核電半速汽輪機軸承結構及安裝

【摘要】目前國內(nèi)核電汽輪機普遍采用了半速汽輪機，由于其軸承結構特點和要求與常規(guī)電站不同，國內(nèi)施工經(jīng)驗不足，如何掌握軸承的安裝是困擾著施工單位的難題。本文根據(jù)某核電站一期工程為百萬千瓦半速汽輪機軸承安裝管理經(jīng)驗，對軸承的結構特點以及安裝工藝進行了介紹。并重點提出了調(diào)整過程中如何控制平行度偏差的方法。

【關鍵詞】核電；軸承；安裝；平行度

1.工程概況及簡述

某核電站一期工程常規(guī)島汽輪機為東方汽輪機廠和法國ALSTOM聯(lián)合設計制造的單軸、一次中間再熱、四缸六排汽（一臺高中壓合缸、三臺低壓缸）、沖動式百萬千瓦級阿爾貝拉型半速汽輪機。旋轉方向為逆時針。

2.軸承結構形式

如表1所示，阿爾貝拉1080MW機組半速汽輪機支撐軸承有兩種規(guī)格直徑為Φ630和Φ750兩種，1-2號為為落地式軸承—直徑為Φ630。3-8號軸承為低壓軸承——直徑Φ750，前、后的軸承座與內(nèi)缸連在一起坐落在基礎上。

支持軸承為可傾瓦支持軸承，推力軸承為固定式密切而式放置于中軸承箱側。

3.結構特點

3.1 支持軸承

1）支撐軸承為偏支可傾瓦支持軸承。軸承中分面與水平中分面角度為逆時針15°，軸承放置在調(diào)整裝置上，在瓦體上壓緊裝置固定在軸承箱上。在軸承與調(diào)整裝置、壓緊裝置之間形成密封的油道給軸承供油。支撐軸承由3塊瓦塊組成偏心可傾瓦組成，各瓦塊單獨供油。上瓦設置彈簧，使上瓦始終保持一定的載荷。主支撐瓦塊支點離瓦塊出油邊的角度為47°（包角104°），側瓦塊與上瓦塊支點離瓦塊出油邊的角度為25°（包角57°）。軸承瓦塊材料為16Mn。

2）軸承瓦塊與軸瓦套是通過瓦塊背弧的銷孔來連接定位，瓦塊支撐在瓦塊座板上，瓦塊座板再支撐在軸瓦套上。瓦塊在瓦塊座板上的支撐方式為線支撐，瓦塊在工作中可以沿周向自由擺動。

3）可傾瓦支持軸承的主支撐瓦塊和側瓦塊設有頂軸油囊，其主支撐瓦塊在支點軸向方向設有4各頂軸油囊，側瓦塊在支點軸向方向設有2個頂軸油囊，上瓦塊沒有頂軸油囊。主支撐瓦塊的4個頂軸油囊的頂軸油為單獨供油，側瓦的2個頂軸油囊共用一根頂軸油管。頂軸油系統(tǒng)通過軸承箱里的分油器分成多路頂軸油管路，其中4路頂軸油管路接到主支撐瓦塊，1路接到側瓦塊。與軸瓦接駁處設有頂軸油單向閥。

4）在頂軸狀態(tài)下要求頂起高度：垂直：0.08-0.13mm，水平：0.05-0.10mm。頂起高度和正常運行的狀態(tài)下油膜高度，要確保在運行狀態(tài)下與軸瓦烏金表面形成穩(wěn)定并具有一定厚度的油膜，才會使軸瓦可靠運行。否則會導致轉子與軸瓦烏金產(chǎn)生摩擦，造成軸瓦運行狀態(tài)惡化的風險。

a）調(diào)整裝置與軸承箱支撐裝置間隙為間隙配合：Φ750（0.55-0.796）、Φ650（0.596-0.75）；

b）軸承放置在調(diào)整裝置上調(diào)整裝置；軸向間隙配合：Φ750（0.70-0.78）、Φ650（0.640-0.721）；

c）軸承壓緊裝置與軸瓦配合為過渡配合：Φ750（-0.039-0.164）；Φ650（-0.033-0.148mm）；

d）在內(nèi)油擋位置設計了在安裝過程中測量軸瓦與轉子之間平行度測量塊。

3.2 推力軸承

1）推力軸承外徑Φ1245、軸向長度640mm、內(nèi)孔尺寸為Φ630；

2）定瓦推力軸承的推力瓦分為上下兩個半環(huán)，軸承在工作時是不擺動；瓦塊是固定在彈性環(huán)支撐上，該瓦塊工作時是可以擺動；

3）在軸承體內(nèi)腔兩側分別裝有彈性墊圈和推力瓦塊，在瓦體內(nèi)孔兩側通過浮環(huán)支撐轉子；

4）通過調(diào)端的調(diào)整墊片來調(diào)整推力瓦塊軸向位置，滿足與轉子之間的間隙要求；

4.軸承安裝

汽輪機是高速旋轉的動力機械，而軸承是保證轉子高速旋轉的重要部件，它承受汽輪機工作時轉子所產(chǎn)生的靜載荷和各種因素引起的動載荷，并使轉子和靜子部分保持一定的相對位置和間隙，保證轉子平穩(wěn)運轉。

