1 000 MW核電機組HD1080A型汽輪機安裝技術

單宏威，韓劍波，朱浩

(浙江省火電建設公司，杭州市 310016)

0 引言

秦山核電站一期擴建工程——方家山核電站工程由中國核電集團投資并規劃建設，安裝2臺1 000 MW級三環路壓水堆核電機組，廠址位于秦山核電站一期工程(1×300 MW)的西側區域。方家山核電站的二代改進型壓水堆核電機組采用國際上較為先進的、成熟的，源自法國Alstom公司的核電技術。汽輪機由東方汽輪機有限公司制造(引進Alstom公司技術)，型號為HD 1080A，工作轉速為1 500 r/min，結構形式為單軸三缸四排汽、沖動凝汽式、中間汽水分離二級再熱。該汽輪機由1個高/中壓轉子、2個低壓轉子通過剛性聯軸器組成軸系。高、中壓缸共13級通流，無噴嘴結構，在汽缸的前、后兩端及高、中壓缸間共設3個汽封體。低壓缸采用雙分流結構，正反5級通流。蒸汽在高壓缸膨脹做功后，被送往汽水分離再熱器除濕、加熱，進入中壓缸、低壓缸繼續膨脹做功，乏汽向下垂直排入凝汽器［1-2］。

本文論述該工程汽輪機的結構特點，并據此探討該汽輪機的安裝技術。

1 Alstom汽輪機結構特點

東方汽輪機廠引進法國Alstom技術生產的HD1080A型核電半轉速汽輪機(下稱Alstom汽輪機)的結構如圖1所示。

圖1 方家山核電站汽輪機結構Fig.1 Turbine structure in Fangjiashan Nuclear Power Plant

Alstom汽輪機臺板、軸承座、汽缸、軸瓦、通流構件、轉子等部件的結構都與以往汽輪機有本質不同，因此徹底顛覆了以往汽輪機的安裝理念。某些部件的結構與上海汽輪機廠引進德國Siemens公司技術生產的1 000 MW超超臨界全轉速汽輪機有相近之處，如低壓外缸與內缸無關聯，僅為凝汽器殼體的延伸;轉子靠背輪外圓對中無要求;軸承座無臺板;支撐瓦無瓦枕等，但許多結構還是有很大差異。Alstom汽輪機的特點［1-3］為:

(1)低壓內缸無貓爪(內缸和軸承座為一體);低壓缸進汽口設計在下內缸兩側，對稱進汽;低壓外缸為凝汽器外殼的延伸部分，見圖2;低壓外缸和凝汽器的連接在內缸扣缸后進行。

圖2 方家山核電站汽輪機低壓缸及軸承座Fig.2 Low pressure cylinder and bearing seat of turbine in Fangjiashan Nuclear Power Plant

(2)整臺汽輪機未設計臺板;軸承座由可調球面自位型墊鐵支撐，軸承座無需二次灌漿，依靠地腳螺栓和滑銷系統與基礎連成一體，使缸體沿設計方向自由膨脹。

(3)高、中壓缸與低壓缸之間無推拉裝置，獨立膨脹;軸系膨脹死點位于2號軸承座。

(4)主汽門及高壓調節門為一體，共4個，對稱于高、中壓缸布置，采用三支撐方式就位;4個中壓聯合門及中壓調節門對稱于高、中壓缸布置，由中壓蝶閥支撐架支撐。

(5)盤車裝置設計在前箱內，盤車電機通過SSS離合器實現與轉子的連接和分離，見圖3。

(6)1～8號瓦采用“三瓦塊可傾瓦”結構，設置頂軸油系統;轉子安裝需要投用頂軸油系統，此時頂軸油系統沖洗應基本結束。

(7)高、中、低壓缸徑向通流間隙環上下、左右不同心，高、中壓缸左側比右側大0.20 mm，上側比下側大0.60 mm;低壓缸左側比右側大0.30 mm，上側比下側大1.50 mm。

圖3 方家山核電站汽輪機前軸承座及盤車裝置Fig.3 Front bearing seat and barring gear of turbine in Fangjiashan Nuclear Power Plant

(8)高/中、低壓轉子中心(靠背輪)外圓偏差≤0.03 mm，張口偏差≤0.02 mm;各軸瓦冷、熱態載荷基本一致。

(9)高、中壓缸貓爪負荷分配除了在合缸找中心結束(記錄半、合缸2種狀態下的徑向通流變化，并繪制曲線)后進行外，還需在扣缸后再進行5～7次負荷分配。

(10)汽輪發電機基礎采用隔振式彈簧基礎，以彌補基礎的不均勻沉降對汽輪機中心的影響，見圖4。

圖4 方家山核電站汽輪機隔振式彈簧基礎Fig.4 Vibration isolation type spring foundation of turbine in Fangjiashan Nuclear Power Plant

