國信協(xié)聯(lián)電廠汽輪機缸體碰撞試驗探討

尹凌霄，陳衛(wèi)東

（江蘇省宏源電力建設(shè)監(jiān)理有限公司，江蘇 南京，210096）

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國信協(xié)聯(lián)電廠汽輪機缸體碰撞試驗探討

尹凌霄，陳衛(wèi)東

（江蘇省宏源電力建設(shè)監(jiān)理有限公司，江蘇 南京，210096）

摘要：文章以國信協(xié)聯(lián)電廠在建的2×400 MW級燃機熱電聯(lián)產(chǎn)工程為依托，詳細(xì)介紹了該工程中汽輪機碰撞試驗的方法及注意事項，并對該電廠試驗中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析和總結(jié)，為同類型機組正確進(jìn)行碰撞試驗提供了參考。

關(guān)鍵詞：汽輪機，轉(zhuǎn)子，缸體，碰撞試驗

1　機組簡介

國信協(xié)聯(lián)電廠聯(lián)合循環(huán)機組汽輪機由上海汽輪機有限公司設(shè)計制造，為LZC139-13.2/1.4/555/ 550型，一次中間再熱、單軸、兩缸三排汽、凝汽式汽輪機。該汽輪機由高中壓缸和低壓缸兩部分組成，其中高中壓缸由18級高壓級以及15級中壓級組成，低壓缸由雙流2×7級組成，共計47級。該汽輪機高中壓缸在制造廠內(nèi)進(jìn)行精裝后整體發(fā)往現(xiàn)場，采用不揭缸安裝的方法。低壓內(nèi)缸與隔板持環(huán)之間縱橫銷已經(jīng)工廠組裝，其余均未經(jīng)過組裝，全部散件供貨。低壓外缸重量與其他靜子件的支承方式是分離的，即低壓外缸直接座落在凝汽器頸部，其重量完全由與它焊在一起的凝汽器頸部承擔(dān)。低壓外缸不參與整個靜子滑銷系統(tǒng)的膨脹，大大降低了靜子部件的膨脹推力。低壓內(nèi)缸及其他低壓部件則通過貓爪及支架直接座落在低壓缸軸承兩側(cè)貓爪上，重量由其前后的軸承座來支承。所有軸承座與低壓缸貓爪之間的滑動支承面均采用低摩擦合金。整臺機組滑銷系統(tǒng)的死點位于2#軸承座，2#軸承座內(nèi)裝有徑向推力聯(lián)合軸承。因此，整個軸系是以此為死點向兩頭膨脹；而高中壓缸的貓爪在2#軸承座處也是固定的。所以高中壓缸受熱后也是以2#軸承座為死點向機頭方向膨脹。這樣的滑銷系統(tǒng)在運行中通流部分動靜之間的差脹比較小，有利于機組快速啟動［1］。

2　碰撞試驗

碰撞試驗就是在不開缸的條件下，通過移動汽缸來檢查汽缸與轉(zhuǎn)子的徑向、軸向間隙，并對間隙值加以調(diào)整，以保證機組的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運行。該項工作在汽輪機缸體的最終整體找正過程中進(jìn)行［2］，碰撞試驗分為3個部分，包括垂直碰撞、水平碰撞及軸向竄動。

2.1試驗條件

碰撞試驗需具備的條件包括［2-5］：（1）缸體內(nèi)部組件安裝完畢，汽輪機已完成扣蓋；（2）聯(lián)軸器鉸孔完畢并最終完成連接；（3）汽機軸系找中完畢，確保轉(zhuǎn)動部件晃度、瓢偏、橢圓度、不柱度、張口、同心度等測量工作完畢并符合設(shè)計要求；（4）油循環(huán)合格，抬軸試驗完畢，頂軸油具備投用條件；（5）手動盤車具備投運條件；（6）試驗前需進(jìn)行汽缸定位尺寸復(fù)測，主要測量軸封間隙及外引值；（7）試驗過程中確保相應(yīng)的定位銷或鍵已被拆除。

