國信協聯電廠汽輪機缸體碰撞試驗探討

尹凌霄，陳衛東

（江蘇省宏源電力建設監理有限公司，江蘇 南京，210096）

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國信協聯電廠汽輪機缸體碰撞試驗探討

尹凌霄，陳衛東

（江蘇省宏源電力建設監理有限公司，江蘇 南京，210096）

摘要：文章以國信協聯電廠在建的2×400 MW級燃機熱電聯產工程為依托，詳細介紹了該工程中汽輪機碰撞試驗的方法及注意事項，并對該電廠試驗中出現的問題進行了分析和總結，為同類型機組正確進行碰撞試驗提供了參考。

關鍵詞：汽輪機，轉子，缸體，碰撞試驗

1　機組簡介

國信協聯電廠聯合循環機組汽輪機由上海汽輪機有限公司設計制造，為LZC139-13.2/1.4/555/ 550型，一次中間再熱、單軸、兩缸三排汽、凝汽式汽輪機。該汽輪機由高中壓缸和低壓缸兩部分組成，其中高中壓缸由18級高壓級以及15級中壓級組成，低壓缸由雙流2×7級組成，共計47級。該汽輪機高中壓缸在制造廠內進行精裝后整體發往現場，采用不揭缸安裝的方法。低壓內缸與隔板持環之間縱橫銷已經工廠組裝，其余均未經過組裝，全部散件供貨。低壓外缸重量與其他靜子件的支承方式是分離的，即低壓外缸直接座落在凝汽器頸部，其重量完全由與它焊在一起的凝汽器頸部承擔。低壓外缸不參與整個靜子滑銷系統的膨脹，大大降低了靜子部件的膨脹推力。低壓內缸及其他低壓部件則通過貓爪及支架直接座落在低壓缸軸承兩側貓爪上，重量由其前后的軸承座來支承。所有軸承座與低壓缸貓爪之間的滑動支承面均采用低摩擦合金。整臺機組滑銷系統的死點位于2#軸承座，2#軸承座內裝有徑向推力聯合軸承。因此，整個軸系是以此為死點向兩頭膨脹；而高中壓缸的貓爪在2#軸承座處也是固定的。所以高中壓缸受熱后也是以2#軸承座為死點向機頭方向膨脹。這樣的滑銷系統在運行中通流部分動靜之間的差脹比較小，有利于機組快速啟動［1］。

2　碰撞試驗

碰撞試驗就是在不開缸的條件下，通過移動汽缸來檢查汽缸與轉子的徑向、軸向間隙，并對間隙值加以調整，以保證機組的安全、經濟、穩定運行。該項工作在汽輪機缸體的最終整體找正過程中進行［2］，碰撞試驗分為3個部分，包括垂直碰撞、水平碰撞及軸向竄動。

2.1試驗條件

碰撞試驗需具備的條件包括［2-5］：（1）缸體內部組件安裝完畢，汽輪機已完成扣蓋；（2）聯軸器鉸孔完畢并最終完成連接；（3）汽機軸系找中完畢，確保轉動部件晃度、瓢偏、橢圓度、不柱度、張口、同心度等測量工作完畢并符合設計要求；（4）油循環合格，抬軸試驗完畢，頂軸油具備投用條件；（5）手動盤車具備投運條件；（6）試驗前需進行汽缸定位尺寸復測，主要測量軸封間隙及外引值；（7）試驗過程中確保相應的定位銷或鍵已被拆除。

2.2試驗步驟

本文以國信協聯2#機組汽輪機安裝過程中的低壓內缸碰撞試驗（高中壓合缸試驗方法同低壓內缸合缸）為例，對碰撞試驗步驟及注意要點進行詳細介紹。

2.2.1垂直碰撞

垂直碰撞是通過上下移動缸體來確定轉子與汽缸的實際相對位置，并最終通過調整，將轉子和缸體找中。具體的操作方法如下：

（1）啟動頂軸油泵并達到頂起要求（轉子抬高量5～10絲），人工盤動轉子確保手動盤車比較輕松。確認百分表安放在正確位置，安放位置見圖1～2，將百分表調整至5.0位置并做好記錄。

