EPR核電機(jī)組半速汽輪機(jī)軸承安裝經(jīng)驗(yàn)

陳鈞

引言

當(dāng)前國內(nèi)在建核電汽輪機(jī)普遍采用了半速汽輪機(jī)，其設(shè)備結(jié)構(gòu)與常規(guī)電站有較多不同，其中包括軸承的結(jié)構(gòu)型式。目前國內(nèi)核電汽輪機(jī)安裝經(jīng)驗(yàn)未能系統(tǒng)化，如何熟練掌握軸承的安裝是困擾施工單位的難題，本文以臺(tái)山核電EPR 1750MW機(jī)組半速汽輪機(jī)軸承安裝管理為例，著重對支撐軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及安裝工藝進(jìn)行介紹，并重點(diǎn)提出了調(diào)整過程中如何控制平行度偏差的方法。

一、概述

臺(tái)山核電EPR一期工程采用額定功率1754.78MW、轉(zhuǎn)速1500rpm、單軸、中間再熱四缸六排汽凝汽式汽輪機(jī)，由一個(gè)高中壓合缸和三個(gè)雙流低壓缸組成。汽輪機(jī)的為阿爾貝拉型半速汽輪機(jī)，其軸承結(jié)構(gòu)如圖1所示.

圖1 支撐軸承示意圖

阿爾貝拉型1750MW機(jī)組半速汽輪機(jī)支撐軸承有750mm和730mm兩種規(guī)格，一個(gè)高壓缸前后有兩個(gè)軸承為730mm，軸承箱為落地式，三個(gè)低壓缸有六個(gè)軸承位750mm，3號到8號軸承，軸承座與內(nèi)缸為整體結(jié)構(gòu)直接落在汽機(jī)基礎(chǔ)上。

二、支撐軸承結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1）軸承形式：軸承為偏支可傾瓦形式支撐軸承，軸瓦中分面與軸承座水平中分面夾角為15°（安裝時(shí)需根據(jù)軸承外圓圓周長度來計(jì)算出15°弧長值），軸承放置在裝于缸體軸承箱內(nèi)的軸承調(diào)整裝置上，通過軸承與調(diào)整裝置、壓緊裝置之間形成的單向密封的油路給軸承提供潤滑油。支撐軸承核心主體由3塊偏支的可傾瓦組成，各瓦塊單獨(dú)供油，上瓦設(shè)置彈簧，該彈簧確保上瓦始終保持一定的載荷，底瓦瓦塊相對于瓦塊出油邊的角度為47°（包角104°），側(cè)瓦瓦塊與上瓦塊相對于瓦塊出油邊的角度為25°（包角57°）。

2）軸瓦支撐方式：瓦塊與軸瓦瓦套通過瓦塊背弧上的銷孔連接定位，并使瓦塊支撐在瓦塊座板上，瓦塊座板同時(shí)支撐在軸瓦套上，瓦塊與瓦塊座板以線接觸的方式實(shí)現(xiàn)支撐，以確保瓦塊在汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中可以沿圓周方向小范圍自由調(diào)整擺動(dòng)，同時(shí)軸向方向與轉(zhuǎn)子軸頸中心通過調(diào)整軸承支撐墊塊，使軸承和軸頸中心線保持平行，也就是下文將詳解的關(guān)于軸瓦平行度的保證。

3）軸承頂軸油油路布置：可傾瓦支撐軸承的底瓦塊（即主支撐瓦塊）和側(cè)瓦塊均設(shè)有頂軸油囊，底瓦塊在支點(diǎn)處沿軸向方向均勻布置四個(gè)頂軸油囊，側(cè)瓦塊在支點(diǎn)初沿軸向方向的設(shè)有兩個(gè)頂軸油囊。底瓦的四個(gè)頂軸油囊的頂軸油為單獨(dú)供油，側(cè)瓦的兩個(gè)頂軸油囊則共用一路頂軸油供油，頂軸油經(jīng)母管至軸承箱內(nèi)的頂軸油分配器分成多路油路，且在與每個(gè)軸瓦連接處設(shè)有止回閥。（該軸承的頂軸要求為：頂軸狀態(tài)下頂起高度為0.08～0.13mm，水平方向0.05～0.10mm，以確保正常運(yùn)行的狀態(tài)下軸承烏金表面形成穩(wěn)定、連續(xù)及有一定厚度的油膜）。

4）配合要求：調(diào)整裝置與軸承箱支撐裝置為間隙配合;軸承與調(diào)整裝置軸向?yàn)殚g隙配合;軸承壓緊裝置與軸瓦為過盈配合。

三、支撐軸承安裝工藝

汽輪機(jī)是高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力機(jī)械，軸承則是確保轉(zhuǎn)子能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定高速旋轉(zhuǎn)的核心部件，它承受汽輪機(jī)工作時(shí)轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的各種載荷，并使汽輪機(jī)動(dòng)靜部套保持一定的相對位置和間隙，保證轉(zhuǎn)子平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

