Об особенностях балансировки на станке некоторых роторов с массивной полумуфтой (на примере ротора турбины Р-50-130 ЛМЗ)

В последнем своём эссе «О пользе снятия внутренних напряжений» я обещал поделиться историей балансировки ротора, прошедшего процедуру высокого отпуска и термостабилизации. Кратко напомню начало этой истории. Ротор турбины Р-50-130 ЛМЗ получил задевания по концевым уплотнениям и после термообработки и теплового испытания в электрической печи на базе ЗАО «Турбинист» был установлен на балансировочный станок ВМ 36000 для предварительной балансировки. У нас было несколько свободных часов до приезда дефектоскопистов, контролирующих осевой канал, и мы провели балансировку временными грузами без установки пробок и автомата безопасности.

Цель – получить коэффициенты влияния и определиться с количеством и местами установки грузов и приступить к их изготовлению.

Изначально на роторе стояло 700 гр. на регулирующей ступени и 1800 гр. на 17-ой ступени. По результатам предварительной балансировки требовалось оставить 500гр на РС и 900 гр. на 17-ой. При окончательной балансировке после контроля осевого канала и установки АБ было установлено постоянных грузов: 517 гр. на рег. ступени, 324 гр. на последней ступени. В чём фокус, где недостающие граммы? Всё дело в полумуфте. Кто знаком с ротором Р-50, помнит насколько она большая и по диаметру, и по толщине фланца.

При выставке ротора на балансировочном станке, слесарь пожаловался, что не может подобрать подходящие «пальцы» под отверстия полумуфты для присоединения к ней планшайбы. «Палец» -это вообще-то не палец, а болт, но со времён поводковых муфт маятниковых станков название перекочевало на современный станок с карданным приводом через планшайбу. Комплект состоит из четырёх одинаковых по весу и диаметру болтов, установленных оппозитно друг другу – крестом. После промера отверстий полумуфты выяснили, что разброс значений диаметров отверстий составляет от 56 до 58 мм при толщине фланца полумуфты 91 мм. Нетрудно рассчитать максимальную разницу в эквивалентной массе этих отверстий, если бы они были заполнены металлом - это порядка 127 гр. Всего 12 отверстий, векторно сложив массы «пустот» получили суммарный дисбаланс на полумуфте 355 гр. на радиус расположения отверстий 370 мм.

Другими словами, мы балансируем ротор на станке с пустыми отверстиями полумуфты, а при работе в турбине эти отверстия заполнены призонными болтами. И если отверстия взаимно друг друга не уравновешивают (диаметры разные), то на станке «лёгкое место» пустых отверстий мы компенсируем грузом на крайней ступени в балансировочном пазе (радиус паза 340 мм, значит груз поставим ещё тяжелее). Это ведёт к тому, что валопровод турбины отбалансировать будет очень трудно, иногда невозможно, пока не снимешь этот лишний груз со ступени.

В моей практике был такой случай, где-то в году 2007 на Самарской ТЭЦ открутили на станке РНД Т-100, после балансировки обнаружили, что не заметили и не сняли с полумуфты балансировочный груз (шайба под болтом крепления линзового компенсатора к фланцу полумуфты). Такие грузы вешаются только при балансировке в собственных подшипниках в основном для компенсации влияний дефектов в районе п/м - колено и т.п. Их обязательно надо снимать перед балансировкой на станке.  Исправлять было поздно, турбину собрали и пустили. Целую неделю шли балансировочные пуски с участием нескольких специалистов. Перепробовали множество комбинаций плоскостей и масс. Проблему решили только после задействования плоскости внутри цилиндра НД, ближайшей к злосчастной полумуфте, при чём пришлось повесить груз, компенсирующий ранее установленный на станке. Балансировал ротор в станке не я, но лазить в цилиндр через конденсатор пришлось мне. Для себя вывод сделал. Главное правило балансировки – корректирующий груз должен стоять в плоскости небаланса (в идеале) или как можно ближе к ней. Так как на практике это зачастую трудно осуществимо, то хотя бы грубо не ошибиться с местом небаланса, понять внутри пролёта он находится (между опорных шеек) или снаружи на консольных участках ротора.

А ротор Р-50 без проблем открутили на станке, установив расчётные 355 гр. на полумуфте. После установки постоянных грузов в штатных плоскостях 1-ой и 17-ой ступеней, груз с полумуфты убрали. Турбина пошла сразу без балансировки с уровнем виброскорости в пределах 2,5 мм/с.

Шилехин Евгений гл. инженер ЗАО «Турбинист»