王 雙
(中國(guó)聯(lián)合工程公司,浙江310022)
350t轉(zhuǎn)子超速動(dòng)平衡試驗(yàn)站裝備的設(shè)計(jì)制造
王 雙
(中國(guó)聯(lián)合工程公司,浙江310022)
350 t轉(zhuǎn)子超速動(dòng)平衡試驗(yàn)站用于大型汽輪機(jī)發(fā)電設(shè)備和大型核能發(fā)電設(shè)備上轉(zhuǎn)子的超速動(dòng)平衡試驗(yàn)。本文對(duì)上海電氣350 t轉(zhuǎn)子超速動(dòng)平衡試驗(yàn)站在建設(shè)過(guò)程中的設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試環(huán)節(jié)進(jìn)行了介紹。
動(dòng)平衡試驗(yàn)站;設(shè)計(jì);制造;安裝;調(diào)試
上海電氣350 t超速動(dòng)平衡試驗(yàn)站既可作汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡試驗(yàn)和超速試驗(yàn),也可同時(shí)兼容180萬(wàn)千瓦級(jí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡及超速試驗(yàn)。試驗(yàn)轉(zhuǎn)子質(zhì)量350 t,直徑7 m,長(zhǎng)度20 m,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)居國(guó)內(nèi)第一,世界領(lǐng)先。
本文介紹了350 t轉(zhuǎn)子超速動(dòng)平衡試驗(yàn)站在設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試過(guò)程中存在的問(wèn)題及改善措施。
設(shè)計(jì)按功能分為拖動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、不平衡量檢測(cè)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、附助系統(tǒng)等。
1.1 拖動(dòng)系統(tǒng)
一臺(tái)10 kV、15 000 kW、1 500 r/min同步變頻電機(jī)為系統(tǒng)提供動(dòng)力。系統(tǒng)通過(guò)齒輪變速箱、中間軸、無(wú)伸縮萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)和試驗(yàn)轉(zhuǎn)子相聯(lián)接,從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)。電源為一臺(tái)公用的20 000 kW變頻機(jī)組。變速箱、中間軸為法國(guó)法蘭德產(chǎn)品。變速箱功率15 000 kW,升速比分1.5和3兩檔。中間軸伸出端和殼體間裝有壓縮空氣潤(rùn)滑的動(dòng)密封裝置,動(dòng)密封漏氣率小于40 Pa.L/s。
1.2 潤(rùn)滑系統(tǒng)
大氣潤(rùn)滑油系統(tǒng)專門為拖動(dòng)系統(tǒng)供油。油站由三臺(tái)額定壓力1 MPa、流量900 L/min的螺桿泵,一個(gè)18 m3的方型儲(chǔ)油箱,一個(gè)6 m3的方型高位備用油箱組成;頂軸油站為兩臺(tái)額定壓力32 MPa、流量40 L/min的柱塞泵。
真空油潤(rùn)滑系統(tǒng)專門為試驗(yàn)轉(zhuǎn)子軸承提供潤(rùn)滑油。油站由四臺(tái)額定壓力1 MPa、流量1 800 L/min的螺桿泵,一個(gè)50 m3的圓柱形儲(chǔ)油箱,一個(gè)16 m3的圓柱形高位備用油箱組成;頂軸油站為三臺(tái)額定壓力32 MPa、流量40 L/min的柱塞泵。
每個(gè)油站正常工作時(shí)均有一臺(tái)泵作為備用泵。每個(gè)潤(rùn)滑油站的每臺(tái)油泵出口均裝有相應(yīng)的過(guò)濾器和潤(rùn)滑油冷卻器。每個(gè)油箱均裝有潤(rùn)滑油加熱器。過(guò)濾器過(guò)濾精度20 μm。
1.3 不平衡量檢測(cè)系統(tǒng)
主要由擺架、位移傳感器及電子測(cè)量?jī)x等組成。擺架為整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的DH13型,水平方向固有頻率80.7 Hz/4 842 (r/min),垂直方向固有頻率80.7 Hz/5 148 (r/min),水平剛度7 000 N/μm,垂直剛度20 000 N/μm,徑向剛度2 700 N/μm;位移傳感器T27;電子測(cè)量?jī)xVC4000,檢測(cè)精度E0.5 μm。
