上汽N1000—26.25600600型汽輪發(fā)電機軸系調(diào)整技術(shù)研究

摘要：文章以某電廠上海汽輪機廠生產(chǎn)的N1000-26.25/600/600型汽輪機安裝為實例，主要針對汽輪機安裝過程中單軸承支承汽輪機轉(zhuǎn)子中心調(diào)整的方法和注意事項進行論述，分析探討軸對中與振動的關(guān)系，闡述了其先進性和穩(wěn)定性，供國內(nèi)同類型機組安裝建設參考借鑒。

關(guān)鍵詞：1000MW；超超臨界；單軸承支承；軸系找中心；汽輪機

中圖分類號：TM311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）36-0082-03

上海汽輪機有限公司引進西門子HMN型百萬千萬機組汽輪機采用一只高壓缸、一只中壓缸和二只低壓缸串聯(lián)布置，高壓缸、中壓缸整缸總裝出廠，低壓缸散件供貨現(xiàn)場拼裝。汽輪機高壓、中壓、低壓I、II轉(zhuǎn)子分別由五只徑向軸承來支承，其中高壓轉(zhuǎn)子由兩個徑向軸承支承，其余三根轉(zhuǎn)子，即中壓轉(zhuǎn)子和兩根低壓轉(zhuǎn)子均只有一只徑向軸承支承（簡稱單軸承支承）。這種支承方式不僅是結(jié)構(gòu)比較緊湊，減小主廠房結(jié)構(gòu)尺寸，同時可以減少基礎變形對于軸承荷載和軸系對中的影響，使得汽機轉(zhuǎn)子能平穩(wěn)運行。以某電廠1000MW機組汽輪機軸系找中心為實例，分析探討軸對中與振動的關(guān)系，闡述單軸承支承軸系找中心工藝特點及注意事項。

1 軸系找中心分析比較

常規(guī)機組一般為單轉(zhuǎn)子雙支承模式，其軸系找中心一般分半缸狀態(tài)下軸系找中、全實缸狀態(tài)下軸系找中、汽機基礎二次灌漿前軸系找中、靠背輪連接前軸系找中等多個狀態(tài)進行。

單軸承支承汽輪機轉(zhuǎn)子之間容易對中，軸系中心調(diào)整方便簡單，同時軸向長度大幅度減少；與哈汽、東汽百萬機組的四缸四排汽機型相比，上汽引進西門子汽輪機的軸向總長要短8～10m，軸系特性簡單，廠房結(jié)構(gòu)投資可明顯下降。1號軸承至5號軸承之間總跨距為26.4m

單軸承支承汽輪機軸系找中放在汽機扣蓋后、靠背輪連接前。同樣分軸系初找中，在頂軸油未投用情況下，采用機油精盤轉(zhuǎn)子進行；頂軸油正式投用了，為軸系終找中心。

單軸承支承汽輪機軸系找中心必須高中、中低、低低轉(zhuǎn)子靠背輪統(tǒng)一考慮，并從高中壓轉(zhuǎn)子靠背輪開始順序進行。在找中心時需將靠背輪臨時連接，便于盤動轉(zhuǎn)子，測量端面開口F值時，必須確認臨時螺栓是松動的，確保測量數(shù)據(jù)準確。

2 軸系中心與機組振動的關(guān)系

機組振動很大一部分原因在于汽輪發(fā)電機組的動靜碰摩。目前，大型汽輪發(fā)電機組的汽輪機相對內(nèi)效率要求越來越高，相應的動靜間隙設計要求越來越小，動靜碰摩的可能性也隨之增加。機組振動是一個非常復雜的系統(tǒng)，造成的因素也很多，也是現(xiàn)代機組失穩(wěn)停機的一個主要方面。根據(jù)軸系振動原因分析建立軸系振動特性計算模型，主要包括軸系靜態(tài)參數(shù)、橫向振動特性和扭矩振動特性，計算時先根據(jù)轉(zhuǎn)子自然段進行離散，采用優(yōu)化傳遞矩陣法，然后確定轉(zhuǎn)子的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。這種計算模型速度較快，精確度較高，而且使軸系振動的低階頻率發(fā)生增根、漏根的現(xiàn)象大大減少，理論計算結(jié)果與現(xiàn)場實測值有較好的吻合性，有較好的分析參考意義。

