上汽N1000—26.25600600型汽輪發電機軸系調整技術研究

摘要：文章以某電廠上海汽輪機廠生產的N1000-26.25/600/600型汽輪機安裝為實例，主要針對汽輪機安裝過程中單軸承支承汽輪機轉子中心調整的方法和注意事項進行論述，分析探討軸對中與振動的關系，闡述了其先進性和穩定性，供國內同類型機組安裝建設參考借鑒。

關鍵詞：1000MW；超超臨界；單軸承支承；軸系找中心；汽輪機

中圖分類號：TM311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）36-0082-03

上海汽輪機有限公司引進西門子HMN型百萬千萬機組汽輪機采用一只高壓缸、一只中壓缸和二只低壓缸串聯布置，高壓缸、中壓缸整缸總裝出廠，低壓缸散件供貨現場拼裝。汽輪機高壓、中壓、低壓I、II轉子分別由五只徑向軸承來支承，其中高壓轉子由兩個徑向軸承支承，其余三根轉子，即中壓轉子和兩根低壓轉子均只有一只徑向軸承支承（簡稱單軸承支承）。這種支承方式不僅是結構比較緊湊，減小主廠房結構尺寸，同時可以減少基礎變形對于軸承荷載和軸系對中的影響，使得汽機轉子能平穩運行。以某電廠1000MW機組汽輪機軸系找中心為實例，分析探討軸對中與振動的關系，闡述單軸承支承軸系找中心工藝特點及注意事項。

1 軸系找中心分析比較

常規機組一般為單轉子雙支承模式，其軸系找中心一般分半缸狀態下軸系找中、全實缸狀態下軸系找中、汽機基礎二次灌漿前軸系找中、靠背輪連接前軸系找中等多個狀態進行。

單軸承支承汽輪機轉子之間容易對中，軸系中心調整方便簡單，同時軸向長度大幅度減少；與哈汽、東汽百萬機組的四缸四排汽機型相比，上汽引進西門子汽輪機的軸向總長要短8～10m，軸系特性簡單，廠房結構投資可明顯下降。1號軸承至5號軸承之間總跨距為26.4m

單軸承支承汽輪機軸系找中放在汽機扣蓋后、靠背輪連接前。同樣分軸系初找中，在頂軸油未投用情況下，采用機油精盤轉子進行；頂軸油正式投用了，為軸系終找中心。

單軸承支承汽輪機軸系找中心必須高中、中低、低低轉子靠背輪統一考慮，并從高中壓轉子靠背輪開始順序進行。在找中心時需將靠背輪臨時連接，便于盤動轉子，測量端面開口F值時，必須確認臨時螺栓是松動的，確保測量數據準確。

2 軸系中心與機組振動的關系

機組振動很大一部分原因在于汽輪發電機組的動靜碰摩。目前，大型汽輪發電機組的汽輪機相對內效率要求越來越高，相應的動靜間隙設計要求越來越小，動靜碰摩的可能性也隨之增加。機組振動是一個非常復雜的系統，造成的因素也很多，也是現代機組失穩停機的一個主要方面。根據軸系振動原因分析建立軸系振動特性計算模型，主要包括軸系靜態參數、橫向振動特性和扭矩振動特性，計算時先根據轉子自然段進行離散，采用優化傳遞矩陣法，然后確定轉子的彎曲剛度和扭轉剛度。這種計算模型速度較快，精確度較高，而且使軸系振動的低階頻率發生增根、漏根的現象大大減少，理論計算結果與現場實測值有較好的吻合性，有較好的分析參考意義。

分析探討軸系中心對機組振動的影響（油膜振動和汽激振動本文不加以分析探討），在雷諾方程中，軸系不對中必然導致軸承載荷分配不均，導致油膜振動從而導致機組振動等。所以，軸系不對中是引起汽輪發電機組振動的最常見原因。

