汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子電端聯(lián)軸器晃度超標(biāo)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(jī)組為單軸、三缸、半速、凝汽式、百萬千瓦等級(jí)核電汽輪機(jī)組，整個(gè)汽輪機(jī)組由1 個(gè)高壓缸和2 個(gè)抵壓缸組成，各汽缸與發(fā)電機(jī)采用串聯(lián)布置，每個(gè)低壓缸主要由1 個(gè)低壓內(nèi)內(nèi)缸、1 個(gè)低壓外內(nèi)缸、1 個(gè)低壓外缸、1 個(gè)低壓轉(zhuǎn)子和2×10 級(jí)低壓動(dòng)葉、2×10 級(jí)低壓靜葉等組成。

LP2 低壓轉(zhuǎn)子在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)發(fā)現(xiàn)，電機(jī)端靠背輪外圓跳動(dòng)超出設(shè)計(jì)值，將轉(zhuǎn)子反向放置后跳動(dòng)值可以達(dá)到設(shè)計(jì)范圍，但連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間盤車后轉(zhuǎn)子晃度仍恢復(fù)到之前超差狀態(tài)。

1 汽輪機(jī)低壓紅套轉(zhuǎn)子

低壓轉(zhuǎn)子采用紅套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由1 根中心軸、8 個(gè)安裝動(dòng)葉片葉輪和2 個(gè)聯(lián)軸器輪盤組成。8 個(gè)輪盤、2 個(gè)靠背輪及中心軸通過紅套形成整根轉(zhuǎn)子。其中，調(diào)閥端軸頭較短，電機(jī)端軸頭很長(zhǎng)（圖1）。

圖1 低壓轉(zhuǎn)子外形

低壓轉(zhuǎn)子重227 t，額定工作轉(zhuǎn)速1500 r/min，轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度為11.5 m，末級(jí)葉片外徑為1397 mm，軸頸直徑為750 mm，軸承跨距為7800 mm。低壓轉(zhuǎn)子靠背輪的加工要求如下：①轉(zhuǎn)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(jìn)行磁粉探傷；④中心軸精加工后進(jìn)行滾壓處理，通過滾壓工具在中心軸表面施加壓力，產(chǎn)生塑性變行，在近表面產(chǎn)生一定深度殘余壓壓力，同時(shí)使表面光滑；⑤紅套前轉(zhuǎn)子上大車校調(diào)，使得轉(zhuǎn)子各檔跳動(dòng)度滿足圖紙要求；⑥紅套聯(lián)軸器輪盤，并按圖紙要求打錐銷；⑦紅套后轉(zhuǎn)子在大車上校調(diào)，使得轉(zhuǎn)子各檔跳動(dòng)滿足圖紙要求后，精加工靠背輪外圓及端面（包括聯(lián)軸器止口）；⑧精加工聯(lián)軸器外圓及端面尺寸；⑨按照?qǐng)D紙要求滾壓部分外圓及圓角；⑩轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡，包括超速至125%額定轉(zhuǎn)速超速試驗(yàn)和最終動(dòng)平衡試驗(yàn)。

2 低壓轉(zhuǎn)子電機(jī)端靠背輪晃度超標(biāo)

2.1 安裝期間

安裝期間，頂軸油運(yùn)行，手動(dòng)盤動(dòng)轉(zhuǎn)子30 min，測(cè)量靠背輪的晃度與瓢偏，發(fā)現(xiàn)電機(jī)端靠背輪晃度超標(biāo)（晃度≤0.10 mm、瓢偏≤0.02 mm 合格）（圖2、表1）。檢查轉(zhuǎn)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(jì)算單位均為0.01 mm。

圖2 從調(diào)端向電端看瓢偏晃度測(cè)量示意

表1 初次測(cè)量晃度 0.01 mm

2.2 連續(xù)盤車6 h 以上測(cè)量對(duì)輪晃度、瓢偏

此時(shí)，對(duì)輪及軸上架表如圖3 所示：在對(duì)輪左側(cè)（以高壓缸向發(fā)電機(jī)方向看去）架2 塊百分表，分別為A、B，軸肩左側(cè)架百分表為C，測(cè)量晃度時(shí)同時(shí)記錄3 塊表的讀數(shù)。以2點(diǎn)作為起點(diǎn)盤轉(zhuǎn)子記數(shù)（表2）。

