陽江核電CPR1000汽輪機負(fù)荷分配技術(shù)的研究

摘 要：汽輪機負(fù)荷分配作為汽輪機安裝工序中一道很重要的安裝工作，它不僅工藝細(xì)節(jié)復(fù)雜，而且質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)也很高，整個汽輪機的負(fù)荷分配工作涉及低壓缸的負(fù)荷分配和高壓缸的負(fù)荷分配。本文著重介紹陽江核電3、4號機汽輪機的負(fù)荷分配技術(shù)，該技術(shù)在實際工程中是切實可行的，可作為其它CPR1000核電站汽輪機負(fù)荷分配技術(shù)的參考。

關(guān)鍵詞：汽輪機；低壓缸；高壓缸；負(fù)荷分配；貓爪

1 概述

陽江核電3、4號汽輪機采用的是Siemens（西門子）技術(shù)、上汽廠生產(chǎn)的單軸、三缸、凝汽式半速機。汽輪機有1個高壓缸（HP缸）和2個低壓缸（LP1、LP2缸），共三個汽缸。低壓缸由內(nèi)缸和外缸組成，設(shè)計為雙流布置2×10級，汽輪機3個轉(zhuǎn)子的6個軸承（1～6號軸承）安裝在4個落地軸承座（1～4號軸承座）內(nèi)，高壓轉(zhuǎn)子后端的2號軸承是“支承-推力聯(lián)合軸承”，高壓缸整體通過前、后端的貓爪結(jié)構(gòu)坐落在4個固定在基礎(chǔ)上的高壓缸臺板上，高壓缸后端貓爪是軸向熱脹冷縮的“死點”，前端可以在臺板上的耐磨低摩擦合金板上滑動。低壓外缸由4個臺板支承，內(nèi)缸坐落在外缸的鋼結(jié)構(gòu)上，低壓缸外缸與凝汽器剛性連接，凝汽器由底部的彈簧基架支承，高壓缸和低壓外缸由各自的臺板支承，4個落地軸承座直接落在基礎(chǔ)上。

2 負(fù)荷分配技術(shù)

2.1 低壓缸負(fù)荷分配

低壓內(nèi)缸分為低壓內(nèi)內(nèi)缸和外內(nèi)缸，內(nèi)內(nèi)缸和外內(nèi)缸都在水平中分面分為兩半。低壓內(nèi)內(nèi)缸通過水平法蘭上的凸臺支撐于外內(nèi)缸水平中分面上，其軸向死點位于調(diào)閥端支撐點，低壓內(nèi)內(nèi)缸的橫向?qū)χ袆t通過導(dǎo)向螺栓保證。低壓外內(nèi)缸由兩側(cè)的支撐梁支撐于低壓外缸下半。低壓內(nèi)缸軸向死點位于調(diào)閥端支撐梁上。低壓外內(nèi)缸的橫向?qū)χ型ㄟ^汽缸下半的對中裝置保證。低壓外內(nèi)缸上有三級靜葉，由螺栓固定在外內(nèi)缸上。排汽導(dǎo)流環(huán)固定在外內(nèi)缸上。

對低壓內(nèi)缸做負(fù)荷分配時，應(yīng)先通過調(diào)整單個貓爪下的兩組墊片厚度使每個貓爪下的兩組貓爪墊片負(fù)荷均衡，再通過調(diào)整汽缸同一端左右兩側(cè)貓爪下的墊片厚度（左右側(cè)墊片總厚度保持不變）使內(nèi)缸左右兩側(cè)貓爪負(fù)荷分配均衡。在符合分配時，不允許轉(zhuǎn)子和靜子之間的最小徑向間隙處接觸，調(diào)整時，需要在汽缸和轉(zhuǎn)子之間架表進(jìn)行監(jiān)測。

