百萬千瓦級核電汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子安裝與調(diào)整控制探討

謝閱

浙江三門核電有限公司 浙江三門 317112

國內(nèi)某核電采用125萬千瓦級單軸、四缸六排汽的反動(dòng)式凝汽式汽輪機(jī)組。該核電汽輪機(jī)組與火電汽輪機(jī)相比，具有轉(zhuǎn)速低（半速機(jī)1500RPM）、運(yùn)行時(shí)蒸汽參數(shù)低（額定主蒸汽壓力5.38MPa，額定溫度）、流量大（額定主蒸汽流量6799T/h），轉(zhuǎn)子尺寸和重量大，末級葉片高（末級采用54”超長動(dòng)葉片）等特點(diǎn)。

1 百萬千瓦級核電汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子安裝和調(diào)整的問題

該型核電汽輪機(jī)組安裝基本要求是保證各個(gè)轉(zhuǎn)子中心線連接成一條光滑平順的曲線，其軸向和徑向位置滿足設(shè)計(jì)要求，各個(gè)支撐軸承標(biāo)高控制到位，進(jìn)而負(fù)荷分配均勻。轉(zhuǎn)子的徑向位置主要是通過調(diào)整支撐軸承的標(biāo)高來控制每個(gè)轉(zhuǎn)子的揚(yáng)度，其控制的內(nèi)容主要是轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器部位的偏心和高差。轉(zhuǎn)子的軸向位置主要是通過定位推力軸承，確定轉(zhuǎn)子間墊片進(jìn)而測量各個(gè)轉(zhuǎn)子在軸向的移動(dòng)量來確定，其主要控制內(nèi)容是推力軸承的安裝位置和各個(gè)轉(zhuǎn)子的軸向移動(dòng)量。百萬千瓦級核電汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子安裝和調(diào)整存在的問題如下：

1.1 拉鋼絲找中心存在的問題

汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)子安裝和調(diào)整的第一步是軸承箱和缸體找中心，傳統(tǒng)施工的方法是以軸承箱和缸體各洼窩精加工面為基準(zhǔn)，通過拉鋼絲模擬軸系的中心，并測量各洼窩與鋼絲左右下的間距來得到調(diào)整量，進(jìn)而對軸承箱和缸體上下左右方向進(jìn)行調(diào)節(jié)。但是，由于該型核電汽輪機(jī)組軸承箱和缸體尺寸較大，使用拉鋼絲法來調(diào)整機(jī)組軸承箱和缸體中心存在較大誤差。假設(shè)采用0.2—0.5mm的彈簧鋼絲進(jìn)行找中，經(jīng)過計(jì)算，在該型核電汽輪輪機(jī)組中心位置鋼絲擾度達(dá)到19.82mm。一般來說，測量過程中鋼絲的擾度，鋼絲的晃動(dòng)以及測量人員的操作對測量結(jié)果的影響很大。

1.2 汽輪機(jī)運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)子和缸體膨脹變化的影響

該型核電汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)汽缸和軸系都會(huì)發(fā)生較大的膨脹變化。轉(zhuǎn)子安裝時(shí)必須保證缸體與轉(zhuǎn)子軸向相對位置滿足要求，一方面可避免機(jī)組動(dòng)靜部件產(chǎn)生碰撞和摩擦，另一方面能夠保證轉(zhuǎn)子在軸向自由膨脹。在缸體與轉(zhuǎn)子徑向相對位置上，機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)軸系中心與汽缸中心應(yīng)該基本一致。由于本機(jī)組轉(zhuǎn)子是順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的，在支撐軸承油膜力的作用下，轉(zhuǎn)子有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢，因此，安裝期間缸體與轉(zhuǎn)子間左側(cè)的間隙應(yīng)設(shè)置得比右側(cè)間隙略大；同時(shí)，由于低壓缸上部進(jìn)汽下部出汽，上部汽缸的溫度要高于下部汽缸，此時(shí)整個(gè)機(jī)組會(huì)產(chǎn)生向上的熱變形，安裝期間缸體與轉(zhuǎn)子間上部的間隙應(yīng)設(shè)置得比下部間隙略大[1]。

1.3 工廠制造工藝改變對現(xiàn)場轉(zhuǎn)子安裝的影響

對于普通火電機(jī)組來說，為保證內(nèi)部套和轉(zhuǎn)子之間間隙滿足要求，缸體內(nèi)部套需要在現(xiàn)場進(jìn)行修配。該型核電汽輪機(jī)組內(nèi)部套在工廠制造過程中已采用TCCS測量（激光測通流）工藝，并且設(shè)備制造過程中已完成支撐墊片、偏心銷和汽封尺的尺寸調(diào)整修配?，F(xiàn)場安裝時(shí)只要保證內(nèi)缸相對于轉(zhuǎn)子的位置正確，內(nèi)部套相對于轉(zhuǎn)子的位置就是正確的。因此，采用何種方式確保汽輪機(jī)內(nèi)缸相對于轉(zhuǎn)子位置正確便成為轉(zhuǎn)子安裝的關(guān)鍵問題。

