300 MW汽輪機組高中壓缸負荷分配方法的研究及應用

劉大鑫

(中國能源建設集團東北電力第四工程有限公司 汽機專業(yè)公司，遼寧 遼陽 111000)

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300 MW汽輪機組高中壓缸負荷分配方法的研究及應用

劉大鑫

(中國能源建設集團東北電力第四工程有限公司 汽機專業(yè)公司，遼寧 遼陽 111000)

摘要：當汽輪機組高中壓缸處在安裝階段時，為了保證整個汽缸的載荷平均分配到各個承受面上，避免因載荷不均導致的機組不均勻沉降、不均勻膨脹等問題，需在全實缸的情況下對高中壓汽缸進行負荷分配。針對300 MW汽輪機組高中壓缸負荷分配的方法以及應用條件進行了介紹，并以霍林河6#機組為例，對其高中壓缸的負荷進行了合理準確的分配，保證了汽輪機組的安裝質量，并為同類機組的高中壓汽缸負荷分配提供了參考。

關鍵詞：300 MW汽輪機組；高中壓缸；負荷分配

目前，汽輪機組高壓部分套有高壓內(nèi)缸、高壓隔板套和高壓進排汽平衡活塞，中壓部分部套有中壓內(nèi)缸、中壓隔板套以及中壓進汽平衡活塞。國產(chǎn)300 MW汽輪機組的高中壓缸均采取合缸結構，所以整個高中壓部分的重力以及外接管道的重量全部通過搭在前箱和低壓缸的4只貓爪來支撐，這就對支撐結構的承受能力及負荷分配提出了很大的挑戰(zhàn)。為保證汽缸的重力合理地分配到各個承力面上，減小汽缸不規(guī)則變形和振動，確保機組安全、長周期地運行，在安裝階段對貓爪結構的汽缸靜定結構進行負荷分配的研究具有十分重要的意義。

1負荷分配方法簡介

所謂負荷分配，是指將汽缸的重力合理的分配到各個承受面上去。對于目前300 MW汽輪機組高中壓缸來說，負荷分配常用的方法有貓爪垂弧法和測力計法。貓爪垂弧法是指每個支撐貓爪在無貓爪墊片支撐的情況下，汽缸貓爪會有自然下垂高度，通過比較左右對稱位置的垂弧，來調(diào)整各貓爪下部墊片的厚度，從而達到各對稱點貓爪垂弧差在允許范圍內(nèi)的目的，此方法可通過貓爪垂弧來間接反映汽缸的負荷；測力計測量法是將專用的測力計擰入高中壓缸貓爪處的專用螺孔內(nèi)，當測力計受力時，根據(jù)測力計上端百分表指示的彈簧壓縮值，即可查知該貓爪的負荷，再根據(jù)各貓爪的負荷值調(diào)整對稱點的負荷，當負荷差在允許范圍以內(nèi)時，用量綱表測量貓爪底部墊片的厚度，即為正式墊片的厚度值，此方法直接反映了各貓爪分配的負荷。

貓爪垂弧法是目前對汽缸進行負荷分配施工中最常用、最適合的一種方法，該方法簡單，便于操作；而測力計法的設備投資較大，一般廠家不提供測力設備，安裝單位也不定購。

2負荷分配所需條件

高中壓缸的負荷分配工作是高中壓缸安裝過程中最關鍵的一個環(huán)節(jié)，它直接關系著高中壓缸的軸向定位、高低對輪中心的確定以及高中壓外缸所有管道的正式連接。在實際安裝過程中，有的廠家要求進行半實缸負荷分配，即高中壓缸下半的所有部套吊入缸內(nèi)就位，包括高中壓轉子；而有的廠家要求全實缸條件下進行負荷分配，即高中壓缸所有部套全部吊入缸內(nèi)安裝到位，包括高中壓外缸。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗，采用全實缸下的負荷分配，效果更好。

