3號汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸向定位引出值變化原因分析

燕洪明，裴海峰

(華電濰坊發(fā)電有限公司，山東 濰坊 261204)

3號汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸向定位引出值變化原因分析

燕洪明，裴海峰

(華電濰坊發(fā)電有限公司，山東 濰坊 261204)

機(jī)組2012年大修，扣缸熱緊汽缸螺栓后，對高中壓轉(zhuǎn)子進(jìn)行最終軸向定位時(shí)，定位引出值與半缸時(shí)比較發(fā)生變化。針對高中壓轉(zhuǎn)子定位引出值發(fā)生變化的原因，提出如何選擇合理定位引出值測量位置，消除定位引出值變化的影響，總結(jié)軸系軸向正確定位的方法。

高中壓轉(zhuǎn)子;軸向定位引出值;轉(zhuǎn)子軸向定位

上海電氣集團(tuán)公司3號機(jī)是由上海汽輪機(jī)有限公司引進(jìn)美國西屋公司技術(shù)生產(chǎn)的，為超臨界、單軸、三缸、四排汽、中間再熱、凝汽式汽輪機(jī)，額定出力為670 MW，型號為N670/24.2/566(538)/566。具有運(yùn)行效率高、可靠性好的特點(diǎn)。汽輪發(fā)電機(jī)組總長約為38 m，汽輪機(jī)本體總長約為27 m，運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高為13.7 m。

1 缸結(jié)構(gòu)及滑銷系統(tǒng)

汽輪機(jī)本體由高中壓缸和2個(gè)低壓缸組成。前軸承采用落地結(jié)構(gòu)，其余軸承座與相關(guān)的低壓缸外缸組合為一體。汽輪機(jī)高中壓轉(zhuǎn)子和2根低壓轉(zhuǎn)子均為整體轉(zhuǎn)子，分別支撐于6個(gè)軸承上，其強(qiáng)度與剛性好，有利于快速啟動(dòng)。軸系轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器均采用剛性連接，其軸向位置由布置在低壓Ⅰ缸調(diào)閥端軸承箱內(nèi)的推力軸承定位，推力軸承為整個(gè)轉(zhuǎn)子軸系的“死點(diǎn)”。汽輪發(fā)電機(jī)組滑銷售系統(tǒng)由預(yù)埋在基礎(chǔ)內(nèi)的9塊固定板組成。低壓Ⅰ缸縱、橫向固定板中心線的交點(diǎn)為整個(gè)機(jī)組靜子部分的“死點(diǎn)”。所有臺板用地腳螺栓固定在基礎(chǔ)上，而軸承座和汽缸則自由擱放在臺板上，可以自由滑動(dòng)［1］。具體滑銷系統(tǒng)見圖1。

2 汽輪機(jī)軸系定位引出值與軸向定位

一般性大修，機(jī)組外下缸與軸承座間的中心梁、臺板和滑銷系統(tǒng)都不需要解體，汽缸和軸承箱間不會相互移動(dòng)，軸系的軸向定位只需對轉(zhuǎn)子軸向位置調(diào)整即可［2］。以高中壓轉(zhuǎn)子為例，先將1號、2號軸瓦下半部及高中壓缸下半部套裝入下缸，按高中壓轉(zhuǎn)子裝配圖，將高中壓轉(zhuǎn)子落入汽缸內(nèi)，按“K”值就位。高中壓轉(zhuǎn)子各通流間隙均為 K=7.27±0.13時(shí)的尺寸。“K”值的位置為從機(jī)頭向電機(jī)看高壓第一級的右側(cè)，見圖2。

圖1 上海電氣集團(tuán)670 MW機(jī)組滑銷系統(tǒng)

圖2 高中壓轉(zhuǎn)子K值位置

即右側(cè)高壓第一級K=7.27±0.13時(shí)，高中壓轉(zhuǎn)子各級軸向通流間隙均在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。按照《上汽廠安裝說明書》要求，扣缸后要做軸竄試驗(yàn)，以復(fù)合轉(zhuǎn)子差脹的安全性，即以“K”值為起點(diǎn)用千斤頂軸向移動(dòng)轉(zhuǎn)子檢查軸竄值。由于進(jìn)行軸竄試驗(yàn)時(shí)推力軸承不能定位，所以高中壓轉(zhuǎn)子的最終定位要在扣缸軸竄試驗(yàn)后進(jìn)行。扣缸后“K”值在汽缸內(nèi)部，無法測量，要想扣缸后用推力軸承按“K”值最終定位轉(zhuǎn)子，要在半缸時(shí)，轉(zhuǎn)子按“K”值定位好后，測量轉(zhuǎn)子外端面與汽缸外端面或軸承箱端面 (軸承箱與汽缸之間采用定中心梁連接，與汽缸相對位置是固定的)之間的相對距離“LA”，即引出值，并做好記錄。扣缸結(jié)束，軸竄試驗(yàn)完成后，組裝推力軸承，通過推力軸承的軸向調(diào)整機(jī)構(gòu)將推力瓦的工作面緊貼推力盤，同時(shí)將轉(zhuǎn)子按引出值“LA”定位，最后將推力軸承軸向調(diào)整機(jī)構(gòu)鎖緊。低壓Ⅰ轉(zhuǎn)子與低壓Ⅱ轉(zhuǎn)子引出值的測量方法與高中壓轉(zhuǎn)子相同。對于整個(gè)軸系定位，就是高中壓轉(zhuǎn)子用推力軸承按引出值“LA”定位好，再將2根低壓轉(zhuǎn)子按各定位引出值“LA”就位，實(shí)測各轉(zhuǎn)子靠背輪之間開檔距離，配制靠背輪墊片，墊片配制好后，聯(lián)接靠背輪，軸系軸向定位完成［3］。原軸系定位及各條轉(zhuǎn)子定位引出值測量位置見圖3。

