汽輪發(fā)電機組軸系對中方法

黃國強

(四川電力建設二公司，四川 成都 610051)

0 引言

在汽輪發(fā)電機組的安裝過程中，對汽輪發(fā)電機組中心進行調(diào)整是一項非常重要而細致的工作。該項工作質(zhì)量的好壞將直接對機組的安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟運行產(chǎn)生關鍵的影響。隨著機組容量的增大，汽缸數(shù)量、汽輪機轉子及軸承數(shù)量的增多，汽輪發(fā)電機組找中心的工序和步驟就更加復雜。筆者將以廣安電廠二期擴建工程N300－16.7/537/537型汽輪機的安裝為例(該汽輪機配東方電機廠QFSN－300－2－20型300 MW水氫氫發(fā)電機)，介紹300 MW 汽輪發(fā)電機組找中心的方法和步驟。

1 找中心的目的

在汽輪發(fā)電機組的安裝過程中，找中心有2個目的:一是要使汽輪發(fā)電機組各轉子的中心線連成一條連續(xù)光滑的曲線，使連接轉子的聯(lián)軸器中心線成為一根連續(xù)的軸;二是要使汽輪發(fā)電機組的各靜止部件與轉動部件基本保持同心，其偏差值不超過制造廠及規(guī)程、規(guī)范規(guī)定的數(shù)值，保證動、靜部分的徑向間隙能調(diào)至允許范圍，從而保證機組安全、經(jīng)濟運行。

2 找中心的方法及步驟

2.1 N300－16.7/537/537型汽輪機組結構特點

(1)布置緊湊。僅有2個缸，即高中壓缸、低壓缸各1個，與國產(chǎn)同類型機組相比，總長度明顯縮短。該機組有高中壓轉子、低壓轉子和發(fā)電機轉子3根轉子，高中壓轉子、低壓轉子為整鍛轉子，3根轉子間均由剛性聯(lián)軸器連接。

(2)采用可傾瓦。該機組共有6個支持軸承和1個推力軸承，6個支持軸承根據(jù)整個軸系各支撐位置及載荷的不同，從高中壓轉子到發(fā)電機分別選用了不同類型的軸承。

(3)高壓通流部分和中壓通流采用反向布置，有利于平衡軸向推力。在汽缸的高溫部分，上半缸和下半缸接近于對稱設計，能保證在溫度變化時均勻地膨脹和收縮。

(4)低壓缸為雙層缸，即內(nèi)、外缸。

(5)聯(lián)軸器間取消了調(diào)整鋼制墊片，故對軸系定位尺寸的調(diào)整要求十分精確。

(6)軸封系統(tǒng)正常運行后，不需外來蒸汽，采用自密封。

2.2 找中心的程序

轉子檢查→軸承檢查→軸系找中準備→軸系找中→軸系聯(lián)接、鉸孔。

2.3 找中心的方法及步驟

(1)找中心前對軸承的檢查。軸承各部件拆卸時應注意各部件上的鋼印標記，必須保證其安裝位置和方向的正確性;軸承各水平結合面接觸良好，軸瓦球面與球面座的結合面必須光滑。

(2)轉子軸頸橢圓度和圓錐度檢查:橢圓度和圓錐度不大于0.02 mm。

(3)轉子大軸的彎曲度、軸頸跳動、對輪跳動和瓢偏應符合要求。

(4)工具準備。

1)制作找中心專用工具。先制作找中心測量專用工具架(如圖1所示)，用于安裝百分表測量對輪外圓值。加工盤轉子專用工具(如圖2所示)，用于掛鋼絲繩盤動轉子。

2)量具準備。百分表(0～10 mm)1個、百分表架1個、塊規(guī)1套、鏡子1塊、銅棒等。

(5)軸系找中。國產(chǎn)300 MW機組找中心通常以低壓轉子為基準，找正高中壓轉子和發(fā)電機轉子，即通常所說的從中間向兩頭找。

1)將轉子吊起校正到水平位置，用壓縮空氣吹掃，并檢查軸頸應光滑無毛刺，然后在軸頸上澆一層清潔的汽輪機油(轉子就位前加油)，吊入汽缸就位。

2)將軸瓦用壓板與軸承座壓成一體，防止盤轉子時軸瓦跟著一起轉動，同時用壓板將各轉子軸向撐緊，壓板撐頭處，應堆銅焊并銼成圓頭，防止將轉子凸肩拉毛。

3)將高中壓轉子與低壓轉子盤到同一0°位置，以轉子0°為起點，在2個輪外圓上用油漆記號筆均勻劃分成4等分并做好記號，以轉子0°點在正上方為1點，按轉子旋轉的相反方向在90°，180°，270°分別定位2，3，4點，以統(tǒng)一讀數(shù)和方便測量。