2 Alstom汽輪機安裝技術

基于上述特點，相對于常規安裝技術，對Alstom汽輪機的安裝工藝及工序進行調整［4-6］。

2.1 安裝工藝調整

(1)高、中壓缸軸承座安裝前無臺板安裝工序。

(2)低壓外下缸安裝不用拉鋼絲找中心，缸體中分面水平度無要求，但2個半水平面高差應≤0.02 mm。

(3)高、中壓缸與低壓缸的安裝需同步進行，整個軸系以LP2軸為基準調整。

(4)增加低壓缸柔性密封環(位于內、外缸之間，用于真空密封且能承受內、外缸熱態相對位移)安裝工序。

(5)轉子軸頸需測量圓柱度、橢圓度;靠背輪需測量瓢偏度、晃動度;轉子安裝前增加投用頂軸油系統的要求［4，7-8］。

(6)確定高、中、低壓缸徑向通流間隙環上下、左右偏心測量方法，并就高、中、低壓缸不同結構，確定通流間隙調整方法。

(7) 低壓內缸不進行負荷分配［4，7-8］。

(8)增加高、中壓缸扣缸后5～7次負荷分配工序，確定測力計法施工步驟及負荷分配新標準。

(9)確定90°方向三支撐調整塊徑向軸瓦上下、左右調整方法。

(10)確定隔振器釋放前的要求及釋放方法，確定隔振基礎對軸系中心的影響。

(11)確定新型盤車裝置安裝方法及控制數據。

2.2 施工工序

調整后的Alstom汽輪機施工工序如圖5所示。

3 Alstom汽輪機安裝關鍵工藝

3.1 高、中壓缸徑向通流間隙測量及調整

(1)按高壓側末級葉片根部與外缸的間隙為16.9 mm，進行高/中壓轉子的軸向定位。

(2)在外缸、隔板套與轉子居中的情況下，用壓鉛絲或壓膠布的方法測取徑向通流總間隙。高、中壓缸徑向通流間隙環偏心度要求:轉子頂部徑向間隙比底部大0.6 mm，左側徑向間隙比右側大0.2 mm。

(3)當徑向通流總間隙合格后，按設計偏心度要求調整外缸及隔板套。高、中壓缸上抬0.30 mm，左移0.10 mm，此時即為最終通流狀態。

3.2 低壓缸徑向通流間隙測量及調整

(1)對于LP1轉子，按照調節端三級隔板靜葉頂部出汽邊到轉子三級動葉進汽邊根部軸向間隙為13.5 mm，進行轉子軸向定位;對于LP2轉子，按照調節端三級隔板靜葉頂部出汽邊到轉子三級動葉進汽邊根部軸向間隙為19.6 mm，進行轉子軸向定位。

(2)在內缸、隔板套與轉子居中的情況下，用壓鉛絲或壓膠布的方法測取徑向通流總間隙。低壓缸徑向通流間隙環偏心度要求:轉子頂部間隙比底部大1.5 mm，左側間隙比右側大0.3 mm。

(3)當徑向通流總間隙合格后，再按設計偏心度要求調整，即將低壓轉子下放 0.75 mm，右移0.15 mm，此時即為最終通流狀態。

3.3 轉子找中心

該機組轉子找中心［4-6］分為徑向通流間隙調整前找中心、扣缸后找中心、隔振器釋放前找中心和靠背輪連接前找中心4次。因低壓缸徑向通流間隙偏心度調整時需要移動LP1、LP2轉子，所以轉子中心必須考慮徑向通流間隙數據，第1、4次找中心尤為重要。

圖5 Alstom汽輪機施工工序Fig.5 Construction process of Alstom turbine

按外圓偏差≤0.03 mm、張口偏差≤0.02 mm的要求，對軸系進行第1次找中心。考慮到LP1、LP2轉子在徑向通流總間隙測量后還要根據偏心度要求調整，故第1次找中心時應考慮該低壓缸徑向間隙偏差，調整后的轉子中心應符合下述要求。

(1)發電機轉子與 LP2轉子:LP2轉子偏左0.15 mm，偏高0.75 mm;

(2)LP1轉子與LP2轉子:LP2轉子偏左0 mm，偏高0 mm;

(3)高/中壓轉子與 LP1轉子:LP1轉子偏左0.15 mm，偏高0.75 mm。

3.4 隔振器釋放要求

彈簧隔振器在釋放前應考慮以下因素［1-3］:

(1)將基礎平臺上的材料、構件等額外載荷和建筑垃圾全部清理干凈，以減小測量誤差，檢查并清理阻礙基礎自由平衡的約束物;

(2)汽輪發電機組整體安裝及找中心完成;

(3)汽輪機已扣大蓋，地腳螺栓已擰緊。

4 結語

在汽輪機設計、制造技術快速發展的背景下，汽輪機的安裝技術，包括安裝程序和工藝應適應形勢，求進求變。基于汽輪機設計、結構以及運行原理，優化、創新安裝技術，實現安裝模式的變革，是目前施工企業的頭等大事。本文介紹了Alstom汽輪機安裝技術，目的是拋磚引玉，希望施工企業重視安裝革新，使安裝技術與設計、制造技術相匹配。

［1］東方汽輪機有限公司.HD1080A型汽輪機安裝圖說明［R］.德陽:東方汽輪機有限公司，2012.

［2］東方汽輪機有限公司.汽機通用安裝指導書［G］.德陽:東方汽輪機有限公司，2011.

［3］東方汽輪機有限公司.HD1080A型核電半轉速汽機高中壓模塊、汽機低壓模塊、軸承箱安裝指導書［G］.德陽:東方汽輪機有限公司，2011.

［4］蘇云堤.汽輪機本體安裝［M］.北京:中國電力出版社，2008.

［5］DL 5011—1992電力建設施工及驗收技術規范:汽輪機機組篇［S］.

［6］DL/T 5210.3—2009電力建設施工質量驗收及評價規程［S］.

［7］郭延秋.大型火電機組檢修實用技術叢書:汽輪機分冊［M］.北京:中國電力出版社，2003.

［8］胡代舜.大型汽輪機事故及預防［J］.電力安全技術，1999(2):22-26.