圖3 原軸系定位及各條轉(zhuǎn)子定位引出值測量位置

3 存在問題

從表1、表2可以看出高中壓轉(zhuǎn)子扣缸后的定位引出值“LA”與半缸時(shí)比較發(fā)生了變化，比半缸時(shí)增大了0.78 mm。第2天測量時(shí)變化值縮小到0.51 mm。軸竄試驗(yàn)的數(shù)值與半缸時(shí)相比也發(fā)生了變化，但變化較小，2根低壓轉(zhuǎn)子的定位引出值和軸竄數(shù)值基本無變化。高中壓轉(zhuǎn)子按照“K”值放入下缸后，進(jìn)行上半部套的復(fù)裝，轉(zhuǎn)子位置未發(fā)生移動(dòng)。在未查明變化原因的情況下，若高中壓轉(zhuǎn)子按此定位引出值進(jìn)行定位，會造成整個(gè)軸系定位偏差，若軸系軸向定位發(fā)生的偏差超出設(shè)計(jì)要求，在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，就可能發(fā)生軸向動(dòng)靜摩擦，埋下安全隱患［4］。

表1 半缸和全缸各根轉(zhuǎn)子引出值“LA”記錄 mm

表2 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸竄試驗(yàn)記錄mm

4 原因分析

為消防由于軸系定位偏差大造成機(jī)組運(yùn)行時(shí)的動(dòng)靜摩擦，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，對造成引出值變化的原因分析如下。

a. 高中壓汽缸與前箱及2號軸承箱連接的定中心梁松動(dòng)，存在間隙，造成汽缸與轉(zhuǎn)子發(fā)生相對位移。通過推頂高中壓缸的方法來檢查，檢查結(jié)果均無間隙存在。

b. 在扣上半高壓持環(huán)、高壓內(nèi)缸和中壓內(nèi)缸后，熱緊結(jié)合面螺栓。由于結(jié)合面螺栓較大，靠高中壓轉(zhuǎn)子較近，沿轉(zhuǎn)子軸向布置密集，高中壓轉(zhuǎn)子又比較細(xì)長，加熱棒發(fā)出的熱量加熱螺栓的同時(shí)也傳遞到了高中壓轉(zhuǎn)子上，使高中壓轉(zhuǎn)子溫度升高。現(xiàn)場測量顯示，熱緊完高壓持環(huán)、高、中壓內(nèi)缸螺栓后，轉(zhuǎn)子溫度近40℃，比環(huán)境溫度高18℃。高中壓轉(zhuǎn)子材質(zhì)為30CrMo1V，CrMo合金鋼在20～100℃溫度范圍內(nèi)熱膨脹系數(shù)為11.9×10-4cm/(m·℃)，即每m溫度升高1℃，長度伸長0.011 9 cm［5-6］。高中壓轉(zhuǎn)子軸承跨度為6 140 mm，溫度升高18℃，轉(zhuǎn)子伸長約1.10 mm。由于推力軸承未定位，轉(zhuǎn)子從中間向兩端膨脹伸長。同時(shí)熱緊高壓外缸螺栓時(shí)，通過加熱外缸螺栓的加熱棒來加熱外缸，由于外缸體積較大，加熱溫升小，汽缸向前微小的膨脹，轉(zhuǎn)子和汽缸膨脹的差值造成在原測量位置測量的高中壓轉(zhuǎn)子引出值“LA”變大。第2天，高中壓轉(zhuǎn)子溫度有所不降，轉(zhuǎn)子收縮，造成高中壓轉(zhuǎn)子引出值“LA”變小。圖4為熱緊螺栓影響高中壓轉(zhuǎn)子膨脹示意圖。

圖4 熱緊螺栓影響高中壓缸膨脹示意圖

5 處理方法

方法1:如果按原引出值測量位置測得的“LA”定位，只能等高中壓轉(zhuǎn)子及汽缸恢復(fù)到常溫后再定位。但由于汽缸結(jié)合面螺栓很多，加熱時(shí)間長，熱緊螺栓后，要使高中壓轉(zhuǎn)子自然冷卻到室溫需要較長時(shí)間，如此一來肯定會對工期產(chǎn)生影響，汽輪機(jī)本體檢修后期的工作十分緊張，環(huán)環(huán)相扣，這種情況是不允許的。

