1 000 MW汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子對輪晃度超差檢修方法淺析

逯穆達(dá)，鄭笑丹

(上海汽輪機(jī)廠有限公司，上海 200240)

某電廠1號汽輪發(fā)電機(jī)組為1 000 MW等級超超臨界、 二次再熱、 五缸四排汽抽汽凝汽式汽輪機(jī)。機(jī)組軸系由超高壓轉(zhuǎn)子、高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、低壓1號轉(zhuǎn)子、低壓2 號轉(zhuǎn)子、 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子及勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子連接組成。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子采用單軸承支撐方式，各轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器螺栓剛性連接。

在1號機(jī)組安裝過程中，機(jī)組的低壓-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子對輪在正常連接后，出現(xiàn)了晃度超差的問題。本文針對該問題，通過現(xiàn)場排查并結(jié)合實(shí)踐，提出一種用于檢測轉(zhuǎn)子對輪晃度超差的工藝方案，確定了轉(zhuǎn)子晃度超差的原因，保證了轉(zhuǎn)子安裝的順利完成及機(jī)組后續(xù)的平穩(wěn)運(yùn)行。

1 瓢偏與晃度的測量方法

1.1 瓢偏的測量

在進(jìn)行轉(zhuǎn)子瓢偏測量時，從軸承座中分面引出2個百分表(百分表A和百分表B)接至聯(lián)軸器端面(百分表底部吸牢，防止滑移)，百分表表?xiàng)U布置時，應(yīng)垂直于被測轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器端面，靠表的表針盡可能靠近轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器外圓的邊緣。測量瓢偏時輪盤分度如圖1所示。聯(lián)軸器端面做分度標(biāo)識。

圖1 測量瓢偏時輪盤分度

測量時緩慢盤動轉(zhuǎn)子。應(yīng)設(shè)置有效的防軸竄措施，防止轉(zhuǎn)子軸竄過大，影響測量結(jié)果。轉(zhuǎn)子每盤轉(zhuǎn)45°，記錄1次A、B百分表的讀數(shù)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動1圈以后，依據(jù)測量結(jié)果，計(jì)算2只百分表在每次對稱位置讀數(shù)中的差值[1]，最大差值減去最小差值再除以2就是該端面的瓢偏值。

某次轉(zhuǎn)子對輪晃度測量數(shù)據(jù)如表1所示。依據(jù)聯(lián)軸器分度標(biāo)識，計(jì)算出對稱位置兩靠表差值，即A-B的值，填入表中。可以看出，其中最大的A-B值是0.02，而最小的A-B值是-0.02，由此得到該次轉(zhuǎn)子端面的瓢偏值計(jì)算結(jié)果為：[0.02-(-0.02)]÷2=0.02。同時，可以判斷出位置2是高點(diǎn)，位置6是低點(diǎn)。

表1 某次瓢偏數(shù)據(jù)(單位：mm)

1.2 晃度的測量

將轉(zhuǎn)子被測面分成8份，按順序編號。

從軸承座水平中分面引出數(shù)只百分表，接至被測量的轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器外圓或軸頸外圓處(百分表底部吸牢，防止滑移)，靠表布置簡圖如圖2所示。百分表表?xiàng)U布置時，應(yīng)垂直于被測量的轉(zhuǎn)子對輪圓柱面的中心軸線，并對準(zhǔn)該中心軸線[2]，測量示意圖如圖3所示。在盤動轉(zhuǎn)子的同時，觀察百分表的讀數(shù)變化，盤轉(zhuǎn)子1圈以后，將測得的最大讀數(shù)減去最小讀數(shù)即為該外圓的晃度。

圖2 測量晃度時百分表的架設(shè)位置

圖3 晃度的測量

2 現(xiàn)場檢修方法

汽輪機(jī)軸系的連接示意如圖4所示，汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子示意如圖5所示。當(dāng)現(xiàn)場出現(xiàn)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子對輪超差的問題，應(yīng)當(dāng)先對對輪各項(xiàng)數(shù)據(jù)檢查復(fù)測，確定引起超差的原因，找出調(diào)整工作的指導(dǎo)依據(jù)。

