1 000 MW核電機(jī)組HD1080A型汽輪機(jī)安裝技術(shù)

單宏威，韓劍波，朱浩

(浙江省火電建設(shè)公司，杭州市 310016)

0 引言

秦山核電站一期擴(kuò)建工程——方家山核電站工程由中國核電集團(tuán)投資并規(guī)劃建設(shè)，安裝2臺(tái)1 000 MW級三環(huán)路壓水堆核電機(jī)組，廠址位于秦山核電站一期工程(1×300 MW)的西側(cè)區(qū)域。方家山核電站的二代改進(jìn)型壓水堆核電機(jī)組采用國際上較為先進(jìn)的、成熟的，源自法國Alstom公司的核電技術(shù)。汽輪機(jī)由東方汽輪機(jī)有限公司制造(引進(jìn)Alstom公司技術(shù))，型號為HD 1080A，工作轉(zhuǎn)速為1 500 r/min，結(jié)構(gòu)形式為單軸三缸四排汽、沖動(dòng)凝汽式、中間汽水分離二級再熱。該汽輪機(jī)由1個(gè)高/中壓轉(zhuǎn)子、2個(gè)低壓轉(zhuǎn)子通過剛性聯(lián)軸器組成軸系。高、中壓缸共13級通流，無噴嘴結(jié)構(gòu)，在汽缸的前、后兩端及高、中壓缸間共設(shè)3個(gè)汽封體。低壓缸采用雙分流結(jié)構(gòu)，正反5級通流。蒸汽在高壓缸膨脹做功后，被送往汽水分離再熱器除濕、加熱，進(jìn)入中壓缸、低壓缸繼續(xù)膨脹做功，乏汽向下垂直排入凝汽器［1-2］。

本文論述該工程汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并據(jù)此探討該汽輪機(jī)的安裝技術(shù)。

1 Alstom汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

東方汽輪機(jī)廠引進(jìn)法國Alstom技術(shù)生產(chǎn)的HD1080A型核電半轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)(下稱Alstom汽輪機(jī))的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 方家山核電站汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)Fig.1 Turbine structure in Fangjiashan Nuclear Power Plant

Alstom汽輪機(jī)臺(tái)板、軸承座、汽缸、軸瓦、通流構(gòu)件、轉(zhuǎn)子等部件的結(jié)構(gòu)都與以往汽輪機(jī)有本質(zhì)不同，因此徹底顛覆了以往汽輪機(jī)的安裝理念。某些部件的結(jié)構(gòu)與上海汽輪機(jī)廠引進(jìn)德國Siemens公司技術(shù)生產(chǎn)的1 000 MW超超臨界全轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)有相近之處，如低壓外缸與內(nèi)缸無關(guān)聯(lián)，僅為凝汽器殼體的延伸;轉(zhuǎn)子靠背輪外圓對中無要求;軸承座無臺(tái)板;支撐瓦無瓦枕等，但許多結(jié)構(gòu)還是有很大差異。Alstom汽輪機(jī)的特點(diǎn)［1-3］為:

(1)低壓內(nèi)缸無貓爪(內(nèi)缸和軸承座為一體);低壓缸進(jìn)汽口設(shè)計(jì)在下內(nèi)缸兩側(cè)，對稱進(jìn)汽;低壓外缸為凝汽器外殼的延伸部分，見圖2;低壓外缸和凝汽器的連接在內(nèi)缸扣缸后進(jìn)行。

圖2 方家山核電站汽輪機(jī)低壓缸及軸承座Fig.2 Low pressure cylinder and bearing seat of turbine in Fangjiashan Nuclear Power Plant

(2)整臺(tái)汽輪機(jī)未設(shè)計(jì)臺(tái)板;軸承座由可調(diào)球面自位型墊鐵支撐，軸承座無需二次灌漿，依靠地腳螺栓和滑銷系統(tǒng)與基礎(chǔ)連成一體，使缸體沿設(shè)計(jì)方向自由膨脹。

(3)高、中壓缸與低壓缸之間無推拉裝置，獨(dú)立膨脹;軸系膨脹死點(diǎn)位于2號軸承座。

(4)主汽門及高壓調(diào)節(jié)門為一體，共4個(gè)，對稱于高、中壓缸布置，采用三支撐方式就位;4個(gè)中壓聯(lián)合門及中壓調(diào)節(jié)門對稱于高、中壓缸布置，由中壓蝶閥支撐架支撐。

(5)盤車裝置設(shè)計(jì)在前箱內(nèi)，盤車電機(jī)通過SSS離合器實(shí)現(xiàn)與轉(zhuǎn)子的連接和分離，見圖3。

(6)1～8號瓦采用“三瓦塊可傾瓦”結(jié)構(gòu)，設(shè)置頂軸油系統(tǒng);轉(zhuǎn)子安裝需要投用頂軸油系統(tǒng)，此時(shí)頂軸油系統(tǒng)沖洗應(yīng)基本結(jié)束。