方法2:從圖1可以看出，轉(zhuǎn)子在受熱后，會以轉(zhuǎn)子的“死點(diǎn)”，即推力盤工作面為界，向兩邊膨脹。推力盤工作面前面的部分向前膨脹，并且越往前的部分膨脹越大，推力盤工作面后面部分向后膨脹，越往后的部分膨脹越大，只有推力盤工作面的位置 (軸系“死點(diǎn)”)不會變化。對此，可以在轉(zhuǎn)子按“K”值放入缸內(nèi)后，未熱緊螺栓前，先測出轉(zhuǎn)子“死點(diǎn)”(或距“死點(diǎn)”較近，便于測量的部位)與2號軸承箱內(nèi)壁的相對距離，作為高中壓轉(zhuǎn)子定位引出值“LA”，此數(shù)值不受轉(zhuǎn)子熱膨脹影響。扣缸熱緊螺栓后，高中壓轉(zhuǎn)子按其定位，可保證定位準(zhǔn)確性。具體測量位置見圖5。

方法3:在高中壓轉(zhuǎn)子按“K”值放入后，熱緊螺栓前，先進(jìn)行推力軸承的組裝和高中壓轉(zhuǎn)子的定位，避免加熱螺栓對轉(zhuǎn)子的影響，也可保證轉(zhuǎn)子定位準(zhǔn)確性。選擇轉(zhuǎn)子“死點(diǎn)”(或距“死點(diǎn)”較近，便于測量的部位)與2號軸承箱內(nèi)壁的相對距離，作為高中壓轉(zhuǎn)子定位引出值“LA”，測量并做好記錄。扣缸熱緊螺栓后，再用其驗(yàn)證高中壓轉(zhuǎn)子“K”值是否正確，并做為下次檢修的參考數(shù)據(jù).此方法由于推力軸承扣缸前已經(jīng)定位，扣缸熱緊螺栓后轉(zhuǎn)子無法做全缸軸竄試驗(yàn)，所以全缸軸竄試驗(yàn)要在檢修過程中進(jìn)行。

6 結(jié)束語

對上海電氣集團(tuán)公司3號機(jī)組高中壓轉(zhuǎn)子定位

圖5 修改后的各轉(zhuǎn)子引出值測量位置及定位示意圖

引出值變化的原因進(jìn)行分析，提出了大修中高中壓轉(zhuǎn)子應(yīng)選取轉(zhuǎn)子“死點(diǎn)”位置 (或離“死點(diǎn)”較近，便于測量的位置)與2號軸承箱內(nèi)壁的相對距離作為定位引出值“LA”，可有效避免熱緊汽缸結(jié)合面螺栓對高中壓轉(zhuǎn)子定位引出值的影響，按測得的引出值可對軸系調(diào)整定位。確保了3號機(jī)組安全、高效運(yùn)行，機(jī)組脹差、各軸承溫度、振動(dòng)等指標(biāo)合格。可為同系列機(jī)組類似問題的排查與檢修提供借鑒。

［1］ 張超群，韓德斌，李宏強(qiáng).火力發(fā)電廠高溫金屬部件蠕變監(jiān)測［J］.東北電力技術(shù)，2012，33(7):1-4.

［2］ 劉景春，高 海，孫永斌.汽輪機(jī)通流部分改造對機(jī)組效率的影響［J］.東北電力技術(shù)，2012，33(11):20-23.

［3］ 張建宇，賈 和，邵明巍.200 MW汽輪機(jī)高、中壓通流改造［J］.東北電力技術(shù)，2010，31(6):25-27.

［4］ DL/T892—2004，電站汽輪機(jī)技術(shù)條件 ［S］.

［5］ 李 斌，楊振國，李穎杰，等.汽輪機(jī)軸向通流間隙的精確調(diào)查［J］.中國電力，2013，46(5):9-10.

［6］ 馬 旭，白廣臣.亞臨界汽輪機(jī)通流間隙變化的影響及應(yīng)對措施［J］.裝備制造技術(shù)，2011，39(4):173-178.

Analysis on the Causes of Value Change of the Axial Location of No.3 Steam Turbine Rotor

YAN Hong-ming，PEI Hai-feng
(Huadian Weifang Power Generation Co.，Ltd.，Weifang，Shandong 261204，China)

In 2012 overhaul，after the buckle of thermal locking cylinder bolt，when the high and medium pressure rotor of ultimate axial is positioned，the leading value changed compared with that of semi-cylinder.Based on the comprehensive analysis on the problem of the high pressure rotor orientation leading value changes，reasonable selection of the measurement location are proposed，eliminating the influence of leading value change of orientation，a methods of correct axial positioning.

High and medium pressure rotor;Leading value;Axial positioning

TM311

A

1004-7913(2014)03-0041-03

燕洪明 (1980—)，男，工程師，主要從事汽機(jī)檢修工作。

2011-12-30)