分析探討軸系中心對機組振動的影響（油膜振動和汽激振動本文不加以分析探討），在雷諾方程中，軸系不對中必然導致軸承載荷分配不均，導致油膜振動從而導致機組振動等。所以，軸系不對中是引起汽輪發(fā)電機組振動的最常見原因。

關(guān)于機組整根軸系的幾何形狀有兩個定義：一是軸承的對中，它是指軸承內(nèi)孔幾何中心在橫截面的水平和垂直方向上與轉(zhuǎn)子軸頸中心設計位置的重合程度。二是聯(lián)軸器的對中，也就是軸系轉(zhuǎn)子軸線的對中。聯(lián)軸器不對中是指相鄰兩根轉(zhuǎn)子不在同一直線上或者說不是一根光滑的曲線，在聯(lián)軸器連接部位存在拐點或階躍點（具體是直線還是光滑的曲線按廠家設計要求執(zhí)行）。

機組安裝時依照廠家設計要求對各軸承座和缸體進行找正找平，使各個軸承的靜態(tài)負荷達到設計要求，同時也保證了轉(zhuǎn)子軸頸中心在軸承中的位置與設計一致。很顯然，假如某一只軸承的安裝標高高于設計值，那么這個軸承的承受的載荷就會大于設計值，如果軸承的標高低于設計值，這個軸承的承受的載荷就會比設計值低，這兩種情況在機組安裝過程都是不允許出現(xiàn)的。

聯(lián)軸器不對中有三種表現(xiàn)形式：聯(lián)軸器張口不符、聯(lián)軸器外圓不符以及軸系中心與轉(zhuǎn)子揚度相矛盾。這三種情況都會使得轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器連接處產(chǎn)生彎矩和剪切力，同時相鄰的軸承將承受徑向作用力。不管是彎矩、剪切力還是徑向作用力都將使軸承載荷情況受到惡化，對整個軸系結(jié)構(gòu)和機組安全穩(wěn)定運行帶來不利影響。

3 單軸承支承軸系找中心

3.1 找中心準備

檢查轉(zhuǎn)子中心的位置：檢查轉(zhuǎn)子與汽缸徑向間隙，確保不碰撞。用專用的壓板將高壓轉(zhuǎn)子頂住，以防止轉(zhuǎn)子在盤動過程中出現(xiàn)軸向竄動。

假瓦安裝：因中壓轉(zhuǎn)子只有單只軸瓦支承，無法正常盤動，需要在找中心前在中壓轉(zhuǎn)子汽機側(cè)安裝一只假瓦?？勘齿喤R時連接：用4顆臨時螺栓和1顆臨時銷，將靠背輪拉攏。