4)裝好各聯(lián)軸器找中心百分表及架子，用銷子將各轉子連成一體，各軸瓦加好油，然后用行車將軸系盤動數(shù)圈后，調(diào)整好百分表的讀數(shù)。在正式找中前，應先盤動轉子一周，轉子盤動一周后，檢查百分表的讀數(shù)應復原位，否則應查明原因并進行處理。

5)以轉子0°點在正上方開始中心測量，每盤動轉子90°記錄數(shù)據(jù)1次，從百分表上讀出對輪外圓的晃度值，用塊規(guī)測量出兩對輪間上、左、右的間隙值，左右相加減去上部即為下部間隙值。為了消除對輪晃度、瓢偏度和軸向竄動的影響，注意每次記錄時應檢查兩對輪上的記號是否對準、聯(lián)軸器連接銷子是否松動，且轉子不能反向旋轉一定的角度來滿足對準記號的要求，否則應重新進行。對輪外圓上位置如圖3所示，記錄數(shù)據(jù)見表1。

表1 對輪找中心記錄

圖3 對輪外圓上的位置

說明:因下部張口不便于測量，故一般只測量上、左、右的值，下=(左+右)－上。計算中會用到以下公式:

b1=(b1－0+b1－90+b1－180+b1－270)/4;

b2=(b2－0+b2－90+b2－180+b2－270)/4;

b3=(b3－0+b3－90+b3－180+b3－270)/4;

b4=(b4－0+b4－90+b4－180+b4－270)/4。

6)如果a與a1'偏差大于0.01mm以上，或者a1+a3≠a2+a4，則說明此次測量有誤，需要查明原因后重新測量。

7)聯(lián)軸器中心的調(diào)整方法。

將對輪找中心記錄加以整理計算后，便可求出聯(lián)軸器中心及端面偏移的情況，然后進行整理、調(diào)整。根據(jù)a1與 a3的差值判斷對輪是偏上還是偏下，a2與 a4的差值判斷對輪是偏左還是偏右;根據(jù)b1與b3的差值判斷對輪的張口是上張口還是下張口，b2與b4的差值判斷對輪的張口是左張口還是右張口。最后根據(jù)計算結果來確定軸承是抬高或者降低，是左移還是右移。聯(lián)軸器相對位置如圖4所示。計算方法(假定高、低壓轉子找中心)如下:

圖4 聯(lián)軸器相對位置

①根據(jù)三角形相似原理可得

式中:a=(a1－a3)/2;b=b1－b3。

②因低壓轉子已定位，故#2軸瓦抬高量x=(b/D)L1+a;#1軸瓦抬高量y=(b/D)(L1+L2)+a。

③如果計算出x，y為負值，則#1，#2軸瓦應降低相應的數(shù)值。

④如需調(diào)整左、右中心和張口值，則式中a=(a2－a4)/2;b=b2－b4。

⑤一般情況下，聯(lián)軸器找中心均由制造廠提供，在整個中心調(diào)整過程中必須結合制造廠的要求進行。

8)將現(xiàn)場實測的數(shù)據(jù)代入上述公式中進行計算，根據(jù)計算結果確定聯(lián)軸器中心調(diào)整方案，以低壓轉子為基準，向高壓和發(fā)電機各端分別延伸，計算出各軸承的調(diào)整量。

9)軸瓦墊塊調(diào)整方法(軸瓦中心調(diào)整如圖5～圖7所示)。

圖5 軸承中心調(diào)整圖

①垂直方向調(diào)整:當軸瓦需要在垂直方向移動a值時(如圖6所示)，則下部墊塊應加或減a值，左右兩側墊片應相應增加或減少b值，b=a cosα。

②水平方向調(diào)整:當軸瓦需在左右方向移動c值時(如圖7所示)，則下部墊塊不動，左、右兩側墊片變更值為d，d=c sinα。即軸瓦的一側墊片應減少d，另一側應增加d值。