關于機組整根軸系的幾何形狀有兩個定義：一是軸承的對中，它是指軸承內孔幾何中心在橫截面的水平和垂直方向上與轉子軸頸中心設計位置的重合程度。二是聯軸器的對中，也就是軸系轉子軸線的對中。聯軸器不對中是指相鄰兩根轉子不在同一直線上或者說不是一根光滑的曲線，在聯軸器連接部位存在拐點或階躍點（具體是直線還是光滑的曲線按廠家設計要求執行）。

機組安裝時依照廠家設計要求對各軸承座和缸體進行找正找平，使各個軸承的靜態負荷達到設計要求，同時也保證了轉子軸頸中心在軸承中的位置與設計一致。很顯然，假如某一只軸承的安裝標高高于設計值，那么這個軸承的承受的載荷就會大于設計值，如果軸承的標高低于設計值，這個軸承的承受的載荷就會比設計值低，這兩種情況在機組安裝過程都是不允許出現的。

聯軸器不對中有三種表現形式：聯軸器張口不符、聯軸器外圓不符以及軸系中心與轉子揚度相矛盾。這三種情況都會使得轉子聯軸器連接處產生彎矩和剪切力，同時相鄰的軸承將承受徑向作用力。不管是彎矩、剪切力還是徑向作用力都將使軸承載荷情況受到惡化，對整個軸系結構和機組安全穩定運行帶來不利影響。

3 單軸承支承軸系找中心

3.1 找中心準備

檢查轉子中心的位置：檢查轉子與汽缸徑向間隙，確保不碰撞。用專用的壓板將高壓轉子頂住，以防止轉子在盤動過程中出現軸向竄動。

假瓦安裝：因中壓轉子只有單只軸瓦支承，無法正常盤動，需要在找中心前在中壓轉子汽機側安裝一只假瓦。靠背輪臨時連接：用4顆臨時螺栓和1顆臨時銷，將靠背輪拉攏。

找中心工具準備：用刀口尺檢查外圓，用內徑量表檢查張口。

3.2 找中心

3.2.1 軸系初找中心。（1）軸系初找中心在頂軸油未投用情況下進行，盤動轉子時必須在軸瓦內加入由廠家提供的專用油脂或機油精；（2）靠背輪連接拉攏前，用刀口尺檢查靠背輪外圓是否一致，一般小于0.05mm，安裝臨時螺栓、頂開螺栓。拉攏時必須監測轉子跟汽缸之間的軸向間隙，汽缸必須同步進行位移，確保汽缸內部動靜間隙不相碰撞；（3）在確保靠背輪間距0.50mm左右的情況下，臨時螺栓松開的情況下測量靠背輪端面開口值F1；（4）拉攏靠背輪并緊固臨時螺栓，在確保汽缸與轉子間徑向間隙基本一致的情況下，盤動轉子90°，在確保靠背輪間距0.50mm左右的情況下，臨時螺栓松開的情況下測量靠背輪端面開口值F2；（5）重復以上第三步、第四步測量其他兩個位置的端面開口值F3、F4；（6）確認測量數值準確可靠，根據數據綜合考慮，包括轉子軸頸揚度等，通過調軸瓦墊片進行調整，調整后軸瓦接觸必須符合要求。重新進行對輪找中心，直至軸系中心符合要求。（注意：在調整軸瓦墊片時，應絕對保證調整量不超過汽缸內部動靜部套間最小徑向間隙，如果墊片調整量過大，則應事先適當地調整汽缸，確保缸內動靜部套間的徑向間隙滿足軸瓦墊片的調整量。）

