AP1000汽輪機(jī)低壓缸總裝過程中的主要工藝和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

摘要：三門核電1號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)是全球首臺(tái)AP1000核電汽輪機(jī)，其低壓缸在國內(nèi)首次總裝。文章通過對(duì)三門核電1號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)低壓缸總裝過程中的主要工藝進(jìn)行分析，并對(duì)總裝過程中問題的處理措施及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，供后續(xù)AP1000核電項(xiàng)目參考借鑒。

關(guān)鍵詞：低壓缸；總裝過程；處理措施；經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

中圖分類號(hào)：TK261 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）04-0113-03

三門核電1號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)是全球首臺(tái)AP1000核電汽輪機(jī)，其低壓缸在國內(nèi)首次總裝。3臺(tái)低壓缸均由哈爾濱汽輪機(jī)廠（以下簡稱“哈汽”）在哈電集團(tuán)（秦皇島）重型裝備有限公司（以下簡稱“哈電重裝”）進(jìn)行總裝。人員及配套工器具均由哈汽提供，3臺(tái)低壓缸總裝工藝相同，其中2#低壓缸為首臺(tái)在國內(nèi)總裝的AP1000核電汽輪機(jī)低壓缸。本文通過對(duì)三門核電1號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)2#低壓缸總裝過程中的主要工藝進(jìn)行分析，并對(duì)總裝過程中問題的處理措施及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，供后續(xù)AP1000核電項(xiàng)目參考借鑒。

1 總裝過程中的主要工藝

當(dāng)前所指的低壓缸總裝為內(nèi)缸與內(nèi)部套及轉(zhuǎn)子的裝配和TCCS測量調(diào)整。下面以1號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)2#低壓缸為例，對(duì)總裝過程及主要工藝介紹如下：

1.1 低壓內(nèi)缸下半就位于總裝平臺(tái)

將低壓內(nèi)缸下半四個(gè)貓爪全部通過螺栓和舌形墊圈安裝在下半缸體兩側(cè)的支撐上，用行車翻轉(zhuǎn)低壓內(nèi)缸下半，并在總裝坑位兩側(cè)各放上兩個(gè)貓爪支撐。用行車將翻轉(zhuǎn)好的低壓內(nèi)缸下半抬吊到總裝坑位上方，將貓爪落在總裝坑位兩側(cè)的四個(gè)貓爪支撐上。用機(jī)床調(diào)整墊鐵和墊片調(diào)整下半內(nèi)缸水平。然后，清理內(nèi)缸下半水平中分面。

1.2 各內(nèi)部套依次裝入低壓內(nèi)缸并找中及TCCS初步軸向通流間隙測量

將內(nèi)缸下半上的軸向和徑向銷安裝好，并將各內(nèi)部套下半上需要裝固定激光接收器的工裝的汽封弧段用塞緊竹條（竹筷）頂住，防止汽封圈退縮造成誤差，并將工裝安裝在汽封弧段上，然后將各內(nèi)部套下半依次裝入低壓內(nèi)缸并找中，并使用量塊測量內(nèi)部套背弧，通過修磨徑向定位銷將背弧調(diào)整到設(shè)計(jì)公差允許范圍內(nèi)。

TCCS初步測量軸向通流間隙工作，采用較為先進(jìn)的6維激光測量儀，固定激光發(fā)射器，利用移動(dòng)激光接收器來定位測量。軸向通流間隙測量是在無轉(zhuǎn)子開缸狀態(tài)下對(duì)已完成隔板套、隔板及汽封等零部件裝配，且未裝配內(nèi)外汽封體的下半汽缸進(jìn)行測量。固定激光發(fā)射器位于汽缸調(diào)端外側(cè)，激光頭高于汽缸水平中分面。建立笛卡爾坐標(biāo)系，對(duì)調(diào)端各級(jí)隔板的內(nèi)環(huán)出汽側(cè)端面進(jìn)行采點(diǎn)，對(duì)電端各級(jí)隔板的內(nèi)環(huán)進(jìn)汽側(cè)端面進(jìn)行采點(diǎn)，分別擬合成各級(jí)隔板內(nèi)環(huán)端面平面，平面中心的X坐標(biāo)值為各級(jí)隔板內(nèi)環(huán)坐標(biāo)。根據(jù)各級(jí)隔板的機(jī)加尺寸記錄換算出各級(jí)隔板內(nèi)外環(huán)進(jìn)出汽側(cè)端面的坐標(biāo)值。根據(jù)轉(zhuǎn)子尺寸記錄（三菱提供），計(jì)算出轉(zhuǎn)子各級(jí)葉片進(jìn)出汽側(cè)端面到調(diào)端一級(jí)圍帶進(jìn)汽側(cè)端面的距離。將初始坐標(biāo)系沿X軸平移至調(diào)端一級(jí)隔板內(nèi)環(huán)出汽側(cè)平面處，軸向初步測量完成。