全套設(shè)備為德國(guó)申克產(chǎn)品。
1.4 真空系統(tǒng)
主要由真空艙和真空機(jī)組等兩大部分組成。
真空艙是一個(gè)直徑10 m、長(zhǎng)度24 m的桶狀鋼結(jié)構(gòu)件。大門和桶體之間裝有高強(qiáng)度耐油唇形橡膠密封圈,設(shè)計(jì)漏氣率要求不大于3 200 mPa.L/s。真空狀態(tài)下,作用在密封大門上的作用力接近8 MN。
真空機(jī)組構(gòu)成為12套主真空泵組和1套潤(rùn)滑油除氣用真空泵組。每套主真空泵組均由一臺(tái)WAU2001羅茨泵、一臺(tái)SV750B單級(jí)油封式旋片泵串聯(lián)組成。除氣泵組由一臺(tái)WAU1001羅茨泵和一臺(tái)SV630B旋片泵串聯(lián)組成。13臺(tái)機(jī)組同時(shí)工作時(shí),真空艙最低真空度50 Pa。抽氣達(dá)到設(shè)計(jì)要求的133 Pa時(shí),耗時(shí)不大于54 min。真空抽空管路上裝有兩個(gè)DN160電磁氣動(dòng)排空閥,排空時(shí)間15 min。
真空泵組及排空閥為萊寶天津工廠生產(chǎn)。
1.5 輔助系統(tǒng)
主要由潤(rùn)滑油冷卻泵組、轉(zhuǎn)子運(yùn)送平車及其他輔助設(shè)備等組成。冷卻泵組的冷卻水壓0.2 MPa,最大流量400 m3/h。運(yùn)送平車為德國(guó)申克生產(chǎn),最大承載能力440 t,速度(0~10)m/min可調(diào),擺架升降不同步誤差小于0.2 mm。
真空艙是試驗(yàn)站設(shè)備中唯一的超大超重鋼構(gòu)件。艙體筒體直徑10 m、長(zhǎng)24 m。艙體后端為帶夾層的固定封頭,前端為帶夾層的可移動(dòng)大門。整體自重約800 t。
真空艙筒體制作時(shí)將筒節(jié)分成五段進(jìn)行加工。第一段:后墻板筒節(jié)段,第二、三、四段:中間筒節(jié)段,第五段:法蘭筒節(jié)段。后墻板筒節(jié)段墻板夾層中的鋼骨架在組裝完后再焊裝。除法蘭筒節(jié)段外,對(duì)其他筒節(jié)段均加裝用20號(hào)槽鋼制作的米字形工藝支撐。
將法蘭筒節(jié)段和密封大門先分成上下兩段制作,銷合在一起后,再整體加工直徑10 m的環(huán)形密封面,平面度要求1 mm以內(nèi)。機(jī)加工過(guò)程分粗加工、精加工兩道工序完成。在粗加工前后階段,工件做時(shí)效處理。
3.1 真空艙的安裝
將分段制作好的真空艙筒節(jié)搬運(yùn)到安裝現(xiàn)場(chǎng),按照墻板筒節(jié)段、中間筒節(jié)段1、中間筒節(jié)段2、中間筒節(jié)3的次序,使用450 t的汽車吊依次吊裝到事先裝好的筒體支架上,然后完成調(diào)整、對(duì)位、焊接,最后吊裝、焊接法蘭筒節(jié)段。
密封大門在筒體周圍的鋼筋水泥澆注完成后安裝。先用吊機(jī)把下半部分吊裝在大門移動(dòng)機(jī)構(gòu)上,再把上半部分吊裝到位。銷合后,焊接結(jié)合面。焊完后修平密封面焊縫。
3.2 擺架中心和中間軸中心的對(duì)中
擺架的中心是由前后擺架在艙體內(nèi)L槽鐵上的擺放位置來(lái)決定的。對(duì)中就是要求在中間軸安裝過(guò)程中,中間軸的中心要和擺架的中心在一條直線上。對(duì)中操作步驟如下:
(1)把前擺架放在接近實(shí)際工作的位置,后擺架放在L槽鐵全長(zhǎng)2/3處。調(diào)整擺架兩側(cè)面相對(duì)L槽鐵側(cè)立面的距離相等。配作一側(cè)斜鐵下端的墊板,以使斜鐵全部壓下時(shí),擺架側(cè)面和L槽鐵側(cè)面密合(工作時(shí),這個(gè)側(cè)面的斜鐵始終全部壓到底,以確保每次擺架就位時(shí),擺架中心理論上始終處在最初的安裝線上);
(2)在中間軸頭上安裝一個(gè)專用的靶籠;
(3)在每個(gè)擺架軸承孔間架設(shè)兩個(gè)中心透光的大三角架,在靶籠的前端孔上裝一個(gè)透光的小三角架,在靶籠的后端孔上裝一個(gè)光學(xué)靶芯;
(4)利用光學(xué)對(duì)中儀,通過(guò)調(diào)整中間軸的位置,使得靶籠上的靶點(diǎn)和五個(gè)支架上的十字光絲處在一條直線上。
