư c ế ấ ộ ở ằ ớ

và thư c lá, b ng tr c ki m tra, b ng tr c doa, ớ ằ ụ ể ằ ụ

b ng gây căng.ằ

 + Ch nh tâm b ng thư c th ng và thư c lá: Đo ỉ ằ ớ ẳ ớ

khe h gi a vành bành tĩnh và m t trong c a nó, v ở ữ ặ ủ ịtrí c a vành bánh tĩnh so v i thư c(HÌnh a Khe h ủ ớ ớ ở

A và B ( hình b) ph i b ng nhau n u trong lý l ch ả ằ ế ịkhông ghi gì đ c bi t v khe h ặ ệ ề ở

Để dịch chuyển tâm các vành bánh tĩnh, người ta dùng các vít điều chỉnh.

+ Chỉnh tâm bằng thước thẳng và thước lá

 - Chỉnh tâm và đặt roto là đặt nó vào stato sao cho khe hở theo hướng kính giữa roto và stato như nhau trong tất cả các mặt phẳng thẳng đứng góc với trục tâm roto.

 - Trục roto nên đặt sao cho khe hở phía dưới lớn hơn khe hở trên 0,05- 0,08 mm như vậy roto nằm cao hơn trục tâm của các rãnh

 Sau khi khởi động tua bin, babit ở ổ đỡ bị nén làm cho roto có

vị trí bình thường cao hơn tâm rãnh khoét khoảng 0,03-

0,04mm

Chỉnh tâm và đặt roto