用SE-505汽輪機(jī)專用清洗劑對(duì)內(nèi)部套和內(nèi)缸中分面螺栓和螺栓孔進(jìn)行清理。將內(nèi)部套和內(nèi)缸中分面螺栓緊到下半內(nèi)部套和內(nèi)缸下半上，并將TCCS測量導(dǎo)軌就位于汽缸中心線上。上半內(nèi)缸也要進(jìn)行內(nèi)部套背弧測量，并通過修磨定位銷將背弧調(diào)整到設(shè)計(jì)公差允許范圍內(nèi)，同下半內(nèi)缸背弧調(diào)整，而且上下半內(nèi)部套背弧的測量值也要滿足裝配要求。測量調(diào)整好后，先將各內(nèi)部套上半上需要裝工裝的汽封弧段用塞緊竹條（竹筷）頂住，并將工裝安裝在汽封弧段上，再將上半內(nèi)部套依次裝入低壓內(nèi)缸。

1.3 各部套水平中分面間隙檢查及TCCS初步徑向通流間隙測量

用氣動(dòng)扳手緊上下半內(nèi)部套中分面螺栓，并用塞尺對(duì)各部套水平中分面間隙進(jìn)行檢查，直到緊到滿足要求為止?？鄣蛪簝?nèi)缸上半前，在低壓內(nèi)缸下半調(diào)端和電端底部用千斤頂將低壓內(nèi)缸下半頂起，抵消低壓內(nèi)缸下半的撓度變形，以便于扣低壓內(nèi)缸上半。緊好后，翻轉(zhuǎn)低壓內(nèi)缸上半，將其扣到低壓內(nèi)缸下半上，用氣動(dòng)扳手緊低壓內(nèi)缸上下半中分面螺栓，并用塞尺對(duì)低壓內(nèi)缸水平中分面間隙進(jìn)行檢查，直到緊到滿足要求為止。

徑向通流間隙測量是在無轉(zhuǎn)子合缸狀態(tài)下對(duì)已完成隔板套、隔板及汽封等零部件裝配，且未裝配內(nèi)外汽封體的下半汽缸進(jìn)行測量。將TCCS激光接收器（即靶球）安裝在固定在各級(jí)汽封上的工裝上（電調(diào)端分開測量），每級(jí)汽封固定1圈汽封齒，每圈固定天、地、左、右四個(gè)點(diǎn)。合缸后，將激光頭固定到導(dǎo)軌上。測量完一端后，再將TCCS激光接收器（即靶球）固定到另一端進(jìn)行測量。對(duì)內(nèi)缸水平中分面（電調(diào)端）、各級(jí)固定的靶球、內(nèi)缸電調(diào)端端面、內(nèi)缸電調(diào)端內(nèi)汽封槽內(nèi)圓進(jìn)行采點(diǎn)。在采點(diǎn)時(shí)要區(qū)分好組名，以便后續(xù)數(shù)據(jù)處理時(shí)能分別出各點(diǎn)的位置。在每次移動(dòng)激光頭前后要重復(fù)測量轉(zhuǎn)站點(diǎn)，利用轉(zhuǎn)站功能使各測量點(diǎn)在同一個(gè)坐標(biāo)系下。建立坐標(biāo)系的方法詳見軸向通流尺寸測量的坐標(biāo)系建立方法。

