汽輪機(jī)不對(duì)稱汽缸的重力分析

孫智勇， 張德宇

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150046）

0 引言

近幾年汽輪機(jī)向著大功率環(huán)保型發(fā)展,百萬千瓦的大型機(jī)組不斷涌現(xiàn)，搶占了大量的市場份額。同時(shí)由于汽輪機(jī)機(jī)組向著超重、超大型發(fā)展，其結(jié)構(gòu)也不斷地變化。目前，30萬kW以上汽輪機(jī)機(jī)組高壓外缸由于特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，外形結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，使4個(gè)貓爪支撐面負(fù)載分配不合理，導(dǎo)致作用在汽缸上的載荷不均勻，造成汽缸在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生不規(guī)則變形和振動(dòng)，影響到機(jī)組長期的安全運(yùn)行，同時(shí)給現(xiàn)場安裝時(shí)做全缸負(fù)荷分配帶來極大的困難。

1 存在問題分析

以汽輪機(jī)高壓缸為例，由于大功率汽缸體積超大、超重、超高，背部不對(duì)稱的管口過多、分布位置不同，造成汽輪機(jī)高壓汽缸軸向徑向重力嚴(yán)重不對(duì)稱，如圖1。

由于外形不規(guī)整，會(huì)造成沉降和變形，影響到機(jī)組安裝和運(yùn)行，主要不利因素有以下幾方面:

1）由于4個(gè)貓爪載荷不均勻、不合理。經(jīng)機(jī)床加工后水平中分面嚴(yán)重變形，合缸時(shí)有間隙和漏氣現(xiàn)象發(fā)生。

2）由于汽輪機(jī)高壓汽缸的變形，會(huì)造成開檔削孔錯(cuò)牙不同心，直接影響到汽缸的加工質(zhì)量。

3）汽輪機(jī)高壓汽缸本身體積不對(duì)稱，造成重力分配不合理，導(dǎo)致汽缸不均勻沉降、不均勻膨脹，增加了機(jī)組的振動(dòng)，影響到機(jī)組長期運(yùn)行。

4）由于汽輪機(jī)高壓汽缸外形不對(duì)稱，給總裝做全缸重力負(fù)荷分配帶來了極大的困難。同時(shí)也增加了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。

5）由于汽輪機(jī)高壓汽缸的嚴(yán)重變形，合缸時(shí)造成銷孔嚴(yán)重拉毛。

2 解決方案

主要方法是調(diào)整工序，在工件找正加工前做汽輪機(jī)高壓汽缸的重力負(fù)荷分配實(shí)驗(yàn)，稱為貓爪垂弧。也就是將汽輪機(jī)高壓汽缸的重力合理分配到各個(gè)承力面上，垂弧法是指貓爪在無貓爪墊片支撐情況下汽缸的下垂高度。同時(shí)比較左右對(duì)稱位置的垂弧，通過調(diào)整貓爪下部墊片厚度，使各對(duì)稱點(diǎn)下垂值差在正常范圍內(nèi)。同時(shí)在做不對(duì)稱外形汽缸時(shí)，注意合理地分配調(diào)整貓爪下墊片厚度，以保證水平中分面的重力平衡，并確保貓爪的加工余量。汽輪機(jī)高壓外缸加工前的負(fù)荷分配工作,是高壓缸安裝過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié).關(guān)系到高壓缸安裝后的長期運(yùn)行。

負(fù)荷分配所需工具：支撐工件的2 m墊箱；50 t螺旋千斤頂；0.1～0.2 mm不等厚墊片，作用在4個(gè)貓爪支撐面上，能保證加減調(diào)整操作；表架及百分表。

3 負(fù)荷分配步驟

如圖1所示，2 m墊箱置于光平后的貓爪處即A、B、C、D各點(diǎn)，在靠近調(diào)端汽輪機(jī)中心線上，選擇適當(dāng)位置為支撐點(diǎn)。設(shè)置4個(gè)千斤頂將A、B兩點(diǎn)設(shè)為監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置百分表調(diào)零。同時(shí)將A、B兩點(diǎn)設(shè)為調(diào)整點(diǎn)（電端貓爪兩點(diǎn)）準(zhǔn)備好足夠的墊片。

圖1

操作步驟：1）頂起千斤頂檢測A、B兩點(diǎn)，待完全頂起后記錄數(shù)值1，放松千斤頂并觀察兩點(diǎn)數(shù)值。

2）選取適當(dāng)厚度墊片（略大于A、B差值一半）墊在高點(diǎn)的對(duì)角側(cè)。

3）調(diào)整百分表歸零重新檢測A、B兩點(diǎn)，完全頂起后記錄數(shù)值2。

4）若A、B兩點(diǎn)差的絕對(duì)值小于等于0.05 mm則負(fù)荷分配合格，否則重復(fù)執(zhí)行1）～3）步驟直至滿足負(fù)荷分配要求并記錄A、B兩點(diǎn)最終差值。

負(fù)荷分配的操作步驟主要在墊片的調(diào)整取值，由于高壓外缸剛性不同，外形和重量不均勻。當(dāng)一端進(jìn)行測量調(diào)整后，另一端會(huì)發(fā)生相應(yīng)的微量變化。必須進(jìn)行幾次分配方能滿足要求。

4 結(jié)語

貓爪垂弧法對(duì)汽輪機(jī)高壓汽缸進(jìn)行負(fù)荷分配是目前安裝施工中最常見、最適合的一種方法，為保證安裝順利進(jìn)行在加工前做負(fù)荷分配尤為重要。通過測量對(duì)稱點(diǎn)貓爪垂弧差值的方法，便于操作，保證了不對(duì)稱外形汽缸的靜定結(jié)構(gòu)的負(fù)荷分配。以減小汽缸變形和振動(dòng)，確保機(jī)組長期安全運(yùn)行。