該類型的支持軸承在圓周方向可以沿圓周方向微調(diào)整，軸向擺動（調(diào)整）極小的設計特點，決定了軸瓦與轉子的平行度質(zhì)量控制對運行的可靠性是起著至關重要的作用。設計方并沒有有效的程序來對軸承的平行度進行控制，也沒有提供設計數(shù)據(jù)。為了確保轉子在軸承中的平穩(wěn)運行，控制軸瓦平行度偏差。我們在安裝過程中對軸承的平行度制約條件進行了梳理，對各制約條件進行了約束。在安裝過程中逐項進行控制，減少積累誤差，確保了汽輪機軸承的平行度和機組的安全運行。

4.1 檢查軸承座與調(diào)節(jié)裝置

安裝前用內(nèi)徑千分尺檢查軸承座與調(diào)節(jié)裝置配合位置的平行度；控制0.02mm以內(nèi)。偏差較大會對后續(xù)軸承平行度調(diào)整過程中數(shù)據(jù)超標。

4.2 壓緊調(diào)整裝置

1）清理檢查“壓緊調(diào)整裝置”測量與軸承座軸向配合尺寸及相關尺寸檢查，應符合要求；

2）在軸承調(diào)整裝置側部調(diào)整板（L型板），測量上下部分的平行度偏差控制在0.02以內(nèi)；

3）檢查底部調(diào)整裝置與軸承座的接觸，進行初研，等待后續(xù)轉子就位調(diào)整后進行精研。將“壓緊調(diào)整裝置”下半吊裝就位，吊裝前應在“底部調(diào)整板”底面和頂面涂紅丹粉，并安裝“底部調(diào)整板”、“側部調(diào)整板”，測量垂直和水平兩個方向的直徑，出現(xiàn)偏差通過加減“側部調(diào)整板”進行調(diào)整。

4.3 軸承清理檢查

1）軸承解體前先檢查水平中分面間隙，測量軸承橫向截面的平行度；測量軸承的寬度，檢查與調(diào)整裝置的配合間隙是否符合設計要求。

2）對軸瓦塊進行PT檢查。

3）在支持軸承下半背弧處涂抹紅丹粉，然后將支持軸承吊裝就位；檢查“底部調(diào)整板”與軸承座、“底部調(diào)整板”與“壓緊調(diào)整裝置”下半、支持軸承下半背弧與“壓緊調(diào)整裝置”下半之間的接觸，接觸良好且均勻，否則應對接觸面進行研磨處理。

4.4 測量調(diào)整軸瓦平行度

1）將低壓轉子吊裝就位，使用內(nèi)徑千分尺測量軸瓦的平行度；

2）根據(jù)平行度測量數(shù)據(jù)，確定“底部調(diào)整板”、“側部調(diào)整板”的加工數(shù)據(jù)；備注：加工前，必須結合軸承內(nèi)外側的內(nèi)徑測量數(shù)據(jù)，通過計算確定軸瓦真實的平行度數(shù)據(jù)；

3）復測軸瓦平行度符合要求。

4.5 軸瓦枕緊力測量

將LP轉子吊出，將支持軸承上半吊入，將“壓緊調(diào)整裝置”上半吊裝就位，通過壓鉛絲的方法測量“中分面調(diào)整板”與“壓緊調(diào)整裝置”上半之間的間隙，一般控制在過盈0.02-0.03mm。

4.6 推力軸承安裝

1）推力軸承殼體與軸承箱體通過殼體外的調(diào)整塊調(diào)整間隙為0-0.05mm；

2）在轉子就位調(diào)整后要求推力盤與推力軸承殼體推力瓦塊的支撐面平行度不大于0.02mm；

3）若推力間隙過大或過小，可調(diào)整推力軸承瓦套兩側的墊片來調(diào)整，亦可調(diào)整調(diào)端推力瓦塊后部的調(diào)整墊片。

5.施工過程中關鍵控制點

平行度的控制：

5.1 測量徑向軸承的底部調(diào)整板的水平和揚度，確保底部調(diào)整板的水平的揚度與軸承基本一致。

5.2 調(diào)整裝置與軸承座進行接觸情況的檢查；側部設計間隙為0.05-0.09mm按此調(diào)整則保證不了在壓緊裝置安裝后的尺寸。在調(diào)整裝置就位后測量與兩側調(diào)整板配合位置的間隙并均勻配在調(diào)整板上，以減少后續(xù)調(diào)整過程中尺寸不滿足制造廠的要求。也會減少對后續(xù)軸瓦平行度的調(diào)整累積誤差；

5.3 在安裝過程中使用銅棒輕敲至一側。使得調(diào)整裝置在軸承座和軸承在調(diào)整裝置在同一側。以減少由于就位不準確帶來的平行度調(diào)整的偏差。

5.4 調(diào)整1、2號軸承及推力軸承平行度的同時要保證轉子在前中箱油擋的中心位置在程序要求范圍內(nèi)。

6.小結

軸承是汽輪機靜止部套和轉動部套之間的媒介，軸承的安裝質(zhì)量影響了汽輪機轉子的運轉狀態(tài)和安全。核電運行安全尤為重要。核電機組多采用半速汽輪機結構與常規(guī)存在差異。本文簡單介紹了核電百萬半速汽輪機軸承的基本結構，并對安裝工藝要求以及平行度的控制要點進行了論述；對后續(xù)機組的安裝有借鑒意義。

參考文獻

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[2]DL/T5210.3-2009電力建設施工質(zhì)量驗收及評價規(guī)程（第3部分）（汽輪發(fā)電機組）[S].