將各級(jí)測量點(diǎn)（每圈4點(diǎn)）分別擬合為汽封圓，查詢每級(jí)汽封圓上各點(diǎn)到其圓心的距離，分別記錄為RT（天）、RD（地）、RL（左）、RR（右）。根據(jù)在汽封裝配后利用深度千分尺測量的每級(jí)汽封弧段中各汽封齒高之間的關(guān)系，計(jì)算出各汽封齒的天、地、左、右半徑值及圓心坐標(biāo)值。根據(jù)轉(zhuǎn)子尺寸記錄（三菱提供），將轉(zhuǎn)子的直徑及撓度值填入“低壓通流尺寸記錄及計(jì)算表格中”，表格將自動(dòng)計(jì)算出間隙值。

1.4 根據(jù)測量結(jié)果計(jì)算和加工調(diào)整墊片及徑向銷并

安裝

根據(jù)測量結(jié)果計(jì)算和加工調(diào)整墊片、徑向銷、汽封齒及汽封圈背弧，并安裝到對(duì)應(yīng)位置，準(zhǔn)備進(jìn)行TCCS復(fù)測通流間隙。

1.5 裝配調(diào)整襯墊及徑向銷后進(jìn)行TCCS復(fù)測通流間隙

測量方法同初步測量通流間隙，再根據(jù)測量結(jié)果計(jì)算和加工內(nèi)部套的調(diào)整墊片、徑向銷、汽封弧段汽封齒或者背弧，并安裝到對(duì)應(yīng)位置，再進(jìn)行復(fù)測，直到復(fù)測結(jié)果滿足要求為止。

TCCS復(fù)測合格后，測量1個(gè)上半內(nèi)缸軸向定位銷的加工尺寸，得出加工數(shù)據(jù)后發(fā)送哈汽及時(shí)加工。加工完后，運(yùn)回哈電重裝裝配，尺寸檢查滿足要求后，裝焊至上半內(nèi)缸，尺寸檢查合格后，拆除上半內(nèi)缸，測量2個(gè)進(jìn)汽導(dǎo)流環(huán)定位銷的加工尺寸，得出加工數(shù)據(jù)后發(fā)送哈汽及時(shí)加工，加工完后，運(yùn)回哈電重裝裝配，尺寸檢查滿足要求后，裝焊至進(jìn)汽導(dǎo)流環(huán)上。endprint

1.6 測量低壓內(nèi)缸撓度

低壓內(nèi)缸撓度值只是作為落低壓轉(zhuǎn)子壓鉛絲實(shí)際測量通流的參考。測低壓內(nèi)缸撓度前，將撓度測量工裝安裝在TCCS導(dǎo)軌上，將電子百分表指針壓下到讀數(shù)為5mm左右，將其讀數(shù)歸零，并將其裝在工裝下百分表支架上，讀數(shù)原則上要求調(diào)整為零。然后將百分表數(shù)據(jù)傳輸線連接好，并連接到電腦上，通過按動(dòng)接線盒上的數(shù)據(jù)采集按鈕，使用電子表格對(duì)撓度測量值進(jìn)行記錄。此次拆缸，低壓內(nèi)缸下半底部不頂千斤頂，以測量低壓內(nèi)缸撓度。首先對(duì)初始值進(jìn)行測量讀數(shù)，然后依次松低壓內(nèi)缸中分面螺栓、拆低壓內(nèi)缸上半、松內(nèi)部套螺栓、拆調(diào)端10級(jí)隔板上半、拆電端10級(jí)隔板上半、拆調(diào)端9級(jí)隔板上半、拆電端9級(jí)隔板上半、拆調(diào)端8級(jí)隔板上半、拆電端8級(jí)隔板上半、拆調(diào)端隔板套上半、拆電端隔板套上半、拆蒸汽室上半、拆進(jìn)汽導(dǎo)流環(huán)上半，每拆一步，都對(duì)14個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行一次讀數(shù)，并做好記錄。低壓內(nèi)缸撓度等于各測點(diǎn)的初始值與全部上半內(nèi)部套拆除后各測點(diǎn)對(duì)應(yīng)值的差值。