圖3 對(duì)輪及軸上架表位置示意

表2 連續(xù)盤車6 h 測(cè)量晃度 0.01 mm

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

表3 連續(xù)盤車6 h 測(cè)量瓢偏 0.01 mm

2.3 對(duì)輪晃度最大點(diǎn)盤至最高處靜置20 min 后再進(jìn)行測(cè)量（表4）

測(cè)得的結(jié)果很大，后改將“低點(diǎn)（即百分表讀數(shù)小的點(diǎn)）”盤至最高處，靜置20 min 鐘后，復(fù)測(cè)晃度，并在軸肩（左側(cè)）另架一塊百分表。測(cè)量晃度時(shí)，同時(shí)記錄4 塊百分表的讀數(shù)（表5）。

表4 晃度最大點(diǎn)盤至最高處靜置20 min 后晃度 0.01 mm

表5 對(duì)輪晃度最小點(diǎn)盤至最高處靜置20 min 后復(fù)測(cè)結(jié)果 0.01 mm

2.4 繼續(xù)盤動(dòng)轉(zhuǎn)子，每半小時(shí)測(cè)一次晃度、瓢偏，至讀數(shù)不再發(fā)生明顯變化（表6、表7）。

表6 復(fù)測(cè)時(shí)第一次測(cè)量晃度 0.01 mm

第三次測(cè)量時(shí)，在軸頸頸上（左側(cè)）架了一塊百分表，測(cè)量晃度時(shí)，同時(shí)記錄5 個(gè)百分表的讀數(shù)（表8、表9）。

3 測(cè)量數(shù)據(jù)分析

3.1 數(shù)據(jù)分析

（1）轉(zhuǎn)子調(diào)端靠背輪跳動(dòng)數(shù)據(jù)都合格。

（2）轉(zhuǎn)子軸徑的跳動(dòng)數(shù)據(jù)都合格，轉(zhuǎn)子彎曲度合格。

表7 復(fù)測(cè)時(shí)第二次測(cè)量晃度 0.01 mm

表8 第三次測(cè)量結(jié)果 0.01 mm

表9 第四次測(cè)量結(jié)果 0.01 mm

（3）電機(jī)端聯(lián)軸器外圓跳動(dòng)超出設(shè)計(jì)值，歷次測(cè)量數(shù)據(jù)表現(xiàn)為靠背輪晃度始終處于同一位置。

3.2 影響性分析

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

（2）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量，低壓2#轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)相連接的聯(lián)軸器端面的瓢偏完全滿足要求，對(duì)2 個(gè)聯(lián)軸器安裝，即低壓2#轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的連接過程中，對(duì)張角不會(huì)產(chǎn)生任何影響。

（3）由于低壓2#轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的安裝是同心的，所以聯(lián)軸器外圓晃度超差僅僅是增加了聯(lián)軸器部位的不平衡質(zhì)量，目前存在的晃度超標(biāo)情況，對(duì)軸系中相關(guān)軸承的載荷和振動(dòng)會(huì)有一定影響，但不會(huì)影響機(jī)組安全、良好運(yùn)行。

4 轉(zhuǎn)子找中方案

盤動(dòng)轉(zhuǎn)子直到低壓轉(zhuǎn)子電機(jī)端靠背輪外圓晃度值穩(wěn)定，此時(shí)轉(zhuǎn)子已經(jīng)盤直，在保證瓢偏合格前提下，對(duì)低壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行聯(lián)軸器找中，經(jīng)過多次調(diào)整，張口與圓周偏差調(diào)整到合格范圍內(nèi)，機(jī)組沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)及帶負(fù)荷過程中，機(jī)組振動(dòng)、軸瓦溫度、回油溫度等參數(shù)都合格。

5 小結(jié)

汽輪發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行是電廠安全生產(chǎn)的重要保障，通過對(duì)汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子電機(jī)端晃度超標(biāo)問題的分析，找出根本原因，判斷晃度超標(biāo)對(duì)轉(zhuǎn)子找中的影響，并提出具體解決方案。