3.2.2 軸系終找中心。（1）軸系最終找中心在聯軸器鉸孔完成后頂軸油投用情況下進行；（2）軸系最終找中心方法與軸系初找中心相同。

3.3 計算方法

某電廠1000MW機組汽輪機軸承結構與常規機組汽輪機軸承有很大的不同，常規汽輪機支持軸承絕大多數采用球面墊塊支承，調整方法較為簡單，且調整后球面墊塊能保持原有接觸狀態，調整后無需研刮球面墊塊，大大減少了工作量。改變軸瓦下半其中一塊球面墊塊下的墊片厚度，另外兩個也相應變化，以使軸瓦保持與軸承洼窩的全部接觸。舉例說明：當軸瓦需在垂直方向移動A值時，則下部球面墊塊調整墊片需增或減A值，兩側球面墊塊的調整墊片根據實際需要相應增或減B=A×cosa值即可；當軸瓦需同時在垂直、水平方向移動時，則球面墊塊調整墊片的變化以垂直、水平方向計算結果的疊加。上汽百萬千萬機組汽輪機軸承有其特殊的結構，在軸系找中心調整過程中，對于具有專用軸承的軸瓦，可通過改變軸瓦與軸承座間的墊片厚度來改變軸瓦垂直方向的位置，通過左右移動軸瓦的位置實現軸瓦水平方向位置的變化。軸系調整變得更為簡單。

從上述情況可以看出，很顯然，經過4次調整后，HP-IP、IP-LP1、LP1-LP2均與設計要求偏差很小，可以不再進行調整。

3.4 注意事項

（1）靠背輪拉攏前，外圓一定要好；（2）盤轉子前，靠背輪螺栓一定要完全緊固；（3）盤轉子前，靠背輪拉攏后，假瓦需下放；（4）靠背輪“0”位沒有特殊要求；（5）靠背輪的調整看整個軸系中心情況綜合考慮進行。

4 結語

從經濟角度考慮，單軸承支承汽輪機有其很大的優勢，與其他主機廠百萬機組汽輪機相比，上汽1000MW機組汽輪機軸系整體縮短8～10m，廠房大小可以減小；從安裝角度考慮，單軸承支承汽輪機軸系找中3只靠背輪同時考慮，一次進行，且調整方便，不需要翻瓦加減球面墊塊墊片或研磨接觸檢查，可以減少很多工作量。同時，單瓦支承對軸系負荷分配和穩定性很有益處，可以較好地保證機組振動等各項性能參數。

參考文獻

[1] 上海汽輪機有限公司.N1000-26.25/600/600汽輪機說明等技術資料[S].2005.

[2] 某電廠1000MW機組汽機專業施工組織設計[S].2007.

[3] 張素心，等.大功率汽輪發電機組軸系振動分析[J].上海汽輪機，2001，（2）.

[4] 錢進.汽輪機轉子振動試驗與分析[D].重慶大學，2008.

作者簡介：徐百成（1959-），男，浙江省火電建設公司高級工程師，研究方向：火電廠汽輪機技術。

3.2.2 軸系終找中心。（1）軸系最終找中心在聯軸器鉸孔完成后頂軸油投用情況下進行；（2）軸系最終找中心方法與軸系初找中心相同。

3.3 計算方法

某電廠1000MW機組汽輪機軸承結構與常規機組汽輪機軸承有很大的不同，常規汽輪機支持軸承絕大多數采用球面墊塊支承，調整方法較為簡單，且調整后球面墊塊能保持原有接觸狀態，調整后無需研刮球面墊塊，大大減少了工作量。改變軸瓦下半其中一塊球面墊塊下的墊片厚度，另外兩個也相應變化，以使軸瓦保持與軸承洼窩的全部接觸。舉例說明：當軸瓦需在垂直方向移動A值時，則下部球面墊塊調整墊片需增或減A值，兩側球面墊塊的調整墊片根據實際需要相應增或減B=A×cosa值即可；當軸瓦需同時在垂直、水平方向移動時，則球面墊塊調整墊片的變化以垂直、水平方向計算結果的疊加。上汽百萬千萬機組汽輪機軸承有其特殊的結構，在軸系找中心調整過程中，對于具有專用軸承的軸瓦，可通過改變軸瓦與軸承座間的墊片厚度來改變軸瓦垂直方向的位置，通過左右移動軸瓦的位置實現軸瓦水平方向位置的變化。軸系調整變得更為簡單。

