AP1000汽輪機低壓缸總裝過程中的主要工藝和經驗總結

摘要：三門核電1號機組汽輪機是全球首臺AP1000核電汽輪機，其低壓缸在國內首次總裝。文章通過對三門核電1號機組汽輪機低壓缸總裝過程中的主要工藝進行分析，并對總裝過程中問題的處理措施及經驗進行總結，供后續AP1000核電項目參考借鑒。

關鍵詞：低壓缸；總裝過程；處理措施；經驗總結

中圖分類號：TK261 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）04-0113-03

三門核電1號機組汽輪機是全球首臺AP1000核電汽輪機，其低壓缸在國內首次總裝。3臺低壓缸均由哈爾濱汽輪機廠（以下簡稱“哈汽”）在哈電集團（秦皇島）重型裝備有限公司（以下簡稱“哈電重裝”）進行總裝。人員及配套工器具均由哈汽提供，3臺低壓缸總裝工藝相同，其中2#低壓缸為首臺在國內總裝的AP1000核電汽輪機低壓缸。本文通過對三門核電1號機組汽輪機2#低壓缸總裝過程中的主要工藝進行分析，并對總裝過程中問題的處理措施及經驗進行總結，供后續AP1000核電項目參考借鑒。

1 總裝過程中的主要工藝

當前所指的低壓缸總裝為內缸與內部套及轉子的裝配和TCCS測量調整。下面以1號機組汽輪機2#低壓缸為例，對總裝過程及主要工藝介紹如下：

1.1 低壓內缸下半就位于總裝平臺

將低壓內缸下半四個貓爪全部通過螺栓和舌形墊圈安裝在下半缸體兩側的支撐上，用行車翻轉低壓內缸下半，并在總裝坑位兩側各放上兩個貓爪支撐。用行車將翻轉好的低壓內缸下半抬吊到總裝坑位上方，將貓爪落在總裝坑位兩側的四個貓爪支撐上。用機床調整墊鐵和墊片調整下半內缸水平。然后，清理內缸下半水平中分面。

1.2 各內部套依次裝入低壓內缸并找中及TCCS初步軸向通流間隙測量

將內缸下半上的軸向和徑向銷安裝好，并將各內部套下半上需要裝固定激光接收器的工裝的汽封弧段用塞緊竹條（竹筷）頂住，防止汽封圈退縮造成誤差，并將工裝安裝在汽封弧段上，然后將各內部套下半依次裝入低壓內缸并找中，并使用量塊測量內部套背弧，通過修磨徑向定位銷將背弧調整到設計公差允許范圍內。

TCCS初步測量軸向通流間隙工作，采用較為先進的6維激光測量儀，固定激光發射器，利用移動激光接收器來定位測量。軸向通流間隙測量是在無轉子開缸狀態下對已完成隔板套、隔板及汽封等零部件裝配，且未裝配內外汽封體的下半汽缸進行測量。固定激光發射器位于汽缸調端外側，激光頭高于汽缸水平中分面。建立笛卡爾坐標系，對調端各級隔板的內環出汽側端面進行采點，對電端各級隔板的內環進汽側端面進行采點，分別擬合成各級隔板內環端面平面，平面中心的X坐標值為各級隔板內環坐標。根據各級隔板的機加尺寸記錄換算出各級隔板內外環進出汽側端面的坐標值。根據轉子尺寸記錄（三菱提供），計算出轉子各級葉片進出汽側端面到調端一級圍帶進汽側端面的距離。將初始坐標系沿X軸平移至調端一級隔板內環出汽側平面處，軸向初步測量完成。

用SE-505汽輪機專用清洗劑對內部套和內缸中分面螺栓和螺栓孔進行清理。將內部套和內缸中分面螺栓緊到下半內部套和內缸下半上，并將TCCS測量導軌就位于汽缸中心線上。上半內缸也要進行內部套背弧測量，并通過修磨定位銷將背弧調整到設計公差允許范圍內，同下半內缸背弧調整，而且上下半內部套背弧的測量值也要滿足裝配要求。測量調整好后，先將各內部套上半上需要裝工裝的汽封弧段用塞緊竹條（竹筷）頂住，并將工裝安裝在汽封弧段上，再將上半內部套依次裝入低壓內缸。

1.3 各部套水平中分面間隙檢查及TCCS初步徑向通流間隙測量

用氣動扳手緊上下半內部套中分面螺栓，并用塞尺對各部套水平中分面間隙進行檢查，直到緊到滿足要求為止。扣低壓內缸上半前，在低壓內缸下半調端和電端底部用千斤頂將低壓內缸下半頂起，抵消低壓內缸下半的撓度變形，以便于扣低壓內缸上半。緊好后，翻轉低壓內缸上半，將其扣到低壓內缸下半上，用氣動扳手緊低壓內缸上下半中分面螺栓，并用塞尺對低壓內缸水平中分面間隙進行檢查，直到緊到滿足要求為止。