圖1　監測垂直位移的百分表布置圖

圖2　監測水平位移的百分表布置圖

（2）勻速頂起置于貓爪底部的4個千斤頂，先以0.20 mm的增量平行緩慢地頂起汽缸，抬高過程中盤動盤車。至轉子與缸快碰到時，抬高增量降為0.05 mm，每抬高一次，盤動一次盤車，直至盤動盤車稍重于前一次時，停止抬高。此時，可以判定內缸已與轉子發生接觸，接觸存在圖3所示的3種情況。

圖3　垂直碰撞的3種情況

（3）為判斷具體的接觸情況，此時將電機端（或調閥端）2只千斤頂勻速平行降低0.20 mm，并盤動轉子，若盤動仍然吃力，說明調閥端（或電機端）發生接觸，記錄該側轉子與缸體相對移動數據；若不吃力，則將調閥端（或電機端）2只千斤頂以每次0.05 mm增量抬高，直至盤動吃力，記錄該數據。而后將調閥端（或電機端）下降0.20 mm，以同樣步驟抬高電機端（或調閥端），直至盤動轉子吃力，記錄抬高數據。此時電機端和調閥端底部間隙均已測出。

（4）底部間隙測完后進行頂部間隙測量，用液壓千斤頂將貓爪略微頂起后依次拆除各貓爪墊片，緩慢卸去各液壓千斤頂壓力使低壓內缸緩慢平行下降，直至盤動轉子吃力，此時可以判定內缸已與轉子發生接觸，具體接觸情況判斷及最終間隙測量方法同（3）。測量完畢后需將汽缸恢復至初始位置，并復裝各貓爪墊片。

（5）根據碰缸得到的數據、通流間隙圖以及軸系找中圖中的汽缸抬高量要求決定是否需要調整相關貓爪墊片的厚度。調整后應重復上述垂直方向碰撞試驗，直至符合設計要求。

2.2.2水平碰撞

水平碰撞是通過左右移動缸體來確定轉子與汽缸的實際相對位置，并最終通過調整，將轉子和缸體找中。具體的操作方法同垂直碰撞，所不同的是水平碰撞前必須拆除低壓內缸與中心導向銷之間的橫向定位鍵。此外，水平碰撞試驗完畢后需根據測得的數據決定是否需要調整內缸橫向定位鍵的厚度，如需調整，則需在調整后重新進行水平碰撞試驗，直至試驗合格。合格后裝入內缸橫向定位鍵，并檢查轉子與內缸的對中情況。

2.2.3軸向竄動

軸向竄動是通過軸向移動缸體來確定轉子與汽缸的軸向通流間隙，并最終通過調整，使間隙值滿足設計要求。具體的操作方法如下：

（1）拆除低壓內缸與軸承座貓爪支撐臂之間的軸向定位鍵，布置液壓千斤頂以軸向移動內缸。布置靠表監測轉子和內缸的軸向移動量。

（2）測量轉子與內缸之間的軸向位置，記錄。

（3）開啟相關軸承頂軸油，固定轉子以確保其不發生無法控制的位置變動。用專用頂缸工具及液壓千斤頂，將低壓內缸緩慢地沿軸向移動，直到轉子與靜子接觸，記錄此時各靠表讀數，計算轉子與靜子之間的相對移動量。

（4）以同樣的方法，沿相反方向移動低壓內缸，記錄并計算另一個方向上的軸向移動量。

（5）碰缸試驗后，裝好低壓內缸各定位鍵。

3　實例分析

下文以國信協聯電廠汽缸碰撞試驗為例，以測量數據為依據，對試驗中出現的問題進行總結。

表1為高中壓合缸首次進行水平碰撞的測量數據。由表1中碰撞試驗數據可知，此時電端與調端的左右徑向間隙值均不滿足設計要求，且與設計值偏差較大。由于碰撞試驗前，已通過壓布條的方法進行過通流間隙的調整，調整后同側的間隙偏差應相等或偏差較小，故表1的數據反映試驗過程存在問題。根據表1中缸體對角位置至轉子的間隙值相等的特點，可以判斷碰撞試驗前，可能存在轉子中心偏斜或者缸體偏斜的情況。由于碰撞試驗前已完成軸系找中，可以判斷表1中的數據是在缸體發生偏斜的情況下進行試驗測量的。經現場檢查確認，缸體發生偏斜的原因為高中壓合缸下方均設有定位銷（定位銷位置見圖4），由于定位銷與銷槽間存在間隙，該間隙通過打入L鍵進行固定，在實際安裝過程中施工人員采用了單側依次研磨打入的方法進行L鍵安裝，安裝過程中并未架設百分表監視缸體與轉子的偏移情況，且安裝完畢后也并未對缸體的定位尺寸進行復測（主要復測軸封間隙），進而出現在缸體偏斜的情況下進行試驗的結果。

