1 000 MW汽輪機轉子對輪晃度超差檢修方法淺析

逯穆達，鄭笑丹

(上海汽輪機廠有限公司，上海 200240)

某電廠1號汽輪發電機組為1 000 MW等級超超臨界、 二次再熱、 五缸四排汽抽汽凝汽式汽輪機。機組軸系由超高壓轉子、高壓轉子、中壓轉子、低壓1號轉子、低壓2 號轉子、 發電機轉子及勵磁機轉子連接組成。汽輪機轉子采用單軸承支撐方式，各轉子通過聯軸器螺栓剛性連接。

在1號機組安裝過程中，機組的低壓-發電機轉子對輪在正常連接后，出現了晃度超差的問題。本文針對該問題，通過現場排查并結合實踐，提出一種用于檢測轉子對輪晃度超差的工藝方案，確定了轉子晃度超差的原因，保證了轉子安裝的順利完成及機組后續的平穩運行。

1 瓢偏與晃度的測量方法

1.1 瓢偏的測量

在進行轉子瓢偏測量時，從軸承座中分面引出2個百分表(百分表A和百分表B)接至聯軸器端面(百分表底部吸牢，防止滑移)，百分表表桿布置時，應垂直于被測轉子聯軸器端面，靠表的表針盡可能靠近轉子聯軸器外圓的邊緣。測量瓢偏時輪盤分度如圖1所示。聯軸器端面做分度標識。

圖1 測量瓢偏時輪盤分度

測量時緩慢盤動轉子。應設置有效的防軸竄措施，防止轉子軸竄過大，影響測量結果。轉子每盤轉45°，記錄1次A、B百分表的讀數，轉子轉動1圈以后，依據測量結果，計算2只百分表在每次對稱位置讀數中的差值[1]，最大差值減去最小差值再除以2就是該端面的瓢偏值。

某次轉子對輪晃度測量數據如表1所示。依據聯軸器分度標識，計算出對稱位置兩靠表差值，即A-B的值，填入表中。可以看出，其中最大的A-B值是0.02，而最小的A-B值是-0.02，由此得到該次轉子端面的瓢偏值計算結果為：[0.02-(-0.02)]÷2=0.02。同時，可以判斷出位置2是高點，位置6是低點。

表1 某次瓢偏數據(單位：mm)

1.2 晃度的測量

將轉子被測面分成8份，按順序編號。

從軸承座水平中分面引出數只百分表，接至被測量的轉子聯軸器外圓或軸頸外圓處(百分表底部吸牢，防止滑移)，靠表布置簡圖如圖2所示。百分表表桿布置時，應垂直于被測量的轉子對輪圓柱面的中心軸線，并對準該中心軸線[2]，測量示意圖如圖3所示。在盤動轉子的同時，觀察百分表的讀數變化，盤轉子1圈以后，將測得的最大讀數減去最小讀數即為該外圓的晃度。

圖2 測量晃度時百分表的架設位置

圖3 晃度的測量

2 現場檢修方法

汽輪機軸系的連接示意如圖4所示，汽輪機低壓轉子示意如圖5所示。當現場出現汽輪機轉子對輪超差的問題，應當先對對輪各項數據檢查復測，確定引起超差的原因，找出調整工作的指導依據。

圖4 汽輪機軸系的連接示意

圖5 汽輪機低壓轉子示意

本文主要以低壓2號轉子與發電機轉子連接超差作為示例，對檢修方法做簡述說明。

2.1 確定對輪超差問題區域

針對出現超差問題的轉子對輪進行標記。首先，檢查轉子是否按設計要求進行了找中。其次，檢查汽輪機聯軸器連接螺栓、轉子軸承等可能影響轉子晃度、同心度超差的零部件。再次，脫開低壓2號轉子與發電機轉子，將對輪圓周做等分對應標記。脫開轉子時，注意軸承的支撐方式，可準備必要托架，防止砸傷汽缸。使低壓-發電機轉子對輪處于脫開未拉緊狀態，復核對輪張口值。若對輪張口值與設計要求不符，則需要根據軸系對中數據，改變和調整對應轉子的支承軸瓦墊塊下墊片的厚度，以符合轉子軸系找中心的設計要求。