徑向通流間隙測量是在無轉子合缸狀態下對已完成隔板套、隔板及汽封等零部件裝配，且未裝配內外汽封體的下半汽缸進行測量。將TCCS激光接收器（即靶球）安裝在固定在各級汽封上的工裝上（電調端分開測量），每級汽封固定1圈汽封齒，每圈固定天、地、左、右四個點。合缸后，將激光頭固定到導軌上。測量完一端后，再將TCCS激光接收器（即靶球）固定到另一端進行測量。對內缸水平中分面（電調端）、各級固定的靶球、內缸電調端端面、內缸電調端內汽封槽內圓進行采點。在采點時要區分好組名，以便后續數據處理時能分別出各點的位置。在每次移動激光頭前后要重復測量轉站點，利用轉站功能使各測量點在同一個坐標系下。建立坐標系的方法詳見軸向通流尺寸測量的坐標系建立方法。

將各級測量點（每圈4點）分別擬合為汽封圓，查詢每級汽封圓上各點到其圓心的距離，分別記錄為RT（天）、RD（地）、RL（左）、RR（右）。根據在汽封裝配后利用深度千分尺測量的每級汽封弧段中各汽封齒高之間的關系，計算出各汽封齒的天、地、左、右半徑值及圓心坐標值。根據轉子尺寸記錄（三菱提供），將轉子的直徑及撓度值填入“低壓通流尺寸記錄及計算表格中”，表格將自動計算出間隙值。

1.4 根據測量結果計算和加工調整墊片及徑向銷并

安裝

根據測量結果計算和加工調整墊片、徑向銷、汽封齒及汽封圈背弧，并安裝到對應位置，準備進行TCCS復測通流間隙。

1.5 裝配調整襯墊及徑向銷后進行TCCS復測通流間隙

測量方法同初步測量通流間隙，再根據測量結果計算和加工內部套的調整墊片、徑向銷、汽封弧段汽封齒或者背弧，并安裝到對應位置，再進行復測，直到復測結果滿足要求為止。

TCCS復測合格后，測量1個上半內缸軸向定位銷的加工尺寸，得出加工數據后發送哈汽及時加工。加工完后，運回哈電重裝裝配，尺寸檢查滿足要求后，裝焊至上半內缸，尺寸檢查合格后，拆除上半內缸，測量2個進汽導流環定位銷的加工尺寸，得出加工數據后發送哈汽及時加工，加工完后，運回哈電重裝裝配，尺寸檢查滿足要求后，裝焊至進汽導流環上。endprint

1.6 測量低壓內缸撓度

低壓內缸撓度值只是作為落低壓轉子壓鉛絲實際測量通流的參考。測低壓內缸撓度前，將撓度測量工裝安裝在TCCS導軌上，將電子百分表指針壓下到讀數為5mm左右，將其讀數歸零，并將其裝在工裝下百分表支架上，讀數原則上要求調整為零。然后將百分表數據傳輸線連接好，并連接到電腦上，通過按動接線盒上的數據采集按鈕，使用電子表格對撓度測量值進行記錄。此次拆缸，低壓內缸下半底部不頂千斤頂，以測量低壓內缸撓度。首先對初始值進行測量讀數，然后依次松低壓內缸中分面螺栓、拆低壓內缸上半、松內部套螺栓、拆調端10級隔板上半、拆電端10級隔板上半、拆調端9級隔板上半、拆電端9級隔板上半、拆調端8級隔板上半、拆電端8級隔板上半、拆調端隔板套上半、拆電端隔板套上半、拆蒸汽室上半、拆進汽導流環上半，每拆一步，都對14個測點進行一次讀數，并做好記錄。低壓內缸撓度等于各測點的初始值與全部上半內部套拆除后各測點對應值的差值。

1.7 落轉子壓鉛絲測量通流（多個角度）

在內缸下半調端和電端底部設置2個30-60噸的千斤頂，壓力設置好后，鎖緊千斤頂上自鎖螺母。內缸下半四處貓爪支撐用壓板固定。為保持落轉子壓鉛絲前內部套狀態的穩定性，在拆除上半內部套之前需要將所有內部套下半使用專用固定工具（隨機工具）進行固定，末級隔板專用固定工具的安裝在內缸與工藝軸承找中完畢后，上下半重新合并把緊狀態下進行安裝。

在低壓內缸電調端放置工藝軸承的位置布置好平面千斤頂，將工藝軸承吊放在千斤頂上，調整好軸向位置。軸承中心線距離8500mm，軸承在內缸兩側對稱布置；在工藝軸承兩端布置好鋼絲支架，設置好鋼絲；測量鋼絲與內缸同心，要求：a-b=0.52，c=（a+b）/2，電調端偏差方向一致，允差0.03，吊走末級隔板后測量；調整工藝軸承與鋼絲同心，要求：a=b，c=（a+b）/2-0.7-1.0，電調端偏差方向一致，允差0.03（0.7為軸承與轉子軸頸間隙，1.0為轉子抬高量設置）。