1.7 落轉(zhuǎn)子壓鉛絲測量通流（多個(gè)角度）

在內(nèi)缸下半調(diào)端和電端底部設(shè)置2個(gè)30-60噸的千斤頂，壓力設(shè)置好后，鎖緊千斤頂上自鎖螺母。內(nèi)缸下半四處貓爪支撐用壓板固定。為保持落轉(zhuǎn)子壓鉛絲前內(nèi)部套狀態(tài)的穩(wěn)定性，在拆除上半內(nèi)部套之前需要將所有內(nèi)部套下半使用專用固定工具（隨機(jī)工具）進(jìn)行固定，末級(jí)隔板專用固定工具的安裝在內(nèi)缸與工藝軸承找中完畢后，上下半重新合并把緊狀態(tài)下進(jìn)行安裝。

在低壓內(nèi)缸電調(diào)端放置工藝軸承的位置布置好平面千斤頂，將工藝軸承吊放在千斤頂上，調(diào)整好軸向位置。軸承中心線距離8500mm，軸承在內(nèi)缸兩側(cè)對(duì)稱布置；在工藝軸承兩端布置好鋼絲支架，設(shè)置好鋼絲；測量鋼絲與內(nèi)缸同心，要求：a-b=0.52，c=（a+b）/2，電調(diào)端偏差方向一致，允差0.03，吊走末級(jí)隔板后測量；調(diào)整工藝軸承與鋼絲同心，要求：a=b，c=（a+b）/2-0.7-1.0，電調(diào)端偏差方向一致，允差0.03（0.7為軸承與轉(zhuǎn)子軸頸間隙，1.0為轉(zhuǎn)子抬高量設(shè)置）。

所有鋪設(shè)鉛絲的位置，汽封弧段要用塞緊竹條（竹筷）頂住。鉛絲的粗度要求是測量處設(shè)計(jì)間隙值的1.5倍。鉛絲測量順序：將開包裝箱后轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置作為轉(zhuǎn)子的180度位置，做好標(biāo)記，在此位置只進(jìn)行底部鉛絲測量。按照第一次測量時(shí)轉(zhuǎn)子的位置標(biāo)記將轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)180度，作為轉(zhuǎn)子0度位置，做好標(biāo)記，在此位置先進(jìn)行底部鉛絲測量。將轉(zhuǎn)子按K尺寸就位，即調(diào)端第一級(jí)隔板外環(huán)出汽側(cè)端面到轉(zhuǎn)子第一級(jí)圍帶進(jìn)汽側(cè)端面的尺寸（右側(cè)K=23.00±0.0，左側(cè)K=23.00±0.2），進(jìn)行軸向及左右間隙測量。將轉(zhuǎn)子調(diào)整到每一級(jí)前后軸向間隙相等的位置，進(jìn)行頂部鉛絲測量。

1.8 解體清理和油漆發(fā)貨

解體低壓缸，拆除內(nèi)缸及內(nèi)部套的中分面螺栓，并將內(nèi)部套從內(nèi)缸中拆除，進(jìn)行清理。解體清理過程中還有支撐鍵鉆孔（有20個(gè)左右，加工難度相對(duì)較大，使用數(shù)控鏜床加工）、處理低壓內(nèi)缸下半上擰緊到位后咬死無法取出的27個(gè)螺栓以及2個(gè)拆除過程咬死的螺栓、3個(gè)定位銷焊后探傷等工序。用505汽輪機(jī)專用清洗劑進(jìn)行清理，并用日本100E防銹漆防銹。

最后，進(jìn)行包裝前總檢查，經(jīng)各方確認(rèn)檢查合格后進(jìn)行包裝工作。包裝工作完成后，通過船只從哈電重裝碼頭裝船運(yùn)往三門核電現(xiàn)場。

2 總裝過程中的問題

2.1 1號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)2#低壓內(nèi)缸中分面螺栓咬死的問題

1號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)2#低壓內(nèi)缸在總裝裝配后，發(fā)現(xiàn)下半內(nèi)缸中分面有27個(gè)螺栓擰緊到位后咬死無法取出；另有兩個(gè)螺栓在拆除過程中咬死，鉆孔破壞取出后已無法使用。