2.2 聯軸器螺栓稱重

聯軸器螺栓安裝前應稱重。

螺栓應嚴格按照設計力矩規定值擰緊，各螺栓和螺母應稱重配對，并盡量對稱布置和安裝。

螺栓連接時，對輪螺栓應按照十字交叉法對稱裝入，每裝入對稱的2個螺栓后，必須測量1次對輪晃動，保證對輪晃度始終小于設計要求值。

2.3 現場檢測對輪間晃度和瓢偏值

應在低壓-發電機轉子對輪處于脫開狀態，且聯軸器螺栓未拉緊狀態下，進行數據測量。測量步驟如下：

1)對低壓2號轉子與發電機轉子的對輪晃度、各軸頸處晃度進行檢測，分別記錄各組測量數據，標明對輪晃度最大的位置。

2)使用外徑千分尺測量低壓2號轉子電機端對輪及發電機轉子對輪厚度。 測量時使用外徑千分尺測量，根據對輪厚度，可加標準量塊疊加測量，測量對應各個螺孔處端面厚度。測量時，按對輪分度標記分別測量并記錄汽輪機轉子對輪厚度；篩選出對輪端面厚度最大值和對輪端面厚度測量最小值，并查找此2處數值所處的對輪分度位置；計算出汽輪機對輪厚度最大、最小值的讀數差值，同時對比二者在對輪的分度對應位置。對輪厚度測量現場情況如圖6所示。

圖6 對輪厚度的測量

3)檢查單獨的發電機轉子晃度、瓢偏是否合格。

4)上述步驟完成后，重新連接汽輪機、發電機轉子對輪，連接后，檢查汽輪機轉子對輪處晃度是否合格，用塞尺檢查連接面是否有間隙，其現場情況如圖7所示。確保轉子間緊密連接。

圖7 對輪接觸面的塞尺測量

5)檢查轉子對輪晃度是否合格。對輪晃度檢測現場情況如圖8所示。

圖8 轉子對輪晃度檢測

6)記錄安裝過程中轉子對輪處晃度測量結果。

7)如晃度不能滿足設計要求，應記錄晃度最大位置及超差值。脫開螺釘并更換一組聯軸器螺栓的位置，重新擰緊螺栓，擰緊順序按十字交叉法擰緊，查看轉子晃度是否變化。

8)通過2次記錄位置及轉子分度標記，確定轉子上晃度最大位置和超差值。

9)根據轉子上晃度最大位置和瓢偏的差值，在轉子間對輪晃度最小處(晃度最大值相反處)試墊墊片，測試轉子晃度變化情況。在電廠修復過程中，通過在晃度最小處增加瓢偏差值厚度的墊片，十字交叉連接4顆臨時螺栓，螺栓拉緊，同時將4顆正式螺栓襯套脹緊(螺栓力矩未打)，測量晃度，低壓-發電機對輪晃度最大值已符合設計要求，轉子對輪晃度超差改善明顯，由此確定了轉子端面修正值及修正方位。

10)對修正以后的轉子對輪處重新進行清潔。

11)連接汽輪機-發電機轉子，記錄安裝過程中的晃度測量結果。

2.4 其他注意事項及修復方法

在汽輪機轉子對輪晃度現場檢修時，還應注意以下事項：

1)應單獨檢查發電機轉子晃度、瓢偏是否合格；

2)低壓2號轉子與發電機轉子連接時，應先將相鄰轉子的安裝誤差消除；

3)現場檢修時，應重點確定有問題的轉子對輪晃度的最大值與最小值的位置。

現場檢測、修復汽輪機晃度超差的工藝如下：

1)通過對轉子進行找中、緊固聯軸器螺栓等方式調整后，晃度有改善的趨勢，應先按施工要求對轉子對輪進行安裝、復驗及調整；

2) 根據轉子晃度最大位置和瓢偏差值，可嘗試在轉子間對輪晃度最小處(晃度最大值相反處)試墊墊片，測試轉子晃度是否有變化。

如晃度明顯變化并趨向于設計值，可視現場檢測情況，酌情對轉子晃度最大處部分的端面進行修復。

2.5 合格標準

汽輪機對輪晃度的合格標準如下：

1)需要驗收聯軸器張口、錯位值、軸系找中標高值等，確保轉子最終的安裝符合設計要求。

2)轉子對輪晃度和瓢偏值均應符合設計要求。

3 結 論

本文對汽輪機低壓轉子電機端晃度檢修方法進行了梳理，通過準確地測量和標定晃度、瓢偏數值及方位，使技術人員能夠快速、準確地判斷轉子晃度超標對轉子找中的影響，有利于查找轉子晃度超差的真實原因，使技術人員能夠針對性地提出更為合適的現場解決方案[3]，防止出現轉子對輪安裝問題，影響機組運行安全。