(7)高、中、低壓缸徑向通流間隙環(huán)上下、左右不同心，高、中壓缸左側(cè)比右側(cè)大0.20 mm，上側(cè)比下側(cè)大0.60 mm;低壓缸左側(cè)比右側(cè)大0.30 mm，上側(cè)比下側(cè)大1.50 mm。

圖3 方家山核電站汽輪機(jī)前軸承座及盤車裝置Fig.3 Front bearing seat and barring gear of turbine in Fangjiashan Nuclear Power Plant

(8)高/中、低壓轉(zhuǎn)子中心(靠背輪)外圓偏差≤0.03 mm，張口偏差≤0.02 mm;各軸瓦冷、熱態(tài)載荷基本一致。

(9)高、中壓缸貓爪負(fù)荷分配除了在合缸找中心結(jié)束(記錄半、合缸2種狀態(tài)下的徑向通流變化，并繪制曲線)后進(jìn)行外，還需在扣缸后再進(jìn)行5～7次負(fù)荷分配。

(10)汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)采用隔振式彈簧基礎(chǔ)，以彌補(bǔ)基礎(chǔ)的不均勻沉降對汽輪機(jī)中心的影響，見圖4。

圖4 方家山核電站汽輪機(jī)隔振式彈簧基礎(chǔ)Fig.4 Vibration isolation type spring foundation of turbine in Fangjiashan Nuclear Power Plant

2 Alstom汽輪機(jī)安裝技術(shù)

基于上述特點(diǎn)，相對于常規(guī)安裝技術(shù)，對Alstom汽輪機(jī)的安裝工藝及工序進(jìn)行調(diào)整［4-6］。

2.1 安裝工藝調(diào)整

(1)高、中壓缸軸承座安裝前無臺(tái)板安裝工序。

(2)低壓外下缸安裝不用拉鋼絲找中心，缸體中分面水平度無要求，但2個(gè)半水平面高差應(yīng)≤0.02 mm。

(3)高、中壓缸與低壓缸的安裝需同步進(jìn)行，整個(gè)軸系以LP2軸為基準(zhǔn)調(diào)整。

(4)增加低壓缸柔性密封環(huán)(位于內(nèi)、外缸之間，用于真空密封且能承受內(nèi)、外缸熱態(tài)相對位移)安裝工序。

(5)轉(zhuǎn)子軸頸需測量圓柱度、橢圓度;靠背輪需測量瓢偏度、晃動(dòng)度;轉(zhuǎn)子安裝前增加投用頂軸油系統(tǒng)的要求［4，7-8］。

(6)確定高、中、低壓缸徑向通流間隙環(huán)上下、左右偏心測量方法，并就高、中、低壓缸不同結(jié)構(gòu)，確定通流間隙調(diào)整方法。

(7) 低壓內(nèi)缸不進(jìn)行負(fù)荷分配［4，7-8］。

(8)增加高、中壓缸扣缸后5～7次負(fù)荷分配工序，確定測力計(jì)法施工步驟及負(fù)荷分配新標(biāo)準(zhǔn)。

(9)確定90°方向三支撐調(diào)整塊徑向軸瓦上下、左右調(diào)整方法。

(10)確定隔振器釋放前的要求及釋放方法，確定隔振基礎(chǔ)對軸系中心的影響。

(11)確定新型盤車裝置安裝方法及控制數(shù)據(jù)。

2.2 施工工序

調(diào)整后的Alstom汽輪機(jī)施工工序如圖5所示。

3 Alstom汽輪機(jī)安裝關(guān)鍵工藝

3.1 高、中壓缸徑向通流間隙測量及調(diào)整

(1)按高壓側(cè)末級葉片根部與外缸的間隙為16.9 mm，進(jìn)行高/中壓轉(zhuǎn)子的軸向定位。

(2)在外缸、隔板套與轉(zhuǎn)子居中的情況下，用壓鉛絲或壓膠布的方法測取徑向通流總間隙。高、中壓缸徑向通流間隙環(huán)偏心度要求:轉(zhuǎn)子頂部徑向間隙比底部大0.6 mm，左側(cè)徑向間隙比右側(cè)大0.2 mm。

(3)當(dāng)徑向通流總間隙合格后，按設(shè)計(jì)偏心度要求調(diào)整外缸及隔板套。高、中壓缸上抬0.30 mm，左移0.10 mm，此時(shí)即為最終通流狀態(tài)。

3.2 低壓缸徑向通流間隙測量及調(diào)整

(1)對于LP1轉(zhuǎn)子，按照調(diào)節(jié)端三級隔板靜葉頂部出汽邊到轉(zhuǎn)子三級動(dòng)葉進(jìn)汽邊根部軸向間隙為13.5 mm，進(jìn)行轉(zhuǎn)子軸向定位;對于LP2轉(zhuǎn)子，按照調(diào)節(jié)端三級隔板靜葉頂部出汽邊到轉(zhuǎn)子三級動(dòng)葉進(jìn)汽邊根部軸向間隙為19.6 mm，進(jìn)行轉(zhuǎn)子軸向定位。