2 百萬千瓦級核電汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子安裝和調(diào)整方法

2.1 軸承箱和缸體采用真轉(zhuǎn)子找中心

由于測量過程中鋼絲的擾度，鋼絲的晃動(dòng)以及測量人員的操作對測量結(jié)果的影響很大，加之百萬千瓦級核電汽輪機(jī)組缸體及軸承箱尺寸較普通機(jī)組大得多，如再采用拉鋼絲找中心的方法，不僅測量難度大并且測量精度難以保證。因此，該核電工程在缸體和軸承箱找中時(shí)采用汽輪機(jī)真轉(zhuǎn)子進(jìn)行找中，即將轉(zhuǎn)子落入后，使用塞尺或內(nèi)徑千分尺測量各洼窩左間隙r1，右間隙r2，下部間隙r3，調(diào)整時(shí)只需保證：

r1=r2；

r3=（r1+r2）/2

采用真轉(zhuǎn)子找中心不用考慮鋼絲的擾度及轉(zhuǎn)子截面的擾度，方便了現(xiàn)場的調(diào)整。同時(shí)，由于轉(zhuǎn)子落入后洼窩與轉(zhuǎn)子的間隙較洼窩與鋼絲的間隙大大縮小，使得測量的方便性和精確性大大提高。

2.2 K值法準(zhǔn)確確定內(nèi)缸相對于轉(zhuǎn)子的軸向位置

該核電汽輪機(jī)組內(nèi)缸相對于轉(zhuǎn)子的軸向位置是通過“K”值來設(shè)定的。所謂K值，即調(diào)端第一級隔板外環(huán)到第一級動(dòng)葉圍帶間距離。為方便現(xiàn)場操作，一般事先制作與K值厚度相同的墊塊。具體的設(shè)置步驟如下：

（1）根據(jù)軸系對中圖設(shè)定各個(gè)轉(zhuǎn)子間的間隙；

（2）保證轉(zhuǎn)子不動(dòng)，軸向調(diào)整內(nèi)缸位置，直到能夠剛好將K值墊塊插入調(diào)端第一級隔板外環(huán)與第一級動(dòng)葉圍帶間，此時(shí)內(nèi)缸相對于轉(zhuǎn)子的軸向位置基本確定；

（3）測量軸承殼體端面到聯(lián)軸器端面的距離；

（4）經(jīng)過上述步驟，轉(zhuǎn)子與內(nèi)部套的軸向位置確定。轉(zhuǎn)子設(shè)置在K值位置后，分別向調(diào)端和電端推動(dòng)，測量最大移動(dòng)量并記錄接觸點(diǎn)位置。

2.3 空缸和實(shí)缸找正共同確定內(nèi)缸與轉(zhuǎn)子的徑向相對位置

該核電通過檢測第十級動(dòng)葉片相對于內(nèi)缸端部精加工面的位置可得出缸體相對于轉(zhuǎn)子的位置。具體方法是在第十級動(dòng)葉片上安裝固定百分表，百分表指針與內(nèi)缸端部精加工面相接觸。找正的方法是盤動(dòng)轉(zhuǎn)子，同時(shí)測量調(diào)端和電端每隔90°上下左右四個(gè)位置的內(nèi)缸端部精加工面外圓跳動(dòng)值，計(jì)算得出內(nèi)缸相對于轉(zhuǎn)子的徑向位置，然后通過調(diào)整內(nèi)缸下部的銷子和貓爪將低壓內(nèi)缸調(diào)整到位。

轉(zhuǎn)子與內(nèi)缸徑向相對位置的確定分為兩個(gè)階段，即空缸找正和實(shí)缸找正?？崭渍艺侵竷H就位內(nèi)缸而不放入內(nèi)部套時(shí)通過上述方法進(jìn)行找正，目的是初步調(diào)整好內(nèi)缸相對于轉(zhuǎn)子的位置。而實(shí)缸找正就是在內(nèi)缸和內(nèi)部套全部組裝完成后通過上述方法進(jìn)行找正，目的是將內(nèi)缸和內(nèi)部套相對于轉(zhuǎn)子的徑向位置精確調(diào)整到位。

3 結(jié)論

汽輪機(jī)組軸系安裝和調(diào)整時(shí)一項(xiàng)復(fù)雜而細(xì)致的工作，特別是核電大功率汽輪機(jī)組存在尺寸大，重量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，缸體變形量大和安裝工藝要求高等特點(diǎn)，軸系的安裝和調(diào)整更是汽輪機(jī)安裝過程中必須重點(diǎn)做好的工作。結(jié)合核電汽輪機(jī)組本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，該工程采用的真轉(zhuǎn)子找中心、K值法定位、空缸+實(shí)缸找正等方法，既方便現(xiàn)場施工，大大減少了工作量，又確保了軸系安裝質(zhì)量。對于后續(xù)核電汽輪機(jī)組的安裝具有很好的借鑒意義。