2.1.1 單個貓爪下兩組貓爪墊片的負(fù)荷分配

（1）于單個貓爪的兩端，各架一個百分表并使其讀數(shù)歸零，貓爪底部中間放置帶壓力表的液壓千斤頂；（2）用液壓千斤頂頂起貓爪至任一百分表讀數(shù)達(dá)到0.30mm，比較兩百分表讀數(shù)，記錄數(shù)據(jù)，判斷貓爪傾斜趨勢，將液壓千斤頂泄壓，百分表讀數(shù)應(yīng)歸零；（3）將液壓千斤頂移至貓爪底部一端（應(yīng)盡量靠近邊緣），頂起貓爪至該端靠表讀數(shù)恰好達(dá)到0.30mm，并記錄下此時液壓千斤頂?shù)挠蛪鹤x數(shù)，將液壓千斤頂泄壓，靠表讀數(shù)應(yīng)回零；按照同樣的方法記錄貓爪另一端的數(shù)據(jù)；（4）比較兩次的油壓讀數(shù)，根據(jù)差值估算需要轉(zhuǎn)移的墊片厚度；（5）將液壓千斤頂移至貓爪底部中間，頂起貓爪至兩邊靠表均有讀數(shù)之后放緩頂起增量，同時嘗試抽動墊片組，墊片組能抽動時，停止頂動，完全抽出墊片組，根據(jù)估算得到的結(jié)果調(diào)整墊片后復(fù)裝各墊片組；（6）重復(fù)以上步驟，直至兩端油壓相等或轉(zhuǎn)移0.05mm墊片后油壓大小情況對調(diào)，則單個貓爪的負(fù)荷分配完成，按照上述辦法，依次對每個內(nèi)缸貓爪進(jìn)行單獨貓爪負(fù)荷分配。

2.1.2 內(nèi)缸整體負(fù)荷分配

每個內(nèi)缸貓爪都完成單貓爪負(fù)荷分配之后進(jìn)行內(nèi)缸整體負(fù)荷分配。

（1）在單個貓爪的兩端（調(diào)閥端、電機端）各布置一個靠表并使其讀數(shù)歸零，與該貓爪底部中間位置處放置一個帶壓力表的液壓千斤頂；（2）用液壓千斤頂頂起該貓爪至其上的任一靠表讀數(shù)恰好達(dá)到0.30mm，讀出此時液壓千斤頂油壓并記錄，將液壓千斤頂泄壓，靠表讀數(shù)應(yīng)歸零；（3）按照上述方法一次對每個內(nèi)缸貓爪進(jìn)行操作，得到4個貓爪對應(yīng)的4個油壓讀數(shù)；（4）以調(diào)閥端左右兩側(cè)貓爪的油壓讀數(shù)為一組，電機端左右兩側(cè)貓爪的油壓讀數(shù)為另外一組，分別比較同組內(nèi)兩個油壓讀數(shù)的大小，根據(jù)油壓差值估算同一組內(nèi)需要轉(zhuǎn)移的墊片厚度；（5）為調(diào)整貓爪墊片厚度，先用液壓千斤頂將貓爪頂起至其上的任一靠表讀數(shù)達(dá)到0.30mm，抽出該貓爪底部的兩組墊片組并根據(jù)估算得到的結(jié)果調(diào)整墊片厚度，然后復(fù)裝墊片組，最后將液壓千斤頂泄壓，觀察貓爪上的靠表讀數(shù)變化應(yīng)與墊片的調(diào)整厚度一至；（6）重復(fù)以上左右步驟，直至同一組左右兩側(cè)貓爪對應(yīng)的油壓相等或轉(zhuǎn)移0.05mm墊片后同一組左右兩側(cè)油壓大小情況對調(diào)則負(fù)荷分配完成。

2.2 高壓缸負(fù)荷分配

高壓汽缸為雙層缸結(jié)構(gòu)，分外缸和內(nèi)缸兩部分。汽缸為雙流對稱結(jié)構(gòu)，能較好的平衡軸向推力。汽缸在水平中分面處分為上、下兩半，用螺栓緊固，內(nèi)缸支撐在外缸下半水平中分面法蘭內(nèi)側(cè)的凸臺上，通過墊片來調(diào)整內(nèi)缸在垂直向和水平向的位置。高壓缸前后兩端的“貓爪”分別支承于前軸承座及#2軸承座兩側(cè)臺板上?！柏堊Α迸c臺板用螺栓相連接，并留有適當(dāng)間隙使它能自由脹縮。高壓缸的軸向死點位于電機端。高壓外缸下半設(shè)有定位裝置，做橫向定位，允許高壓缸沿軸向向調(diào)閥端膨脹。