阿爾貝拉型1750MW機(jī)組半速汽輪機(jī)的支撐軸承有著周向可調(diào)，軸向位移極小的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，該特點(diǎn)決定了軸承相對于轉(zhuǎn)子的平行度的保證，是確保將來汽輪機(jī)運(yùn)行可靠性的關(guān)鍵安裝步驟。由于設(shè)計(jì)方并沒有提供有效的參考程序及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)指導(dǎo)軸承平行度的控制，但在通過分析軸承結(jié)構(gòu)及參考常規(guī)機(jī)組安裝經(jīng)驗(yàn)反饋，并對安裝過程中可能存在的制約軸承平行度調(diào)整的各類因素進(jìn)行了梳理，確定在安裝的三個(gè)階段進(jìn)行測量記錄，具體有：汽缸空缸狀態(tài)只有轉(zhuǎn)子的情況下;半實(shí)缸狀態(tài)下;汽缸在全實(shí)缸未緊固螺栓和緊固螺栓兩種狀態(tài)，過程中對各類制約因素實(shí)施逐一檢查，逐個(gè)控制，最終通過減少累積誤差來保證了汽輪機(jī)軸承的平行度。

1）檢查軸承座與調(diào)整裝置

圖2 壓緊調(diào)整裝置示意圖

安裝前試組合，并用內(nèi)徑千分尺檢查軸承座與壓緊調(diào)整裝置裝配位置的平行度，偏差應(yīng)控制在0.02mm以內(nèi)，避免較大的偏差導(dǎo)致后續(xù)軸承平行度調(diào)整過程中累計(jì)偏差超標(biāo)。

2）壓緊調(diào)整裝置

a.清理檢查壓緊調(diào)整裝置，安裝就位后控制壓緊調(diào)整裝置與軸承座軸向配合尺寸，使其在要求范圍內(nèi);b.測量軸承調(diào)整裝置側(cè)部調(diào)整板（L型板）上下部分的平行度，總偏差控制在0.02mm以內(nèi);c.檢查調(diào)整裝置底部與軸承座的接觸（接觸面積不小于75%），在進(jìn)行初步研磨后，待后續(xù)轉(zhuǎn)子就位調(diào)整后進(jìn)行精研。具體方法是：安裝壓緊調(diào)整裝置下半（安裝前在底部調(diào)整板底面和頂面涂抹紅丹），緊接著安裝底部調(diào)整板、側(cè)部調(diào)整板，并牢靠固定，此時(shí)按垂直與水平兩個(gè)方向測量裝置的內(nèi)徑，如有偏差則研磨調(diào)整板。

3）軸承檢查

a.軸承解體前利用塞尺檢查水平中分面間隙應(yīng)小于0.05mm，測量軸承橫向截面的平行度，測量軸承的寬度，測量與調(diào)整裝置的配合間隙均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求;b.瓦塊著色檢查;c.檢查軸承下半背弧與壓緊調(diào)整裝置下半之間的接觸，接觸應(yīng)良好且均勻。

4）軸瓦平行度測量

如圖所示，A1、B1、C1、A2、B2、C2為測量位置（該測量位置由設(shè)計(jì)方綜合考慮選定，不可更改），D為測量位置處軸承內(nèi)徑。a.將轉(zhuǎn)子吊裝并按圖紙K值定位，使用內(nèi)徑千分尺測量軸瓦平行度，平行度偏差要求≦0.10mm;b.根據(jù)平行度測量數(shù)據(jù)確定底部調(diào)整板、側(cè)部調(diào)整板的研磨加工厚度（需要注意加工前必須結(jié)合軸承沿軸向兩端的內(nèi)徑測量數(shù)據(jù)，通過計(jì)算確定軸瓦真實(shí)的平行度數(shù)據(jù)）。

如何根據(jù)測量數(shù)據(jù)來加工，加工多少，舉例說明一下（測量位置及參數(shù)參考圖3）：

汽側(cè)A1=9.45mm ;B1=9.50mm ;C1=9.47mm

電側(cè)A2=9.30mm ;B2=9.35mm ;C2=9.33mm

故A1-A2=0.15mm; B1-B2=0.15mm ;C1-C2=0.14mm

根據(jù)測量數(shù)據(jù)判斷，需要進(jìn)行調(diào)整，B、C測量點(diǎn)反映在底部軸瓦，需要對底部調(diào)整板進(jìn)行調(diào)整，結(jié)合軸承內(nèi)徑數(shù)據(jù)D（以B點(diǎn)為例，對應(yīng)位置點(diǎn)的偏差為（B1-B2）-（DB1-DB2）），通過測量軸瓦寬度、長度得出電側(cè)底部調(diào)整板需要調(diào)整0.05mm。

四、安裝關(guān)鍵控制點(diǎn)

軸承安裝過程中還有幾個(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)需要謹(jǐn)慎。其一，確保底部調(diào)整板的揚(yáng)度要求與軸承基本一致;其二，安裝時(shí)調(diào)整裝置在軸承座內(nèi)的位置與軸承在調(diào)整裝置內(nèi)的位置應(yīng)保持緊靠同一側(cè)（如電側(cè)或汽側(cè)），從而減少因就位位置不準(zhǔn)確而額外增加的平行度的偏差;其三，調(diào)整軸承平行度的同時(shí)需保證轉(zhuǎn)子軸頸相對油檔的中心位置始終在要求范圍內(nèi)。

五、總結(jié)

軸承安裝質(zhì)量決定了汽輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量，尤其對于EPR這類新型核電汽輪機(jī)組，在國內(nèi)沒有可借鑒的安裝經(jīng)驗(yàn)的前提下，只有參透和消化設(shè)計(jì)資料，以圖紙為準(zhǔn)繩，通過安裝過程中的多次調(diào)整，記錄數(shù)據(jù)變化，找出安裝訣竅，才能確保最終的安裝質(zhì)量，并形成經(jīng)驗(yàn)反饋。