找中心工具準備：用刀口尺檢查外圓，用內(nèi)徑量表檢查張口。

3.2 找中心

3.2.1 軸系初找中心。（1）軸系初找中心在頂軸油未投用情況下進行，盤動轉(zhuǎn)子時必須在軸瓦內(nèi)加入由廠家提供的專用油脂或機油精；（2）靠背輪連接拉攏前，用刀口尺檢查靠背輪外圓是否一致，一般小于0.05mm，安裝臨時螺栓、頂開螺栓。拉攏時必須監(jiān)測轉(zhuǎn)子跟汽缸之間的軸向間隙，汽缸必須同步進行位移，確保汽缸內(nèi)部動靜間隙不相碰撞；（3）在確?？勘齿嗛g距0.50mm左右的情況下，臨時螺栓松開的情況下測量靠背輪端面開口值F1；（4）拉攏靠背輪并緊固臨時螺栓，在確保汽缸與轉(zhuǎn)子間徑向間隙基本一致的情況下，盤動轉(zhuǎn)子90°，在確保靠背輪間距0.50mm左右的情況下，臨時螺栓松開的情況下測量靠背輪端面開口值F2；（5）重復以上第三步、第四步測量其他兩個位置的端面開口值F3、F4；（6）確認測量數(shù)值準確可靠，根據(jù)數(shù)據(jù)綜合考慮，包括轉(zhuǎn)子軸頸揚度等，通過調(diào)軸瓦墊片進行調(diào)整，調(diào)整后軸瓦接觸必須符合要求。重新進行對輪找中心，直至軸系中心符合要求。（注意：在調(diào)整軸瓦墊片時，應絕對保證調(diào)整量不超過汽缸內(nèi)部動靜部套間最小徑向間隙，如果墊片調(diào)整量過大，則應事先適當?shù)卣{(diào)整汽缸，確保缸內(nèi)動靜部套間的徑向間隙滿足軸瓦墊片的調(diào)整量。）

3.2.2 軸系終找中心。（1）軸系最終找中心在聯(lián)軸器鉸孔完成后頂軸油投用情況下進行；（2）軸系最終找中心方法與軸系初找中心相同。

3.3 計算方法

某電廠1000MW機組汽輪機軸承結(jié)構(gòu)與常規(guī)機組汽輪機軸承有很大的不同，常規(guī)汽輪機支持軸承絕大多數(shù)采用球面墊塊支承，調(diào)整方法較為簡單，且調(diào)整后球面墊塊能保持原有接觸狀態(tài)，調(diào)整后無需研刮球面墊塊，大大減少了工作量。改變軸瓦下半其中一塊球面墊塊下的墊片厚度，另外兩個也相應變化，以使軸瓦保持與軸承洼窩的全部接觸。舉例說明：當軸瓦需在垂直方向移動A值時，則下部球面墊塊調(diào)整墊片需增或減A值，兩側(cè)球面墊塊的調(diào)整墊片根據(jù)實際需要相應增或減B=A×cosa值即可；當軸瓦需同時在垂直、水平方向移動時，則球面墊塊調(diào)整墊片的變化以垂直、水平方向計算結(jié)果的疊加。上汽百萬千萬機組汽輪機軸承有其特殊的結(jié)構(gòu)，在軸系找中心調(diào)整過程中，對于具有專用軸承的軸瓦，可通過改變軸瓦與軸承座間的墊片厚度來改變軸瓦垂直方向的位置，通過左右移動軸瓦的位置實現(xiàn)軸瓦水平方向位置的變化。軸系調(diào)整變得更為簡單。

從上述情況可以看出，很顯然，經(jīng)過4次調(diào)整后，HP-IP、IP-LP1、LP1-LP2均與設計要求偏差很小，可以不再進行調(diào)整。

3.4 注意事項

（1）靠背輪拉攏前，外圓一定要好；（2）盤轉(zhuǎn)子前，靠背輪螺栓一定要完全緊固；（3）盤轉(zhuǎn)子前，靠背輪拉攏后，假瓦需下放；（4）靠背輪“0”位沒有特殊要求；（5）靠背輪的調(diào)整看整個軸系中心情況綜合考慮進行。

4 結(jié)語

從經(jīng)濟角度考慮，單軸承支承汽輪機有其很大的優(yōu)勢，與其他主機廠百萬機組汽輪機相比，上汽1000MW機組汽輪機軸系整體縮短8～10m，廠房大小可以減??；從安裝角度考慮，單軸承支承汽輪機軸系找中3只靠背輪同時考慮，一次進行，且調(diào)整方便，不需要翻瓦加減球面墊塊墊片或研磨接觸檢查，可以減少很多工作量。同時，單瓦支承對軸系負荷分配和穩(wěn)定性很有益處，可以較好地保證機組振動等各項性能參數(shù)。

參考文獻

[1] 上海汽輪機有限公司.N1000-26.25/600/600汽輪機說明等技術(shù)資料[S].2005.