其中,靶芯和大小透光三角架是光學(xué)對(duì)中儀自帶附件,靶籠自制。對(duì)中過(guò)程見(jiàn)圖1。
圖1 光學(xué)對(duì)中儀對(duì)中Figure 1 Centering by optical centering instrument
(1)油路的沖洗。擺架潤(rùn)滑油管路長(zhǎng),彎路多。若按常規(guī)方法沖洗,耗時(shí)較長(zhǎng)。改進(jìn)的作法是在擺架進(jìn)油口加裝一套過(guò)濾器。不僅沖洗時(shí)間大大縮短,而且可以確保進(jìn)入擺架的潤(rùn)滑油保持清潔度。
(2)拖動(dòng)電機(jī)的頂軸油站的設(shè)計(jì)為一臺(tái)泵同時(shí)向兩個(gè)軸承供油。第一次使用時(shí)出現(xiàn)了軸承一端抬起,而另一端抬不起來(lái)的現(xiàn)象。處理的辦法是把兩端軸承蓋緊定螺釘松開(kāi),反復(fù)頂幾次后,情況有所改善。再給軸承進(jìn)油端分別加裝一段節(jié)流管,問(wèn)題得到徹底解決。
(3)擺架頂軸油站的設(shè)計(jì)為兩臺(tái)泵分別向兩個(gè)軸承單獨(dú)供油。在平衡發(fā)電機(jī)長(zhǎng)轉(zhuǎn)子時(shí),有時(shí)會(huì)出現(xiàn)軸承一端頂不起的現(xiàn)象。解決的方法是松開(kāi)擺架上軸承蓋,反復(fù)頂幾次就可以恢復(fù)正常供油。
(4)天津萊寶提供的抽真空機(jī)組在重復(fù)第二次抽真空時(shí),部分機(jī)組會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱停機(jī),在氣溫高時(shí)幾乎無(wú)法運(yùn)行。通過(guò)加裝強(qiáng)力通風(fēng)裝置,問(wèn)題得到徹底解決。
(5)取掉擺架潤(rùn)滑油主管路上的減壓閥,潤(rùn)滑油的壓力改為由上油箱進(jìn)油管閥門來(lái)控制。改進(jìn)后,閥門開(kāi)度增大,流進(jìn)上油箱的油量加大,擺架的進(jìn)油壓力就降低;閥門開(kāi)度減小,流進(jìn)上油箱的油量減少,擺架的進(jìn)油壓力就升高。
(6)進(jìn)入擺架的油壓不能高于備用油箱高差所產(chǎn)生的壓力。如果油壓偏高,應(yīng)更換使用專用軸瓦,即在軸瓦內(nèi)表面的中間開(kāi)一個(gè)尺寸合適的環(huán)槽。槽子寬度越大,降壓效果越明顯。
(7)真空潤(rùn)滑油系統(tǒng)中的備用油箱進(jìn)油管上的閥門應(yīng)采用截止閥或閘閥。這樣有利于方便、平滑的調(diào)節(jié)供油壓力及相應(yīng)的供油量。在動(dòng)平衡時(shí),每更換一種規(guī)格的平衡轉(zhuǎn)子,就必須重新調(diào)整一次這個(gè)閥門的開(kāi)度。
(8)真空油站所需工作油泵的臺(tái)數(shù)依據(jù)擺架軸承所需的油量確定。應(yīng)保證泵組的輸出總油量大于擺架軸承所需的油量。多余的油會(huì)通過(guò)備用油箱回流到泵的入口油箱。
編輯 杜 敏
Design and Manufacture of 350 t Rotor Overspeed Dynamic Balancing Test Station Devices
WangShuang
350 t rotor overspeed dynamic balancing test station is used for rotors overspeed dynamic balancing test for both heavy duty steam turbine power equipments and nuclear power devices. The paper has illustrated design, manufacture, installment and commissioning in the process of setting up of 350 t rotor overspeed dynamic balancing test station established by Shanghai Electric.
dynamic balancing test station; design; manufacture; assembly; commissioning
TK263.6+1
B
2013—03—12
王雙(1957—),男,主要從事電站相關(guān)的重裝備設(shè)計(jì)制造工作。
根據(jù)工作狀況分為大氣潤(rùn)滑油系統(tǒng)和真空潤(rùn)滑油系統(tǒng)。