從上述情況可以看出，很顯然，經過4次調整后，HP-IP、IP-LP1、LP1-LP2均與設計要求偏差很小，可以不再進行調整。

3.4 注意事項

（1）靠背輪拉攏前，外圓一定要好；（2）盤轉子前，靠背輪螺栓一定要完全緊固；（3）盤轉子前，靠背輪拉攏后，假瓦需下放；（4）靠背輪“0”位沒有特殊要求；（5）靠背輪的調整看整個軸系中心情況綜合考慮進行。

4 結語

從經濟角度考慮，單軸承支承汽輪機有其很大的優勢，與其他主機廠百萬機組汽輪機相比，上汽1000MW機組汽輪機軸系整體縮短8～10m，廠房大小可以減小；從安裝角度考慮，單軸承支承汽輪機軸系找中3只靠背輪同時考慮，一次進行，且調整方便，不需要翻瓦加減球面墊塊墊片或研磨接觸檢查，可以減少很多工作量。同時，單瓦支承對軸系負荷分配和穩定性很有益處，可以較好地保證機組振動等各項性能參數。

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[4] 錢進.汽輪機轉子振動試驗與分析[D].重慶大學，2008.

作者簡介：徐百成（1959-），男，浙江省火電建設公司高級工程師，研究方向：火電廠汽輪機技術。

3.2.2 軸系終找中心。（1）軸系最終找中心在聯軸器鉸孔完成后頂軸油投用情況下進行；（2）軸系最終找中心方法與軸系初找中心相同。

3.3 計算方法

某電廠1000MW機組汽輪機軸承結構與常規機組汽輪機軸承有很大的不同，常規汽輪機支持軸承絕大多數采用球面墊塊支承，調整方法較為簡單，且調整后球面墊塊能保持原有接觸狀態，調整后無需研刮球面墊塊，大大減少了工作量。改變軸瓦下半其中一塊球面墊塊下的墊片厚度，另外兩個也相應變化，以使軸瓦保持與軸承洼窩的全部接觸。舉例說明：當軸瓦需在垂直方向移動A值時，則下部球面墊塊調整墊片需增或減A值，兩側球面墊塊的調整墊片根據實際需要相應增或減B=A×cosa值即可；當軸瓦需同時在垂直、水平方向移動時，則球面墊塊調整墊片的變化以垂直、水平方向計算結果的疊加。上汽百萬千萬機組汽輪機軸承有其特殊的結構，在軸系找中心調整過程中，對于具有專用軸承的軸瓦，可通過改變軸瓦與軸承座間的墊片厚度來改變軸瓦垂直方向的位置，通過左右移動軸瓦的位置實現軸瓦水平方向位置的變化。軸系調整變得更為簡單。

從上述情況可以看出，很顯然，經過4次調整后，HP-IP、IP-LP1、LP1-LP2均與設計要求偏差很小，可以不再進行調整。

3.4 注意事項

（1）靠背輪拉攏前，外圓一定要好；（2）盤轉子前，靠背輪螺栓一定要完全緊固；（3）盤轉子前，靠背輪拉攏后，假瓦需下放；（4）靠背輪“0”位沒有特殊要求；（5）靠背輪的調整看整個軸系中心情況綜合考慮進行。

4 結語

從經濟角度考慮，單軸承支承汽輪機有其很大的優勢，與其他主機廠百萬機組汽輪機相比，上汽1000MW機組汽輪機軸系整體縮短8～10m，廠房大小可以減小；從安裝角度考慮，單軸承支承汽輪機軸系找中3只靠背輪同時考慮，一次進行，且調整方便，不需要翻瓦加減球面墊塊墊片或研磨接觸檢查，可以減少很多工作量。同時，單瓦支承對軸系負荷分配和穩定性很有益處，可以較好地保證機組振動等各項性能參數。

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[4] 錢進.汽輪機轉子振動試驗與分析[D].重慶大學，2008.

作者簡介：徐百成（1959-），男，浙江省火電建設公司高級工程師，研究方向：火電廠汽輪機技術。