2.2試驗步驟

本文以國信協(xié)聯(lián)2#機組汽輪機安裝過程中的低壓內(nèi)缸碰撞試驗（高中壓合缸試驗方法同低壓內(nèi)缸合缸）為例，對碰撞試驗步驟及注意要點進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2.2.1垂直碰撞

垂直碰撞是通過上下移動缸體來確定轉(zhuǎn)子與汽缸的實際相對位置，并最終通過調(diào)整，將轉(zhuǎn)子和缸體找中。具體的操作方法如下：

（1）啟動頂軸油泵并達(dá)到頂起要求（轉(zhuǎn)子抬高量5～10絲），人工盤動轉(zhuǎn)子確保手動盤車比較輕松。確認(rèn)百分表安放在正確位置，安放位置見圖1～2，將百分表調(diào)整至5.0位置并做好記錄。

圖1　監(jiān)測垂直位移的百分表布置圖

圖2　監(jiān)測水平位移的百分表布置圖

（2）勻速頂起置于貓爪底部的4個千斤頂，先以0.20 mm的增量平行緩慢地頂起汽缸，抬高過程中盤動盤車。至轉(zhuǎn)子與缸快碰到時，抬高增量降為0.05 mm，每抬高一次，盤動一次盤車，直至盤動盤車稍重于前一次時，停止抬高。此時，可以判定內(nèi)缸已與轉(zhuǎn)子發(fā)生接觸，接觸存在圖3所示的3種情況。

圖3　垂直碰撞的3種情況

（3）為判斷具體的接觸情況，此時將電機端（或調(diào)閥端）2只千斤頂勻速平行降低0.20 mm，并盤動轉(zhuǎn)子，若盤動仍然吃力，說明調(diào)閥端（或電機端）發(fā)生接觸，記錄該側(cè)轉(zhuǎn)子與缸體相對移動數(shù)據(jù)；若不吃力，則將調(diào)閥端（或電機端）2只千斤頂以每次0.05 mm增量抬高，直至盤動吃力，記錄該數(shù)據(jù)。而后將調(diào)閥端（或電機端）下降0.20 mm，以同樣步驟抬高電機端（或調(diào)閥端），直至盤動轉(zhuǎn)子吃力，記錄抬高數(shù)據(jù)。此時電機端和調(diào)閥端底部間隙均已測出。

（4）底部間隙測完后進(jìn)行頂部間隙測量，用液壓千斤頂將貓爪略微頂起后依次拆除各貓爪墊片，緩慢卸去各液壓千斤頂壓力使低壓內(nèi)缸緩慢平行下降，直至盤動轉(zhuǎn)子吃力，此時可以判定內(nèi)缸已與轉(zhuǎn)子發(fā)生接觸，具體接觸情況判斷及最終間隙測量方法同（3）。測量完畢后需將汽缸恢復(fù)至初始位置，并復(fù)裝各貓爪墊片。

（5）根據(jù)碰缸得到的數(shù)據(jù)、通流間隙圖以及軸系找中圖中的汽缸抬高量要求決定是否需要調(diào)整相關(guān)貓爪墊片的厚度。調(diào)整后應(yīng)重復(fù)上述垂直方向碰撞試驗，直至符合設(shè)計要求。

2.2.2水平碰撞

水平碰撞是通過左右移動缸體來確定轉(zhuǎn)子與汽缸的實際相對位置，并最終通過調(diào)整，將轉(zhuǎn)子和缸體找中。具體的操作方法同垂直碰撞，所不同的是水平碰撞前必須拆除低壓內(nèi)缸與中心導(dǎo)向銷之間的橫向定位鍵。此外，水平碰撞試驗完畢后需根據(jù)測得的數(shù)據(jù)決定是否需要調(diào)整內(nèi)缸橫向定位鍵的厚度，如需調(diào)整，則需在調(diào)整后重新進(jìn)行水平碰撞試驗，直至試驗合格。合格后裝入內(nèi)缸橫向定位鍵，并檢查轉(zhuǎn)子與內(nèi)缸的對中情況。