所有鋪設鉛絲的位置，汽封弧段要用塞緊竹條（竹筷）頂住。鉛絲的粗度要求是測量處設計間隙值的1.5倍。鉛絲測量順序：將開包裝箱后轉子的實際位置作為轉子的180度位置，做好標記，在此位置只進行底部鉛絲測量。按照第一次測量時轉子的位置標記將轉子旋轉180度，作為轉子0度位置，做好標記，在此位置先進行底部鉛絲測量。將轉子按K尺寸就位，即調端第一級隔板外環出汽側端面到轉子第一級圍帶進汽側端面的尺寸（右側K=23.00±0.0，左側K=23.00±0.2），進行軸向及左右間隙測量。將轉子調整到每一級前后軸向間隙相等的位置，進行頂部鉛絲測量。

1.8 解體清理和油漆發貨

解體低壓缸，拆除內缸及內部套的中分面螺栓，并將內部套從內缸中拆除，進行清理。解體清理過程中還有支撐鍵鉆孔（有20個左右，加工難度相對較大，使用數控鏜床加工）、處理低壓內缸下半上擰緊到位后咬死無法取出的27個螺栓以及2個拆除過程咬死的螺栓、3個定位銷焊后探傷等工序。用505汽輪機專用清洗劑進行清理，并用日本100E防銹漆防銹。

最后，進行包裝前總檢查，經各方確認檢查合格后進行包裝工作。包裝工作完成后，通過船只從哈電重裝碼頭裝船運往三門核電現場。

2 總裝過程中的問題

2.1 1號機組汽輪機2#低壓內缸中分面螺栓咬死的問題

1號機組汽輪機2#低壓內缸在總裝裝配后，發現下半內缸中分面有27個螺栓擰緊到位后咬死無法取出；另有兩個螺栓在拆除過程中咬死，鉆孔破壞取出后已無法使用。

2.2 1號機組汽輪機低壓缸TCCS測量中的問題

1號機組汽輪機2#低壓缸TCCS多次復測結果不理想，從TCCS初測到復測合格耗時近50天，通過反復加工調整汽封弧段、徑向銷等配件，共進行了4次測量，期間也對復測結果不理想的情況進行了多次討論溝通（原計劃僅需兩次測量耗時20天左右）。從中暴露出哈汽在總裝過程對技術方案準備明顯不足，對TCCS測量過程出現的困難預估不足，并且部分工作存在沒做到位的問題，如TCCS測量前汽封弧段塞緊竹條未頂緊到位、徑向銷加工尺寸超差和汽封弧段未修磨到位等。

3 處理措施及經驗總結

針對上述總裝過程中的問題，采用了如下措施進行處理，并對經驗進行了總結。

3.1 1號機組汽輪機2#低壓內缸中分面螺栓咬死的處理措施及經驗總結

經請示原設計方三菱重工批準，哈汽將27個螺栓擰緊到位后咬死無法取出的下半內缸帶中分面螺栓發貨并做好了記錄；拆除過程中咬死并損壞的兩個螺栓，檢查并確認螺栓孔無損壞后進行了螺栓更換。

螺栓咬死是螺栓緊固工作中經常遇到的問題，可以說是一個常規問題。因為后續安裝、運行、檢修過程中分面螺栓在正常情況下可不用取出，所以螺栓擰緊到位后咬死無法取出的下半內缸就可以按照帶中分面螺栓發貨。2#低壓內缸在總裝裝配過程中出現如此多的螺栓咬死也是與制造單位工作人員的工作細致程度及螺栓防咬工作做的不到位有很大的關系，鑒于此三菱也給出了部分防咬死處理的措施。1#和3#低壓內缸在總裝裝配后，也同樣分別發現下半內缸中分面有6個和5個螺栓擰緊到位后咬死無法取出，但與2#低壓內缸相比，咬死的螺栓數量已減少了很多，也是吸取2#低壓內缸經驗的結果。

3.2 1號機組汽輪機低壓缸TCCS測量中的問題的處理措施及經驗總結

鑒于1號機組汽輪機2#低壓缸TCCS多次復測結果不理想，后續就注意優化了TCCS測量過程和加工調整，對于初測后如何合理評估徑向銷、墊片及汽封弧段的加工量給予妥善考慮（如充分利用間隙公差范圍，處理間隙數值按照公差的中差來計算）；對于按照TCCS初測后需要調整的徑向銷、墊片及汽封弧段加工過程需要更加嚴格的檢查，安排專檢人員制定專用表格實施和記錄，避免出現加工超差或者回裝錯位等人為失誤問題的產生；加強TCCS測量前工裝及汽封弧段塞緊竹條的反復細致檢查，避免測量過程出現松動導致測量偏差。后續汽缸TCCS測量過程得到了良好控制。

4 結語

全球首臺AP1000核電汽輪機低壓缸，在國內首次總裝，總裝過程比較復雜，總裝工藝比較先進，遇到的問題比較典型，值得對總裝過程中問題的處理措施及經驗進行總結，供后續AP1000核電項目參考借鑒，以避免同類問題再次發生，保證總裝質量，控制總裝進度，提高總裝效率，促進后續AP1000核電項目又好又快又安全建設。

作者簡介：張海龍（1986—）男，吉林人，三門核電有限公司助理工程師，研究方向：汽輪機設計技術管理。endprint