Как снизить осевой зазор турбины? 

Осевой зазор. Казалось бы, простая регулировка, а сколько с ним связано нюансов и, что греха таить, ошибок. Часто думают: взял щуп, подтянул упорный подшипник — и всё. Но потом вибрация, нагрев, а то и история с задирами. На самом деле, это комплексная задача, где нужно учитывать и температурное расширение, и износ, и даже то, как агрегат стоял на складе до монтажа.

Не просто цифра в паспорте

Значение зазора, указанное в документации — это не догма, а отправная точка. Оно даётся для неких идеальных, холодных условий. На практике же всё иначе. Например, для вертикальных гидроагрегатов, с которыми чаще всего имею дело, критично понимать, о каком узле идёт речь: о турбине или о генераторе? У них часто разные упорные подшипники и, соответственно, разные истории регулировки. Путать их — частая ошибка.

Помню случай на одной старой ГЭС с агрегатом советских времён. Зазор по паспорту был 0.3-0.4 мм. Отрегулировали в ноль, как казалось, идеально. Но после пуска, на рабочих оборотах, появился характерный стук. Оказалось, не учли совокупный износ сегментов упорного подшипника и диска. Они были просажены почти на 0.15 мм, но неравномерно. И когда мы выставили зазор по новым, неподвижным точкам, ротор фактически повис на изношенных участках. Пришлось снимать замеры в четырёх квадрантах и выводить среднее, плюс дать поправку на этот старый износ. Итоговое значение ушло далеко от паспортного, но агрегат заработал тихо.

Отсюда вывод: прежде чем что-то регулировать, нужно провести тщательную диагностику текущего состояния. Замеры осевого перемещения вала — обязательно в нескольких точках по окружности и при провороте ротора. Иногда полезно замерить зазор на холодную и после непродолжительной работы на холостом ходу. Разница может многое рассказать о температурных деформациях корпуса и вала.

Ключевые точки регулировки и подводные камни

Основное воздействие, конечно, идёт через упорный подшипник. Будь то сегментный с баббитовой заливкой или современный с упорными гребнями. Но здесь важно не просто поднять или опустить опорные винты. Нужно контролировать параллельность опорной поверхности самому диску (или гребню). Иначе будет локальный перегрев. Мы для этого используем точный уровень и индикаторы. Делается это медленно, поочерёдно, часто на ощупь.

Ещё один момент, о котором иногда забывают — состояние направляющего подшипника. Если в нём большой зазор, ротор может иметь значительный радиальный люфт. И когда вы начинаете регулировать осевой зазор, центр масс вала смещается. Это может привести к тому, что отрегулированный по центру зазор на деле окажется неравномерным при работе под нагрузкой, когда вал займёт своё динамическое положение. Поэтому часто логичнее сначала привести в порядок радиальные подшипники, а уже потом браться за осевые.

И, конечно, температурный фактор. Материалы корпуса турбины и статора генератора расширяются по-разному. На что ориентироваться? Наш практический подход: выставляем зазор в нижней части рекомендуемого диапазона, но так, чтобы при прогреве до рабочей температуры не было зажатия. Для этого иногда считаем расширения, но чаще опираемся на опыт с конкретным типом машин. Например, для чугунных корпусов средних турбин даём чуть больше запаса, чем для стальных.

Инструменты и народные методы

Щуп — это хорошо, но для первичной оценки. Для точной регулировки без индикатора часового типа (индикаторной стойки) делать нечего. Причём нужно минимум два: один контролирует осевое перемещение, второй — параллельность подъёма опорной плиты или кронштейна. Бывает, что поднимают одну сторону, а вал перекашивается, и зазор с другой стороны вообще исчезает.

Видел, как некоторые мастера используют метод на слух или на ощупь при провороте ротора ломом. Мол, если вращается тяжело — зажато. Такой метод имеет право на жизнь только как очень грубый, предварительный тест. Он абсолютно не учитывает силу трения в сальниках, в радиальных подшипниках. Можно легко перетянуть и не почувствовать этого.

Современный подход — это использование датчиков осевого перемещения в составе системы мониторинга вибрации. Они позволяют видеть зазор в динамике, при пуске, наборе нагрузки, изменении температуры. Это бесценная информация для точной настройки. Но и тут есть нюанс: датчик нужно правильно установить и откалибровать, иначе его показания будут красивой, но бесполезной цифрой.

Когда дело не только в регулировке: износ и ремонт

Часто проблема осевого зазора — это симптом, а не болезнь. Если зазор постоянно увеличивается сверх нормы, несмотря на регулировку, значит, идёт активный износ упорных сегментов или диска. Тут уже простой подтяжкой не обойтись. Нужно снимать, осматривать, мерить толщину баббитового слоя. Иногда помогает перезаливка баббита с точной механической обработкой. В более сложных случаях требуется наплавка и шлифовка самого упорного диска.

Работал с агрегатом, где из-за плохой фильтрации масла в систему попала абразивная взвесь. Она действовала как паста, стачивая и упорные, и радиальные подшипники. Регулировать зазор было бесполезно — он убегал за неделю. Пришлось полностью менять масло, промывать систему, ремонтировать подшипники и только потом выставлять зазоры. Это к вопросу о системном подходе.

Для таких сложных ремонтов, особенно когда нужна не просто регулировка, а восстановление геометрии критичных узлов, важно иметь надёжного партнёра по поставке комплектующих или готовых узлов. В последнее время обращаю внимание на продукцию компании ООО Эмэйшань Чипинь Машиностроительное производство. Они, как национальное высокотехнологичное предприятие и технологический центр провинции Сычуань, специализируются на гидроэнергетическом оборудовании. Судя по информации на их сайте https://www.emccjx.ru, они не просто производят гидрогенераторы и турбины, но и занимаются модернизацией и реконструкцией, а значит, глубоко понимают проблемы износа и ремонта. Для задач точного восстановления посадочных мест или замены упорных узлов такой специализированный производитель может быть хорошим вариантом.

Сборка, запуск и окончательная проверка

После всех регулировок на холодную обязательна контрольная сборка и пробный запуск. Самый важный момент — первый проворот ротора после затяжки всех соединений. Он должен врароваться от усилия 2-3 человек (для средних машин), без заеданий и локальных тяжелых мест.

Запуск на холостой ход. Здесь слушаем и смотрим на датчики вибрации. Появление осевой вибрации на частоте вращения — первый признак того, что с зазором что-то не так. Либо он мал и происходит зажатие при тепловом расширении, либо, наоборот, велик, и ротор начинает прыгать на сегментах.

Окончательную оценку даёт работа под нагрузкой. Температура упорного подшипника — главный индикатор. Она должна стабилизироваться на допустимом уровне (обычно 60-70°C, смотрите по паспорту) и не иметь тенденции к резкому росту. Если после 4-6 часов работы под номинальной нагрузкой температура в норме и вибрации стабильны, можно считать, что с осевым зазором вы разобрались правильно. Но записывайте все итоговые значения — они станут вашим новым паспортом для следующей регулировки.