陽江核電CPR1000汽輪機負荷分配技術的研究

摘 要：汽輪機負荷分配作為汽輪機安裝工序中一道很重要的安裝工作，它不僅工藝細節復雜，而且質量控制標準也很高，整個汽輪機的負荷分配工作涉及低壓缸的負荷分配和高壓缸的負荷分配。本文著重介紹陽江核電3、4號機汽輪機的負荷分配技術，該技術在實際工程中是切實可行的，可作為其它CPR1000核電站汽輪機負荷分配技術的參考。

關鍵詞：汽輪機；低壓缸；高壓缸；負荷分配；貓爪

1 概述

陽江核電3、4號汽輪機采用的是Siemens（西門子）技術、上汽廠生產的單軸、三缸、凝汽式半速機。汽輪機有1個高壓缸（HP缸）和2個低壓缸（LP1、LP2缸），共三個汽缸。低壓缸由內缸和外缸組成，設計為雙流布置2×10級，汽輪機3個轉子的6個軸承（1～6號軸承）安裝在4個落地軸承座（1～4號軸承座）內，高壓轉子后端的2號軸承是“支承-推力聯合軸承”，高壓缸整體通過前、后端的貓爪結構坐落在4個固定在基礎上的高壓缸臺板上，高壓缸后端貓爪是軸向熱脹冷縮的“死點”，前端可以在臺板上的耐磨低摩擦合金板上滑動。低壓外缸由4個臺板支承，內缸坐落在外缸的鋼結構上，低壓缸外缸與凝汽器剛性連接，凝汽器由底部的彈簧基架支承，高壓缸和低壓外缸由各自的臺板支承，4個落地軸承座直接落在基礎上。

2 負荷分配技術

2.1 低壓缸負荷分配

低壓內缸分為低壓內內缸和外內缸，內內缸和外內缸都在水平中分面分為兩半。低壓內內缸通過水平法蘭上的凸臺支撐于外內缸水平中分面上，其軸向死點位于調閥端支撐點，低壓內內缸的橫向對中則通過導向螺栓保證。低壓外內缸由兩側的支撐梁支撐于低壓外缸下半。低壓內缸軸向死點位于調閥端支撐梁上。低壓外內缸的橫向對中通過汽缸下半的對中裝置保證。低壓外內缸上有三級靜葉，由螺栓固定在外內缸上。排汽導流環固定在外內缸上。

對低壓內缸做負荷分配時，應先通過調整單個貓爪下的兩組墊片厚度使每個貓爪下的兩組貓爪墊片負荷均衡，再通過調整汽缸同一端左右兩側貓爪下的墊片厚度（左右側墊片總厚度保持不變）使內缸左右兩側貓爪負荷分配均衡。在符合分配時，不允許轉子和靜子之間的最小徑向間隙處接觸，調整時，需要在汽缸和轉子之間架表進行監測。

2.1.1 單個貓爪下兩組貓爪墊片的負荷分配

（1）于單個貓爪的兩端，各架一個百分表并使其讀數歸零，貓爪底部中間放置帶壓力表的液壓千斤頂；（2）用液壓千斤頂頂起貓爪至任一百分表讀數達到0.30mm，比較兩百分表讀數，記錄數據，判斷貓爪傾斜趨勢，將液壓千斤頂泄壓，百分表讀數應歸零；（3）將液壓千斤頂移至貓爪底部一端（應盡量靠近邊緣），頂起貓爪至該端靠表讀數恰好達到0.30mm，并記錄下此時液壓千斤頂的油壓讀數，將液壓千斤頂泄壓，靠表讀數應回零；按照同樣的方法記錄貓爪另一端的數據；（4）比較兩次的油壓讀數，根據差值估算需要轉移的墊片厚度；（5）將液壓千斤頂移至貓爪底部中間，頂起貓爪至兩邊靠表均有讀數之后放緩頂起增量，同時嘗試抽動墊片組，墊片組能抽動時，停止頂動，完全抽出墊片組，根據估算得到的結果調整墊片后復裝各墊片組；（6）重復以上步驟，直至兩端油壓相等或轉移0.05mm墊片后油壓大小情況對調，則單個貓爪的負荷分配完成，按照上述辦法，依次對每個內缸貓爪進行單獨貓爪負荷分配。