高壓缸負(fù)荷分配時汽缸各貓爪上的負(fù)荷須盡可能相同，因此，須確定每個貓爪上的負(fù)荷。同時在執(zhí)行負(fù)荷分配操作時，不允許轉(zhuǎn)子和靜子之間的最小徑向間隙處接觸。為此，可通過裝在汽缸和轉(zhuǎn)子之間的靠表進(jìn)行監(jiān)測。

汽缸貓爪的負(fù)荷分配按以下的步驟進(jìn)行：

（1）將磁吸底座的靠表吸在臺板上，監(jiān)測汽缸貓爪的抬高量。（2）將帶壓力表的液壓千斤頂放置就位（按圖紙要求）。（3）用液壓千斤頂將汽缸抬高0.10mm，同時用靠表監(jiān)測。（4）讀出并記錄液壓千斤頂上壓力表的讀數(shù)。（5）將汽缸貓爪慢慢落到貓爪墊片上。在4 個汽缸貓爪上重復(fù)以上步驟，然后把左邊記錄下來的數(shù)據(jù)和右邊記錄下來的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。為修正偏差，交換汽缸前貓爪（左側(cè)+右側(cè)）的墊片，或交換汽缸后貓爪（左側(cè)+右側(cè)）的墊片。當(dāng)從負(fù)荷較大一側(cè)的貓爪下的墊片組里取出0.05mm墊片墊入另一側(cè)時，原來負(fù)荷較大的一側(cè)變成負(fù)荷較小，就可認(rèn)為貓爪負(fù)荷已均衡。

注意：僅交換前貓爪（或后貓爪）左右側(cè)的墊片，前貓爪（或后貓爪）左右側(cè)墊片的總高度必須保持不變。

（1）安放液壓千斤頂。（2）將帶磁吸底座的靠表吸在臺板上，監(jiān)測汽缸貓爪抬高量。（3）用液壓千斤頂將汽缸貓爪抬高0.3mm，同時擰緊頂缸螺栓以防止汽缸落下。（4）拔出帶滑塊的貓爪墊片組，修改墊片組厚度使之達(dá)到計算值。（5）檢查汽缸貓爪支撐面是否清潔，然后重新裝入帶滑塊貓爪墊片組。（6）擰松頂缸螺栓。（7）液壓千斤頂卸壓，然后將靠表上的讀數(shù)與計算出的預(yù)期值相比較。

注意：在汽缸兩端（汽機端和電機端）所有其它汽缸支撐貓爪上按相同的順序重復(fù)上述步驟，確定并記錄每個支撐貓爪墊片組的厚度，所有的偏差修正好后，須重新進(jìn)行測量，同時所有的汽輪機找中工作都完成后，再配準(zhǔn)并裝入最終的產(chǎn)品貓爪墊片組。

3 結(jié)束語

汽輪機的各軸承座落地，通過螺栓與基礎(chǔ)固定。各轉(zhuǎn)子均為雙軸承支撐，其中高壓后軸承為推力及徑向聯(lián)合軸承，整個軸系以此為死點向兩端膨脹。各低壓缸通過外缸下半側(cè)板上的支架支撐在運轉(zhuǎn)平臺上。支撐位置位于低壓外缸下半的四個貓爪上。兩個低壓外缸分別以調(diào)閥端貓爪為死點，允許汽缸向電端膨脹。負(fù)荷分配作為汽輪機安裝過程中的一道很重要的安裝工序，其安裝質(zhì)量對后續(xù)汽輪機的安全運行起到了至關(guān)重要的作用，文章所涉及的負(fù)荷分配技術(shù)可以為后續(xù)的CPR1000機組的汽輪機負(fù)荷分配提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

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