2.2.3軸向竄動

軸向竄動是通過軸向移動缸體來確定轉(zhuǎn)子與汽缸的軸向通流間隙，并最終通過調(diào)整，使間隙值滿足設(shè)計要求。具體的操作方法如下：

（1）拆除低壓內(nèi)缸與軸承座貓爪支撐臂之間的軸向定位鍵，布置液壓千斤頂以軸向移動內(nèi)缸。布置靠表監(jiān)測轉(zhuǎn)子和內(nèi)缸的軸向移動量。

（2）測量轉(zhuǎn)子與內(nèi)缸之間的軸向位置，記錄。

（3）開啟相關(guān)軸承頂軸油，固定轉(zhuǎn)子以確保其不發(fā)生無法控制的位置變動。用專用頂缸工具及液壓千斤頂，將低壓內(nèi)缸緩慢地沿軸向移動，直到轉(zhuǎn)子與靜子接觸，記錄此時各靠表讀數(shù)，計算轉(zhuǎn)子與靜子之間的相對移動量。

（4）以同樣的方法，沿相反方向移動低壓內(nèi)缸，記錄并計算另一個方向上的軸向移動量。

（5）碰缸試驗后，裝好低壓內(nèi)缸各定位鍵。

3　實例分析

下文以國信協(xié)聯(lián)電廠汽缸碰撞試驗為例，以測量數(shù)據(jù)為依據(jù)，對試驗中出現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)。

表1為高中壓合缸首次進(jìn)行水平碰撞的測量數(shù)據(jù)。由表1中碰撞試驗數(shù)據(jù)可知，此時電端與調(diào)端的左右徑向間隙值均不滿足設(shè)計要求，且與設(shè)計值偏差較大。由于碰撞試驗前，已通過壓布條的方法進(jìn)行過通流間隙的調(diào)整，調(diào)整后同側(cè)的間隙偏差應(yīng)相等或偏差較小，故表1的數(shù)據(jù)反映試驗過程存在問題。根據(jù)表1中缸體對角位置至轉(zhuǎn)子的間隙值相等的特點，可以判斷碰撞試驗前，可能存在轉(zhuǎn)子中心偏斜或者缸體偏斜的情況。由于碰撞試驗前已完成軸系找中，可以判斷表1中的數(shù)據(jù)是在缸體發(fā)生偏斜的情況下進(jìn)行試驗測量的。經(jīng)現(xiàn)場檢查確認(rèn)，缸體發(fā)生偏斜的原因為高中壓合缸下方均設(shè)有定位銷（定位銷位置見圖4），由于定位銷與銷槽間存在間隙，該間隙通過打入L鍵進(jìn)行固定，在實際安裝過程中施工人員采用了單側(cè)依次研磨打入的方法進(jìn)行L鍵安裝，安裝過程中并未架設(shè)百分表監(jiān)視缸體與轉(zhuǎn)子的偏移情況，且安裝完畢后也并未對缸體的定位尺寸進(jìn)行復(fù)測（主要復(fù)測軸封間隙），進(jìn)而出現(xiàn)在缸體偏斜的情況下進(jìn)行試驗的結(jié)果。

表1　高中壓合缸首次水平碰撞試驗結(jié)果

圖4　定位銷位置示意圖

針對上述出現(xiàn)的問題，對高中壓合缸定位尺寸調(diào)整后重新進(jìn)行了水平碰撞試驗，試驗數(shù)據(jù)見表2，由表2試驗數(shù)據(jù)可見試驗數(shù)據(jù)符合設(shè)計要求，無需進(jìn)行左右徑向間隙調(diào)整。此外，為避免上述問題的發(fā)生，建議在安裝該類機型定位銷兩邊的L鍵時，兩側(cè)L鍵需同時進(jìn)行研磨、打入，并在缸體表面架表，表頭對轉(zhuǎn)子，監(jiān)視安裝時汽缸是否會發(fā)生偏移。并與安裝完成后對缸體的定位尺寸進(jìn)行復(fù)測（使用塞尺測量軸封間隙）。