圖4 汽輪機(jī)軸系的連接示意

圖5 汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子示意

本文主要以低壓2號轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接超差作為示例，對檢修方法做簡述說明。

2.1 確定對輪超差問題區(qū)域

針對出現(xiàn)超差問題的轉(zhuǎn)子對輪進(jìn)行標(biāo)記。首先，檢查轉(zhuǎn)子是否按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了找中。其次，檢查汽輪機(jī)聯(lián)軸器連接螺栓、轉(zhuǎn)子軸承等可能影響轉(zhuǎn)子晃度、同心度超差的零部件。再次，脫開低壓2號轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，將對輪圓周做等分對應(yīng)標(biāo)記。脫開轉(zhuǎn)子時，注意軸承的支撐方式，可準(zhǔn)備必要托架，防止砸傷汽缸。使低壓-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子對輪處于脫開未拉緊狀態(tài)，復(fù)核對輪張口值。若對輪張口值與設(shè)計(jì)要求不符，則需要根據(jù)軸系對中數(shù)據(jù)，改變和調(diào)整對應(yīng)轉(zhuǎn)子的支承軸瓦墊塊下墊片的厚度，以符合轉(zhuǎn)子軸系找中心的設(shè)計(jì)要求。

2.2 聯(lián)軸器螺栓稱重

聯(lián)軸器螺栓安裝前應(yīng)稱重。

螺栓應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)力矩規(guī)定值擰緊，各螺栓和螺母應(yīng)稱重配對，并盡量對稱布置和安裝。

螺栓連接時，對輪螺栓應(yīng)按照十字交叉法對稱裝入，每裝入對稱的2個螺栓后，必須測量1次對輪晃動，保證對輪晃度始終小于設(shè)計(jì)要求值。

2.3 現(xiàn)場檢測對輪間晃度和瓢偏值

應(yīng)在低壓-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子對輪處于脫開狀態(tài)，且聯(lián)軸器螺栓未拉緊狀態(tài)下，進(jìn)行數(shù)據(jù)測量。測量步驟如下：

1)對低壓2號轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的對輪晃度、各軸頸處晃度進(jìn)行檢測，分別記錄各組測量數(shù)據(jù)，標(biāo)明對輪晃度最大的位置。

2)使用外徑千分尺測量低壓2號轉(zhuǎn)子電機(jī)端對輪及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子對輪厚度。 測量時使用外徑千分尺測量，根據(jù)對輪厚度，可加標(biāo)準(zhǔn)量塊疊加測量，測量對應(yīng)各個螺孔處端面厚度。測量時，按對輪分度標(biāo)記分別測量并記錄汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子對輪厚度；篩選出對輪端面厚度最大值和對輪端面厚度測量最小值，并查找此2處數(shù)值所處的對輪分度位置；計(jì)算出汽輪機(jī)對輪厚度最大、最小值的讀數(shù)差值，同時對比二者在對輪的分度對應(yīng)位置。對輪厚度測量現(xiàn)場情況如圖6所示。

圖6 對輪厚度的測量

3)檢查單獨(dú)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子晃度、瓢偏是否合格。

4)上述步驟完成后，重新連接汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子對輪，連接后，檢查汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子對輪處晃度是否合格，用塞尺檢查連接面是否有間隙，其現(xiàn)場情況如圖7所示。確保轉(zhuǎn)子間緊密連接。