[2] 某電廠1000MW機組汽機專業(yè)施工組織設計[S].2007.

[3] 張素心，等.大功率汽輪發(fā)電機組軸系振動分析[J].上海汽輪機，2001，（2）.

[4] 錢進.汽輪機轉(zhuǎn)子振動試驗與分析[D].重慶大學，2008.

作者簡介：徐百成（1959-），男，浙江省火電建設公司高級工程師，研究方向：火電廠汽輪機技術(shù)。

3.2.2 軸系終找中心。（1）軸系最終找中心在聯(lián)軸器鉸孔完成后頂軸油投用情況下進行；（2）軸系最終找中心方法與軸系初找中心相同。

3.3 計算方法

某電廠1000MW機組汽輪機軸承結(jié)構(gòu)與常規(guī)機組汽輪機軸承有很大的不同，常規(guī)汽輪機支持軸承絕大多數(shù)采用球面墊塊支承，調(diào)整方法較為簡單，且調(diào)整后球面墊塊能保持原有接觸狀態(tài)，調(diào)整后無需研刮球面墊塊，大大減少了工作量。改變軸瓦下半其中一塊球面墊塊下的墊片厚度，另外兩個也相應變化，以使軸瓦保持與軸承洼窩的全部接觸。舉例說明：當軸瓦需在垂直方向移動A值時，則下部球面墊塊調(diào)整墊片需增或減A值，兩側(cè)球面墊塊的調(diào)整墊片根據(jù)實際需要相應增或減B=A×cosa值即可；當軸瓦需同時在垂直、水平方向移動時，則球面墊塊調(diào)整墊片的變化以垂直、水平方向計算結(jié)果的疊加。上汽百萬千萬機組汽輪機軸承有其特殊的結(jié)構(gòu)，在軸系找中心調(diào)整過程中，對于具有專用軸承的軸瓦，可通過改變軸瓦與軸承座間的墊片厚度來改變軸瓦垂直方向的位置，通過左右移動軸瓦的位置實現(xiàn)軸瓦水平方向位置的變化。軸系調(diào)整變得更為簡單。

從上述情況可以看出，很顯然，經(jīng)過4次調(diào)整后，HP-IP、IP-LP1、LP1-LP2均與設計要求偏差很小，可以不再進行調(diào)整。

3.4 注意事項

（1）靠背輪拉攏前，外圓一定要好；（2）盤轉(zhuǎn)子前，靠背輪螺栓一定要完全緊固；（3）盤轉(zhuǎn)子前，靠背輪拉攏后，假瓦需下放；（4）靠背輪“0”位沒有特殊要求；（5）靠背輪的調(diào)整看整個軸系中心情況綜合考慮進行。

4 結(jié)語

從經(jīng)濟角度考慮，單軸承支承汽輪機有其很大的優(yōu)勢，與其他主機廠百萬機組汽輪機相比，上汽1000MW機組汽輪機軸系整體縮短8～10m，廠房大小可以減??；從安裝角度考慮，單軸承支承汽輪機軸系找中3只靠背輪同時考慮，一次進行，且調(diào)整方便，不需要翻瓦加減球面墊塊墊片或研磨接觸檢查，可以減少很多工作量。同時，單瓦支承對軸系負荷分配和穩(wěn)定性很有益處，可以較好地保證機組振動等各項性能參數(shù)。

參考文獻

[1] 上海汽輪機有限公司.N1000-26.25/600/600汽輪機說明等技術(shù)資料[S].2005.

[2] 某電廠1000MW機組汽機專業(yè)施工組織設計[S].2007.