表1　高中壓合缸首次水平碰撞試驗結果

圖4　定位銷位置示意圖

針對上述出現的問題，對高中壓合缸定位尺寸調整后重新進行了水平碰撞試驗，試驗數據見表2，由表2試驗數據可見試驗數據符合設計要求，無需進行左右徑向間隙調整。此外，為避免上述問題的發生，建議在安裝該類機型定位銷兩邊的L鍵時，兩側L鍵需同時進行研磨、打入，并在缸體表面架表，表頭對轉子，監視安裝時汽缸是否會發生偏移。并與安裝完成后對缸體的定位尺寸進行復測（使用塞尺測量軸封間隙）。

表2　缸體重新定位后水平碰撞試驗結果

表3　高中壓缸垂直碰撞試驗結果

表3為高中壓合缸垂直碰撞試驗的測量結果，在測量垂直方向間隙時，安裝人員最初為了簡化試驗，并未按實際試驗步驟進行操作，采用了單側垂直頂動缸體的方法分別測量調端與電端的間隙。由表3中單側頂缸測量結果可知，通過該種方法測得的垂直方向間隙值明顯偏高于設計值，不符合設計要求，如果該測量結果無誤則表明垂直方向的徑向間隙較大，徑向通流間隙較大將會直接影響汽機的級效率。為查明偏差值較大的原因，后重新采用四角平行頂缸方式進行復測，由表3實測結果可知，通過平行頂缸測得的結果在設計范圍內，進而驗證了單側頂缸測量值超標為試驗方法錯誤所致，試驗方法的主要錯誤為由于反映缸體位移的百分表架設在貓爪處，以電端為例，固定調端單獨頂起電端，此時的測量結果D將必然高于平行頂動的測量結果d（見圖5），因而出現了實測值遠高于設計值的情況。

圖5　垂直頂缸偏差原理圖

4　結束語

汽輪機缸體碰撞試驗是汽輪機安裝及日后檢修必不可少的過程，可以有效、直觀地了解缸體內動、靜部件的最小間隙，通過加以調整以保證機組安全可靠運行。本文結合了國信協聯電廠汽機碰撞試驗的實際過程，詳細闡述了碰缸試驗的步驟，并對實際試驗過程中出現的問題進行了分析及總結，相信對同行是有益的參考。

參考文獻

［1］上海汽輪機廠工藝部.LZC139-13.2/1.4/555/550型聯合循環汽輪機.

［2］劉華生，洪欽，葉以有.華能玉環電廠1 000 MW超超臨界汽輪機缸體碰撞試驗探討［J］.電力建設，2007，28（6）:48-50.

［3］徐理煥.核電汽輪機碰缸試驗方法［J］.科技創新與應用，2014，（31）:126-127.

［4］孫晨杰.900 MW機組汽輪機碰缸工藝［J］.電力技術，2009，（5）:51-53.

［5］張胤，劉偉平.1 000 MW機組汽輪機碰缸工藝［J］.發電設備，2013，27（1）:47-50.

Discussion on Collision test of Guoxin Xielian Power Plant Steam Turbine Cylinder Block

Yin Lingxiao，Chen Weidong
（Jiangsu Hongyuan Electirc Power Construction Supervision Co.，Ltd.，Nanjing Jiangsu，210096）

Abstract:Based on Guoxin Xielian power plant's 2×400 MW grade gas turbine cogeneration project，this paper introduced the method and points paid attention to in the process of the steam turbine collision test.In addition，problems arised from the power plant test were analyzed and summarized.It provided a reference for the same type of units to carry out the collision test correctly.

Key words:steam turbine，rotor，cylinder block，collision test

中圖分類號：TK14

文獻標識碼：B

文章編號：1674-9987（2016）02-0072-04

DOI:10.13808/j.cnki.issn1674-9987.2016.02.017

作者簡介：尹凌霄（1989-），助理工程師，碩士研究生，畢業于東南大學工程及工程熱物理專業，現從事基建監理工作。