表2　缸體重新定位后水平碰撞試驗結(jié)果

表3　高中壓缸垂直碰撞試驗結(jié)果

表3為高中壓合缸垂直碰撞試驗的測量結(jié)果，在測量垂直方向間隙時，安裝人員最初為了簡化試驗，并未按實際試驗步驟進(jìn)行操作，采用了單側(cè)垂直頂動缸體的方法分別測量調(diào)端與電端的間隙。由表3中單側(cè)頂缸測量結(jié)果可知，通過該種方法測得的垂直方向間隙值明顯偏高于設(shè)計值，不符合設(shè)計要求，如果該測量結(jié)果無誤則表明垂直方向的徑向間隙較大，徑向通流間隙較大將會直接影響汽機的級效率。為查明偏差值較大的原因，后重新采用四角平行頂缸方式進(jìn)行復(fù)測，由表3實測結(jié)果可知，通過平行頂缸測得的結(jié)果在設(shè)計范圍內(nèi)，進(jìn)而驗證了單側(cè)頂缸測量值超標(biāo)為試驗方法錯誤所致，試驗方法的主要錯誤為由于反映缸體位移的百分表架設(shè)在貓爪處，以電端為例，固定調(diào)端單獨頂起電端，此時的測量結(jié)果D將必然高于平行頂動的測量結(jié)果d（見圖5），因而出現(xiàn)了實測值遠(yuǎn)高于設(shè)計值的情況。

圖5　垂直頂缸偏差原理圖

4　結(jié)束語

汽輪機缸體碰撞試驗是汽輪機安裝及日后檢修必不可少的過程，可以有效、直觀地了解缸體內(nèi)動、靜部件的最小間隙，通過加以調(diào)整以保證機組安全可靠運行。本文結(jié)合了國信協(xié)聯(lián)電廠汽機碰撞試驗的實際過程，詳細(xì)闡述了碰缸試驗的步驟，并對實際試驗過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析及總結(jié)，相信對同行是有益的參考。

參考文獻(xiàn)

［1］上海汽輪機廠工藝部.LZC139-13.2/1.4/555/550型聯(lián)合循環(huán)汽輪機.

［2］劉華生，洪欽，葉以有.華能玉環(huán)電廠1 000 MW超超臨界汽輪機缸體碰撞試驗探討［J］.電力建設(shè)，2007，28（6）:48-50.

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［4］孫晨杰.900 MW機組汽輪機碰缸工藝［J］.電力技術(shù)，2009，（5）:51-53.

［5］張胤，劉偉平.1 000 MW機組汽輪機碰缸工藝［J］.發(fā)電設(shè)備，2013，27（1）:47-50.

Discussion on Collision test of Guoxin Xielian Power Plant Steam Turbine Cylinder Block

Yin Lingxiao，Chen Weidong
（Jiangsu Hongyuan Electirc Power Construction Supervision Co.，Ltd.，Nanjing Jiangsu，210096）

Abstract:Based on Guoxin Xielian power plant's 2×400 MW grade gas turbine cogeneration project，this paper introduced the method and points paid attention to in the process of the steam turbine collision test.In addition，problems arised from the power plant test were analyzed and summarized.It provided a reference for the same type of units to carry out the collision test correctly.

Key words:steam turbine，rotor，cylinder block，collision test

中圖分類號：TK14

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1674-9987（2016）02-0072-04

DOI:10.13808/j.cnki.issn1674-9987.2016.02.017

作者簡介：尹凌霄（1989-），助理工程師，碩士研究生，畢業(yè)于東南大學(xué)工程及工程熱物理專業(yè)，現(xiàn)從事基建監(jiān)理工作。