(2)在內(nèi)缸、隔板套與轉(zhuǎn)子居中的情況下，用壓鉛絲或壓膠布的方法測取徑向通流總間隙。低壓缸徑向通流間隙環(huán)偏心度要求:轉(zhuǎn)子頂部間隙比底部大1.5 mm，左側(cè)間隙比右側(cè)大0.3 mm。

(3)當(dāng)徑向通流總間隙合格后，再按設(shè)計(jì)偏心度要求調(diào)整，即將低壓轉(zhuǎn)子下放 0.75 mm，右移0.15 mm，此時(shí)即為最終通流狀態(tài)。

3.3 轉(zhuǎn)子找中心

該機(jī)組轉(zhuǎn)子找中心［4-6］分為徑向通流間隙調(diào)整前找中心、扣缸后找中心、隔振器釋放前找中心和靠背輪連接前找中心4次。因低壓缸徑向通流間隙偏心度調(diào)整時(shí)需要移動(dòng)LP1、LP2轉(zhuǎn)子，所以轉(zhuǎn)子中心必須考慮徑向通流間隙數(shù)據(jù)，第1、4次找中心尤為重要。

圖5 Alstom汽輪機(jī)施工工序Fig.5 Construction process of Alstom turbine

按外圓偏差≤0.03 mm、張口偏差≤0.02 mm的要求，對軸系進(jìn)行第1次找中心。考慮到LP1、LP2轉(zhuǎn)子在徑向通流總間隙測量后還要根據(jù)偏心度要求調(diào)整，故第1次找中心時(shí)應(yīng)考慮該低壓缸徑向間隙偏差，調(diào)整后的轉(zhuǎn)子中心應(yīng)符合下述要求。

(1)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與 LP2轉(zhuǎn)子:LP2轉(zhuǎn)子偏左0.15 mm，偏高0.75 mm;

(2)LP1轉(zhuǎn)子與LP2轉(zhuǎn)子:LP2轉(zhuǎn)子偏左0 mm，偏高0 mm;

(3)高/中壓轉(zhuǎn)子與 LP1轉(zhuǎn)子:LP1轉(zhuǎn)子偏左0.15 mm，偏高0.75 mm。

3.4 隔振器釋放要求

彈簧隔振器在釋放前應(yīng)考慮以下因素［1-3］:

(1)將基礎(chǔ)平臺(tái)上的材料、構(gòu)件等額外載荷和建筑垃圾全部清理干凈，以減小測量誤差，檢查并清理阻礙基礎(chǔ)自由平衡的約束物;

(2)汽輪發(fā)電機(jī)組整體安裝及找中心完成;

(3)汽輪機(jī)已扣大蓋，地腳螺栓已擰緊。

4 結(jié)語

在汽輪機(jī)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)快速發(fā)展的背景下，汽輪機(jī)的安裝技術(shù)，包括安裝程序和工藝應(yīng)適應(yīng)形勢，求進(jìn)求變。基于汽輪機(jī)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行原理，優(yōu)化、創(chuàng)新安裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)安裝模式的變革，是目前施工企業(yè)的頭等大事。本文介紹了Alstom汽輪機(jī)安裝技術(shù)，目的是拋磚引玉，希望施工企業(yè)重視安裝革新，使安裝技術(shù)與設(shè)計(jì)、制造技術(shù)相匹配。

［1］東方汽輪機(jī)有限公司.HD1080A型汽輪機(jī)安裝圖說明［R］.德陽:東方汽輪機(jī)有限公司，2012.

［2］東方汽輪機(jī)有限公司.汽機(jī)通用安裝指導(dǎo)書［G］.德陽:東方汽輪機(jī)有限公司，2011.

［3］東方汽輪機(jī)有限公司.HD1080A型核電半轉(zhuǎn)速汽機(jī)高中壓模塊、汽機(jī)低壓模塊、軸承箱安裝指導(dǎo)書［G］.德陽:東方汽輪機(jī)有限公司，2011.

［4］蘇云堤.汽輪機(jī)本體安裝［M］.北京:中國電力出版社，2008.

［5］DL 5011—1992電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范:汽輪機(jī)機(jī)組篇［S］.

［6］DL/T 5210.3—2009電力建設(shè)施工質(zhì)量驗(yàn)收及評價(jià)規(guī)程［S］.

［7］郭延秋.大型火電機(jī)組檢修實(shí)用技術(shù)叢書:汽輪機(jī)分冊［M］.北京:中國電力出版社，2003.

［8］胡代舜.大型汽輪機(jī)事故及預(yù)防［J］.電力安全技術(shù)，1999(2):22-26.