全實缸下的負荷分配必須具備的條件有：

1)高中壓外缸不受任何外力，處于自由狀態(tài)，與汽缸相連的管道第1個焊口均未焊接。

2)高壓轉子與低壓轉子中心在全實缸情況下已調(diào)整合格，達到廠家設計范圍要求。

3)高中壓外缸相對高中壓轉子前后洼窩中心合格，在設計要求誤差以內(nèi)(誤差≤0.05 mm)。

4)高中壓外缸4個貓爪下均采用臨時墊片支撐，且具有不同厚度的不銹鋼墊片，能夠保證加、減調(diào)整操作。

5)高中壓外缸與前箱和低壓缸軸承箱“H”型中心梁未連接。

6)高中壓外缸4個貓爪的正式螺栓已安裝，且全部緊固。

7)負荷分配所用的臨時支架已配置結束且已焊接到位置。

大口徑井施工工藝：平整場地→鉆機安裝→鉆進成孔→測斜測井→沖孔換漿→井管安裝→圍填濾料、止水→洗井→抽水試驗→資料整理。

3霍林河300 MW汽輪機組高中壓缸負荷分配

霍林河電廠300 MW機組在安裝過程中，由于按照廠家提供的技術要求進行半實缸負荷分配，造成了滿缸狀態(tài)下的軸系變化較大，機組出現(xiàn)因載荷不均導致的機組不均勻沉降、不均勻膨脹、振動異常等問題。所以，需在滿缸的狀態(tài)下重新對負荷進行分配，防止機組出現(xiàn)異常情況?，F(xiàn)以施工的霍林河電廠6#機組為例，在滿缸狀態(tài)下對其高中壓缸進行負荷分配，調(diào)整墊片的取值，達到支撐面負荷合理分配的目的。

3.1負荷分配流程

貓爪垂弧法對汽輪機組高中壓缸進行負荷分配的原則為“逐一進行，對稱調(diào)整”。各貓爪對應點編號如圖1所示。

圖1　各貓爪對應點編號

現(xiàn)場對霍林河6#機組高中壓缸進行負荷分配試驗，試驗步驟如下：

1)在高中壓外缸各貓爪(編號l、2、3、4)外側分別焊制1個臨時支架，固定焊于地坪預埋件上，焊接時嚴禁與汽缸焊接在一起，防止汽缸起落、敲擊時受到?jīng)_擊影響，具體高度H以略低于各貓爪上沿100 mm為宜。復查各貓爪聯(lián)系螺栓全部處于緊固狀態(tài)，此時各貓爪螺母下部應墊上與螺母大小相同的石棉墊片，確保緊固螺栓時不會損傷貓爪平面。

2)用專用梅花扳手松開預作負荷分配的貓爪(編號1)聯(lián)系螺栓，并取出。

3)在貓爪1的側面臨時支架上架一塊量程為0～10 mm的百分表，使讀數(shù)指示為5 mm，固定并記錄百分表起始讀數(shù)。

4)用75 t的行車主鉤通過鋼絲繩在相應側吊耳處將該貓爪抬起，使貓爪松動，抽出該貓爪下的臨時支撐墊片，此操作過程嚴禁碰撞百分表。

6)重新使行車受力，吊起該貓爪，復裝臨時墊片，復裝時應仔細檢查各層墊片是否有疊層和錯位，保證墊片平整，確認后復裝，并檢查各層墊片孔與貓爪螺栓孔對直。松開行車，使重量全部承受于墊片上，檢查百分表讀數(shù)是否回至5 mm，若偏差在0.01～0.05 mm之間，可用銅棒向下敲擊該貓爪上沿，看百分表是否回零。若敲擊后偏差仍超過0.05 mm，應重新抬起該貓爪，抽出墊片進行檢查，直至百分表讀數(shù)回零(5 mm)；若回零，應重新再做一次，直至分配百分表的讀數(shù)連續(xù)2次達到一致。當最后一次分配結束、復裝墊片時，在墊片復裝到位、兩孔對直時，應先擰入聯(lián)系螺栓5、6扣后，再徹底松開行車，防止聯(lián)系螺栓旋不到位。在行車徹底松開且百分表已回零之后，緊固該貓爪聯(lián)系螺栓。

7)計算該點的垂弧：

ΔHi=5.00-L

其中，i為百分表起始數(shù)值，i=1、2、3、4、5；L為貓爪下垂后百分表實際數(shù)值。

8)采用相同的步驟，分別計算剩余3個貓爪的垂弧。

3.2負荷分配調(diào)整

根據(jù)各貓爪垂弧ΔH，對左右對稱位置(即編號1、2和編號3、4)的貓爪垂弧進行比較，查看是否滿足要求且ΔH3-ΔH4≤0.05 mm。如果不能滿足要求，應進行調(diào)整，調(diào)整量為ΔT，即