[3] 張素心，等.大功率汽輪發(fā)電機組軸系振動分析[J].上海汽輪機，2001，（2）.

[4] 錢進.汽輪機轉(zhuǎn)子振動試驗與分析[D].重慶大學，2008.

作者簡介：徐百成（1959-），男，浙江省火電建設公司高級工程師，研究方向：火電廠汽輪機技術(shù)。

3.2.2 軸系終找中心。（1）軸系最終找中心在聯(lián)軸器鉸孔完成后頂軸油投用情況下進行；（2）軸系最終找中心方法與軸系初找中心相同。

3.3 計算方法

某電廠1000MW機組汽輪機軸承結(jié)構(gòu)與常規(guī)機組汽輪機軸承有很大的不同，常規(guī)汽輪機支持軸承絕大多數(shù)采用球面墊塊支承，調(diào)整方法較為簡單，且調(diào)整后球面墊塊能保持原有接觸狀態(tài)，調(diào)整后無需研刮球面墊塊，大大減少了工作量。改變軸瓦下半其中一塊球面墊塊下的墊片厚度，另外兩個也相應變化，以使軸瓦保持與軸承洼窩的全部接觸。舉例說明：當軸瓦需在垂直方向移動A值時，則下部球面墊塊調(diào)整墊片需增或減A值，兩側(cè)球面墊塊的調(diào)整墊片根據(jù)實際需要相應增或減B=A×cosa值即可；當軸瓦需同時在垂直、水平方向移動時，則球面墊塊調(diào)整墊片的變化以垂直、水平方向計算結(jié)果的疊加。上汽百萬千萬機組汽輪機軸承有其特殊的結(jié)構(gòu)，在軸系找中心調(diào)整過程中，對于具有專用軸承的軸瓦，可通過改變軸瓦與軸承座間的墊片厚度來改變軸瓦垂直方向的位置，通過左右移動軸瓦的位置實現(xiàn)軸瓦水平方向位置的變化。軸系調(diào)整變得更為簡單。

從上述情況可以看出，很顯然，經(jīng)過4次調(diào)整后，HP-IP、IP-LP1、LP1-LP2均與設計要求偏差很小，可以不再進行調(diào)整。

3.4 注意事項

（1）靠背輪拉攏前，外圓一定要好；（2）盤轉(zhuǎn)子前，靠背輪螺栓一定要完全緊固；（3）盤轉(zhuǎn)子前，靠背輪拉攏后，假瓦需下放；（4）靠背輪“0”位沒有特殊要求；（5）靠背輪的調(diào)整看整個軸系中心情況綜合考慮進行。

4 結(jié)語

從經(jīng)濟角度考慮，單軸承支承汽輪機有其很大的優(yōu)勢，與其他主機廠百萬機組汽輪機相比，上汽1000MW機組汽輪機軸系整體縮短8～10m，廠房大小可以減小；從安裝角度考慮，單軸承支承汽輪機軸系找中3只靠背輪同時考慮，一次進行，且調(diào)整方便，不需要翻瓦加減球面墊塊墊片或研磨接觸檢查，可以減少很多工作量。同時，單瓦支承對軸系負荷分配和穩(wěn)定性很有益處，可以較好地保證機組振動等各項性能參數(shù)。

參考文獻

[1] 上海汽輪機有限公司.N1000-26.25/600/600汽輪機說明等技術(shù)資料[S].2005.

[2] 某電廠1000MW機組汽機專業(yè)施工組織設計[S].2007.

[3] 張素心，等.大功率汽輪發(fā)電機組軸系振動分析[J].上海汽輪機，2001，（2）.

[4] 錢進.汽輪機轉(zhuǎn)子振動試驗與分析[D].重慶大學，2008.

作者簡介：徐百成（1959-），男，浙江省火電建設公司高級工程師，研究方向：火電廠汽輪機技術(shù)。