圖7 對輪接觸面的塞尺測量

5)檢查轉(zhuǎn)子對輪晃度是否合格。對輪晃度檢測現(xiàn)場情況如圖8所示。

圖8 轉(zhuǎn)子對輪晃度檢測

6)記錄安裝過程中轉(zhuǎn)子對輪處晃度測量結(jié)果。

7)如晃度不能滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)記錄晃度最大位置及超差值。脫開螺釘并更換一組聯(lián)軸器螺栓的位置，重新擰緊螺栓，擰緊順序按十字交叉法擰緊，查看轉(zhuǎn)子晃度是否變化。

8)通過2次記錄位置及轉(zhuǎn)子分度標(biāo)記，確定轉(zhuǎn)子上晃度最大位置和超差值。

9)根據(jù)轉(zhuǎn)子上晃度最大位置和瓢偏的差值，在轉(zhuǎn)子間對輪晃度最小處(晃度最大值相反處)試墊墊片，測試轉(zhuǎn)子晃度變化情況。在電廠修復(fù)過程中，通過在晃度最小處增加瓢偏差值厚度的墊片，十字交叉連接4顆臨時螺栓，螺栓拉緊，同時將4顆正式螺栓襯套脹緊(螺栓力矩未打)，測量晃度，低壓-發(fā)電機(jī)對輪晃度最大值已符合設(shè)計(jì)要求，轉(zhuǎn)子對輪晃度超差改善明顯，由此確定了轉(zhuǎn)子端面修正值及修正方位。

10)對修正以后的轉(zhuǎn)子對輪處重新進(jìn)行清潔。

11)連接汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，記錄安裝過程中的晃度測量結(jié)果。

2.4 其他注意事項(xiàng)及修復(fù)方法

在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子對輪晃度現(xiàn)場檢修時，還應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

1)應(yīng)單獨(dú)檢查發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子晃度、瓢偏是否合格；

2)低壓2號轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接時，應(yīng)先將相鄰轉(zhuǎn)子的安裝誤差消除；

3)現(xiàn)場檢修時，應(yīng)重點(diǎn)確定有問題的轉(zhuǎn)子對輪晃度的最大值與最小值的位置。

現(xiàn)場檢測、修復(fù)汽輪機(jī)晃度超差的工藝如下：

1)通過對轉(zhuǎn)子進(jìn)行找中、緊固聯(lián)軸器螺栓等方式調(diào)整后，晃度有改善的趨勢，應(yīng)先按施工要求對轉(zhuǎn)子對輪進(jìn)行安裝、復(fù)驗(yàn)及調(diào)整；

2) 根據(jù)轉(zhuǎn)子晃度最大位置和瓢偏差值，可嘗試在轉(zhuǎn)子間對輪晃度最小處(晃度最大值相反處)試墊墊片，測試轉(zhuǎn)子晃度是否有變化。

如晃度明顯變化并趨向于設(shè)計(jì)值，可視現(xiàn)場檢測情況，酌情對轉(zhuǎn)子晃度最大處部分的端面進(jìn)行修復(fù)。

2.5 合格標(biāo)準(zhǔn)

汽輪機(jī)對輪晃度的合格標(biāo)準(zhǔn)如下：

1)需要驗(yàn)收聯(lián)軸器張口、錯位值、軸系找中標(biāo)高值等，確保轉(zhuǎn)子最終的安裝符合設(shè)計(jì)要求。

2)轉(zhuǎn)子對輪晃度和瓢偏值均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié) 論

本文對汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子電機(jī)端晃度檢修方法進(jìn)行了梳理，通過準(zhǔn)確地測量和標(biāo)定晃度、瓢偏數(shù)值及方位，使技術(shù)人員能夠快速、準(zhǔn)確地判斷轉(zhuǎn)子晃度超標(biāo)對轉(zhuǎn)子找中的影響，有利于查找轉(zhuǎn)子晃度超差的真實(shí)原因，使技術(shù)人員能夠針對性地提出更為合適的現(xiàn)場解決方案[3]，防止出現(xiàn)轉(zhuǎn)子對輪安裝問題，影響機(jī)組運(yùn)行安全。