汽輪機低壓轉子電端聯軸器晃度超標分析

姜 濤

（廣西防城港核電有限公司，廣西防城港 538000）

0 引言

某電廠1#機組為單軸、三缸、半速、凝汽式、百萬千瓦等級核電汽輪機組，整個汽輪機組由1 個高壓缸和2 個抵壓缸組成，各汽缸與發電機采用串聯布置，每個低壓缸主要由1 個低壓內內缸、1 個低壓外內缸、1 個低壓外缸、1 個低壓轉子和2×10 級低壓動葉、2×10 級低壓靜葉等組成。

LP2 低壓轉子在現場安裝時發現，電機端靠背輪外圓跳動超出設計值，將轉子反向放置后跳動值可以達到設計范圍，但連續長時間盤車后轉子晃度仍恢復到之前超差狀態。

1 汽輪機低壓紅套轉子

低壓轉子采用紅套結構設計，由1 根中心軸、8 個安裝動葉片葉輪和2 個聯軸器輪盤組成。8 個輪盤、2 個靠背輪及中心軸通過紅套形成整根轉子。其中，調閥端軸頭較短，電機端軸頭很長（圖1）。

圖1 低壓轉子外形

低壓轉子重227 t，額定工作轉速1500 r/min，轉子長度為11.5 m，末級葉片外徑為1397 mm，軸頸直徑為750 mm，軸承跨距為7800 mm。低壓轉子靠背輪的加工要求如下：①轉子中心軸按圖紙要求完成精加工，尺寸與公差符合圖紙要求；②檢查中心軸、輪盤、靠背輪紅套配合面粗糙度、橢圓度；③中心軸、輪盤和靠背輪精加工后進行磁粉探傷；④中心軸精加工后進行滾壓處理，通過滾壓工具在中心軸表面施加壓力，產生塑性變行，在近表面產生一定深度殘余壓壓力，同時使表面光滑；⑤紅套前轉子上大車校調，使得轉子各檔跳動度滿足圖紙要求；⑥紅套聯軸器輪盤，并按圖紙要求打錐銷；⑦紅套后轉子在大車上校調，使得轉子各檔跳動滿足圖紙要求后，精加工靠背輪外圓及端面（包括聯軸器止口）；⑧精加工聯軸器外圓及端面尺寸；⑨按照圖紙要求滾壓部分外圓及圓角；⑩轉子動平衡，包括超速至125%額定轉速超速試驗和最終動平衡試驗。

2 低壓轉子電機端靠背輪晃度超標

2.1 安裝期間

安裝期間，頂軸油運行，手動盤動轉子30 min，測量靠背輪的晃度與瓢偏，發現電機端靠背輪晃度超標（晃度≤0.10 mm、瓢偏≤0.02 mm 合格）（圖2、表1）。檢查轉子彎曲度合格，靠背輪外圓橢圓度合格，軸瓦無異常。其中，晃度=（A-B）max，瓢偏=｛（A-B）max-（A-B）min｝÷2，計算單位均為0.01 mm。

圖2 從調端向電端看瓢偏晃度測量示意

表1 初次測量晃度 0.01 mm

2.2 連續盤車6 h 以上測量對輪晃度、瓢偏

此時，對輪及軸上架表如圖3 所示：在對輪左側（以高壓缸向發電機方向看去）架2 塊百分表，分別為A、B，軸肩左側架百分表為C，測量晃度時同時記錄3 塊表的讀數。以2點作為起點盤轉子記數（表2）。

圖3 對輪及軸上架表位置示意

表2 連續盤車6 h 測量晃度 0.01 mm

測量對輪瓢偏時，在對輪電端端面左邊和右邊分別架2 塊百分表，同時記錄2 塊表的讀數（表3）。從表中可知，瓢偏為8×0.002=0.016 mm。

表3 連續盤車6 h 測量瓢偏 0.01 mm

2.3 對輪晃度最大點盤至最高處靜置20 min 后再進行測量（表4）

測得的結果很大，后改將“低點（即百分表讀數小的點）”盤至最高處，靜置20 min 鐘后，復測晃度，并在軸肩（左側）另架一塊百分表。測量晃度時，同時記錄4 塊百分表的讀數（表5）。

表4 晃度最大點盤至最高處靜置20 min 后晃度 0.01 mm

表5 對輪晃度最小點盤至最高處靜置20 min 后復測結果 0.01 mm

2.4 繼續盤動轉子，每半小時測一次晃度、瓢偏，至讀數不再發生明顯變化（表6、表7）。

表6 復測時第一次測量晃度 0.01 mm

第三次測量時，在軸頸頸上（左側）架了一塊百分表，測量晃度時，同時記錄5 個百分表的讀數（表8、表9）。

3 測量數據分析

3.1 數據分析

（1）轉子調端靠背輪跳動數據都合格。

（2）轉子軸徑的跳動數據都合格，轉子彎曲度合格。

表7 復測時第二次測量晃度 0.01 mm

表8 第三次測量結果 0.01 mm

表9 第四次測量結果 0.01 mm

（3）電機端聯軸器外圓跳動超出設計值，歷次測量數據表現為靠背輪晃度始終處于同一位置。

3.2 影響性分析

（1）轉子與發電機相連接的聯軸器外圓的最外側一小部分晃度略有超差，超差的范圍很小，程度較轉子的尺寸和重量也非常的小。

（2）根據現場的測量，低壓2#轉子與發電機相連接的聯軸器端面的瓢偏完全滿足要求，對2 個聯軸器安裝，即低壓2#轉子和發電機轉子的連接過程中，對張角不會產生任何影響。

（3）由于低壓2#轉子與發電機轉子的安裝是同心的，所以聯軸器外圓晃度超差僅僅是增加了聯軸器部位的不平衡質量，目前存在的晃度超標情況，對軸系中相關軸承的載荷和振動會有一定影響，但不會影響機組安全、良好運行。

4 轉子找中方案

盤動轉子直到低壓轉子電機端靠背輪外圓晃度值穩定，此時轉子已經盤直，在保證瓢偏合格前提下，對低壓轉子與發電機轉子進行聯軸器找中，經過多次調整，張口與圓周偏差調整到合格范圍內，機組沖轉、并網及帶負荷過程中，機組振動、軸瓦溫度、回油溫度等參數都合格。

5 小結

汽輪發電機組的安全穩定運行是電廠安全生產的重要保障，通過對汽輪機低壓轉子電機端晃度超標問題的分析，找出根本原因，判斷晃度超標對轉子找中的影響，并提出具體解決方案。