調(diào)整過程加減墊片時，不允許單側加減墊片，必須確保2個對稱點同時進行調(diào)整，確保洼窩中心不變。ΔH越大，對應編號貓爪下應減去ΔT(12)厚度墊片；ΔH越小，對應編號貓爪下應加上ΔT(12)厚度墊片。在各個貓爪按順序調(diào)整結束后，再次復核各貓爪的垂弧，確定其在標準范圍以內(nèi)，如果仍不能滿足要求，應按同樣的辦法進行測量、調(diào)整。

高中壓缸因剛性的不同，當一端對稱點貓爪墊片調(diào)整時，另一端貓爪的垂弧也相應會有微量的變化。因此，需進行幾次分配，方能滿足要求。

整個貓爪負荷分配結束、滿足要求后，應用內(nèi)徑千分尺復測高中壓外缸相對高中壓轉子的前后洼窩中心值，檢查是否有變化，如圖2所示。

圖2　高中壓外缸相對轉子的后洼窩中心

通過專用的螺栓千斤頂或楔形墊鐵將洼窩的左右兩側調(diào)整到規(guī)定范圍以內(nèi)，再測量底部。如果底部與左右有偏差，應調(diào)整編號1、2或編號3、4貓爪墊片的厚度，同時在兩端對稱點貓爪底部增加或減去相同厚度的墊片，這樣才能確保在不破壞貓爪負荷的情況下，滿足洼窩中心的要求：

a-b≤0.05 mm

c-(a+b/2)≤0.05 mm

根據(jù)各貓爪負荷分配合格后的臨時墊片厚度，加工正式貓爪墊片。取各貓爪臨時墊片厚度值時，根據(jù)施工經(jīng)驗，直接在最后一次臨時墊片狀況下復核貓爪垂弧值時，分別用外徑千分尺測量每一張墊片的厚度，最后相加得出各貓爪的總厚度值。在各貓爪正式墊片安裝結束后，仍需再次復核各貓爪的垂弧，確保與臨時墊片時的垂弧值一致。

通過此次調(diào)整，最終使各貓爪垂弧達到要求，測量值如下：

1#：ΔH1=5-2=3 mm

2#：ΔH2=5-2.02=2.98 mm

3#：ΔH3=5-1.545=3.455 mm

4#：ΔH4=5-1.55=3.45 mm

3.3負荷重新分配后機組運行狀況

在滿缸狀態(tài)下，對霍林河6#汽輪機組進行負荷分配試驗，對貓爪墊片進行調(diào)整。調(diào)整后，機組的不均勻沉降、不均勻膨脹等問題明顯減小，機組振動也未見異常。由此可見，霍林河6#汽輪機組負荷重新分配是合理準確的，為提高機組安全性起了非常重要的作用。

4 結論

通過對貓爪垂弧法和測力計法的比較，分析了霍林河電廠300 MW汽輪機組實際運行中存在的問題，采用了貓爪垂弧法對該廠6#的高中壓缸負荷分配進行了調(diào)整，詳細解釋了負荷分配的流程，最后通過負荷分配試驗發(fā)現(xiàn)，6#機組的不均勻沉降、不均勻膨脹等問題明顯減小，機組振動也未見異常，保證了汽輪機組的安裝質量，為提高機組安全性起了非常重要的作用。

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(責任編輯張凱校對佟金鍇)

Study and Application on Load Distribution of HIP Cylinder in 300 MW Steam Turbine

LIU Da-xin

(Steam turbine department,The Fourth Northeast Electric Power Engineering Co.,Ltd.Of CEEC,Liaoyang 111000,Liaoning Province)

Abstract：When the HIP cylinder of steam turbines is installed,in order to ensure that the all of the cylinder load is evenly distributed to each receiving surface,and to avoid the problem of uneven settlement and differential expansion caused by uneven load,the HIP cylinder is needed to distribute load under the full of tank.In this paper,it was introduced that the method and application of HIP cylinder load distribution of 300MW steam turbine.Took the number six unit in Huolinhe Power Plant as an example,the load of HIP cylinder was distributed accurately to ensure the quality of the installation of the steam turbine.The application would provide a reference for the HIP cylinder load distribution of similar unit.

Key words：300 MW steam turbine;HIP cylinder;load distribution

中圖分類號：TK267

文獻標識碼：A

文章編號：1673-1603(2016)01-0032-04

DOI：10.13888/j.cnki.jsie(ns).2016.01.007

作者簡介：劉大鑫(1986-)，男，四川綿陽人，助理工程師。

收稿日期：2015-03-06