③當軸瓦需要同時左右和上下移動式，軸瓦墊片的調(diào)整量應同時考慮b值和d值。

④每次墊片調(diào)整后，墊塊與瓦座接觸面都應進行檢查，應符合規(guī)范的要求。

10)根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)進行調(diào)整。

①在轉子各軸頸處安裝抬軸器或用行車起吊，每根轉子逐端抬起，調(diào)整好一端，再調(diào)整另一端;同時，用百分表監(jiān)視轉子頂起高度，一般頂起0.20～0.30 mm便可將軸瓦取出。

②將調(diào)整墊塊前后、左右做好記錄，防止弄錯，然后拆卸螺栓和定位銷，取出墊片測量、清點墊片厚度和數(shù)量，并根據(jù)計算結果的數(shù)據(jù)進行調(diào)整。

③修去新老墊片上的毛刺、翻邊，用手錘在平板上整平，用煤油清洗，組裝前用白布擦干凈，裝好定位銷，擰緊螺栓。

④吊裝調(diào)整好的軸承就位，復測軸系中心直至全部符合表2的標準。實際安裝示意圖如圖8所示，實際安裝值見表3。

表2 軸系中心標準 mm

圖8 N300－16.7/537/537型汽輪機轉子揚度和軸承標高

表3 N300－16.7/537/537型汽輪機轉子揚度和軸承標高安裝記錄

至此，汽輪發(fā)電機組軸系的中心測量、調(diào)整完畢。

3 軸系找中心的注意事項

(1)汽輪機各轉子因自身重量而產(chǎn)生自然撓曲，因此，轉子的中心線不是一條直線，而是一條曲線，即在自重作用下產(chǎn)生靜撓度。所以，轉子聯(lián)軸器的端面就不會互相平行，從而出現(xiàn)下張口。轉子按揚度配置的目的是使汽輪發(fā)電機組各轉子的中心線在整個自然垂弧曲線上連續(xù)，從而形成整個機組的公共中心線。在軸系中心調(diào)整后應基本保證制造廠提供的轉子揚度值(見表3)。

(2)該型號機組的顯著特點是:高中低壓轉子是四支點結構，#1，#2可傾瓦是落地軸承，#3，#4橢圓瓦坐落在低壓排汽缸上，發(fā)電機轉子的#5，#6橢圓瓦坐落在定子端蓋上，每對對輪都是剛性連接。安裝時，把低壓轉子分流環(huán)處調(diào)整至零，高中壓轉子和發(fā)電機轉子向前后揚起。高中壓轉子共4個軸瓦，位于中間的#2瓦，其比壓較大，且中－低對輪中心高差為0.36～0.40 mm，以0.40 mm高差進行調(diào)整。發(fā)電機轉子配裝端蓋軸承，找中心時端蓋內(nèi)為常壓，在運行工況下，端蓋因內(nèi)部充氫壓30～35 N/cm2而可能產(chǎn)生變形。因此，對輪找中心應預留高差，考慮到氫壓作用導致端蓋下沉、外鼓變形量及低壓轉子在凝汽器灌水抽真空后將下沉等因素，綜合廠家技術要求，最終將發(fā)電機轉子抬高0.12mm。運行實踐證明(運行參數(shù)見表4)，該機組運行狀況良好。

表4 機組運行參數(shù) μm

4 結束語

汽輪發(fā)電機組找中心是一項復雜而細致的工作，它在汽輪發(fā)電機組的安裝中耗時多、耗費大，所以，在實踐中必須按正確的方法和步驟去執(zhí)行，以提高安裝質(zhì)量。同時，針對高參數(shù)、大功率汽輪機結構復雜、工藝技術要求高的特點，在施工中應明確項目施工目標;加強安裝施工技術管理;改革工藝，優(yōu)化施工方案，提高施工工藝和質(zhì)量，做到精益求精。只有這樣才能保證汽輪發(fā)電機穩(wěn)定、可靠、安全、經(jīng)濟運行。