2.2 1號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)低壓缸TCCS測量中的問題

1號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)2#低壓缸TCCS多次復(fù)測結(jié)果不理想，從TCCS初測到復(fù)測合格耗時(shí)近50天，通過反復(fù)加工調(diào)整汽封弧段、徑向銷等配件，共進(jìn)行了4次測量，期間也對(duì)復(fù)測結(jié)果不理想的情況進(jìn)行了多次討論溝通（原計(jì)劃僅需兩次測量耗時(shí)20天左右）。從中暴露出哈汽在總裝過程對(duì)技術(shù)方案準(zhǔn)備明顯不足，對(duì)TCCS測量過程出現(xiàn)的困難預(yù)估不足，并且部分工作存在沒做到位的問題，如TCCS測量前汽封弧段塞緊竹條未頂緊到位、徑向銷加工尺寸超差和汽封弧段未修磨到位等。

3 處理措施及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

針對(duì)上述總裝過程中的問題，采用了如下措施進(jìn)行處理，并對(duì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)。

3.1 1號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)2#低壓內(nèi)缸中分面螺栓咬死的處理措施及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

經(jīng)請(qǐng)示原設(shè)計(jì)方三菱重工批準(zhǔn)，哈汽將27個(gè)螺栓擰緊到位后咬死無法取出的下半內(nèi)缸帶中分面螺栓發(fā)貨并做好了記錄；拆除過程中咬死并損壞的兩個(gè)螺栓，檢查并確認(rèn)螺栓孔無損壞后進(jìn)行了螺栓更換。

螺栓咬死是螺栓緊固工作中經(jīng)常遇到的問題，可以說是一個(gè)常規(guī)問題。因?yàn)楹罄m(xù)安裝、運(yùn)行、檢修過程中分面螺栓在正常情況下可不用取出，所以螺栓擰緊到位后咬死無法取出的下半內(nèi)缸就可以按照帶中分面螺栓發(fā)貨。2#低壓內(nèi)缸在總裝裝配過程中出現(xiàn)如此多的螺栓咬死也是與制造單位工作人員的工作細(xì)致程度及螺栓防咬工作做的不到位有很大的關(guān)系，鑒于此三菱也給出了部分防咬死處理的措施。1#和3#低壓內(nèi)缸在總裝裝配后，也同樣分別發(fā)現(xiàn)下半內(nèi)缸中分面有6個(gè)和5個(gè)螺栓擰緊到位后咬死無法取出，但與2#低壓內(nèi)缸相比，咬死的螺栓數(shù)量已減少了很多，也是吸取2#低壓內(nèi)缸經(jīng)驗(yàn)的結(jié)果。

3.2 1號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)低壓缸TCCS測量中的問題的處理措施及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

鑒于1號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)2#低壓缸TCCS多次復(fù)測結(jié)果不理想，后續(xù)就注意優(yōu)化了TCCS測量過程和加工調(diào)整，對(duì)于初測后如何合理評(píng)估徑向銷、墊片及汽封弧段的加工量給予妥善考慮（如充分利用間隙公差范圍，處理間隙數(shù)值按照公差的中差來計(jì)算）；對(duì)于按照TCCS初測后需要調(diào)整的徑向銷、墊片及汽封弧段加工過程需要更加嚴(yán)格的檢查，安排專檢人員制定專用表格實(shí)施和記錄，避免出現(xiàn)加工超差或者回裝錯(cuò)位等人為失誤問題的產(chǎn)生；加強(qiáng)TCCS測量前工裝及汽封弧段塞緊竹條的反復(fù)細(xì)致檢查，避免測量過程出現(xiàn)松動(dòng)導(dǎo)致測量偏差。后續(xù)汽缸TCCS測量過程得到了良好控制。

4 結(jié)語

全球首臺(tái)AP1000核電汽輪機(jī)低壓缸，在國內(nèi)首次總裝，總裝過程比較復(fù)雜，總裝工藝比較先進(jìn)，遇到的問題比較典型，值得對(duì)總裝過程中問題的處理措施及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，供后續(xù)AP1000核電項(xiàng)目參考借鑒，以避免同類問題再次發(fā)生，保證總裝質(zhì)量，控制總裝進(jìn)度，提高總裝效率，促進(jìn)后續(xù)AP1000核電項(xiàng)目又好又快又安全建設(shè)。

作者簡介：張海龍（1986—）男，吉林人，三門核電有限公司助理工程師，研究方向：汽輪機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)管理。endprint