2.1.2 內缸整體負荷分配

每個內缸貓爪都完成單貓爪負荷分配之后進行內缸整體負荷分配。

（1）在單個貓爪的兩端（調閥端、電機端）各布置一個靠表并使其讀數歸零，與該貓爪底部中間位置處放置一個帶壓力表的液壓千斤頂；（2）用液壓千斤頂頂起該貓爪至其上的任一靠表讀數恰好達到0.30mm，讀出此時液壓千斤頂油壓并記錄，將液壓千斤頂泄壓，靠表讀數應歸零；（3）按照上述方法一次對每個內缸貓爪進行操作，得到4個貓爪對應的4個油壓讀數；（4）以調閥端左右兩側貓爪的油壓讀數為一組，電機端左右兩側貓爪的油壓讀數為另外一組，分別比較同組內兩個油壓讀數的大小，根據油壓差值估算同一組內需要轉移的墊片厚度；（5）為調整貓爪墊片厚度，先用液壓千斤頂將貓爪頂起至其上的任一靠表讀數達到0.30mm，抽出該貓爪底部的兩組墊片組并根據估算得到的結果調整墊片厚度，然后復裝墊片組，最后將液壓千斤頂泄壓，觀察貓爪上的靠表讀數變化應與墊片的調整厚度一至；（6）重復以上左右步驟，直至同一組左右兩側貓爪對應的油壓相等或轉移0.05mm墊片后同一組左右兩側油壓大小情況對調則負荷分配完成。

2.2 高壓缸負荷分配

高壓汽缸為雙層缸結構，分外缸和內缸兩部分。汽缸為雙流對稱結構，能較好的平衡軸向推力。汽缸在水平中分面處分為上、下兩半，用螺栓緊固，內缸支撐在外缸下半水平中分面法蘭內側的凸臺上，通過墊片來調整內缸在垂直向和水平向的位置。高壓缸前后兩端的“貓爪”分別支承于前軸承座及#2軸承座兩側臺板上?！柏堊Α迸c臺板用螺栓相連接，并留有適當間隙使它能自由脹縮。高壓缸的軸向死點位于電機端。高壓外缸下半設有定位裝置，做橫向定位，允許高壓缸沿軸向向調閥端膨脹。

高壓缸負荷分配時汽缸各貓爪上的負荷須盡可能相同，因此，須確定每個貓爪上的負荷。同時在執行負荷分配操作時，不允許轉子和靜子之間的最小徑向間隙處接觸。為此，可通過裝在汽缸和轉子之間的靠表進行監測。

汽缸貓爪的負荷分配按以下的步驟進行：

（1）將磁吸底座的靠表吸在臺板上，監測汽缸貓爪的抬高量。（2）將帶壓力表的液壓千斤頂放置就位（按圖紙要求）。（3）用液壓千斤頂將汽缸抬高0.10mm，同時用靠表監測。（4）讀出并記錄液壓千斤頂上壓力表的讀數。（5）將汽缸貓爪慢慢落到貓爪墊片上。在4 個汽缸貓爪上重復以上步驟，然后把左邊記錄下來的數據和右邊記錄下來的數據進行比較。為修正偏差，交換汽缸前貓爪（左側+右側）的墊片，或交換汽缸后貓爪（左側+右側）的墊片。當從負荷較大一側的貓爪下的墊片組里取出0.05mm墊片墊入另一側時，原來負荷較大的一側變成負荷較小，就可認為貓爪負荷已均衡。

注意：僅交換前貓爪（或后貓爪）左右側的墊片，前貓爪（或后貓爪）左右側墊片的總高度必須保持不變。

（1）安放液壓千斤頂。（2）將帶磁吸底座的靠表吸在臺板上，監測汽缸貓爪抬高量。（3）用液壓千斤頂將汽缸貓爪抬高0.3mm，同時擰緊頂缸螺栓以防止汽缸落下。（4）拔出帶滑塊的貓爪墊片組，修改墊片組厚度使之達到計算值。（5）檢查汽缸貓爪支撐面是否清潔，然后重新裝入帶滑塊貓爪墊片組。（6）擰松頂缸螺栓。（7）液壓千斤頂卸壓，然后將靠表上的讀數與計算出的預期值相比較。

注意：在汽缸兩端（汽機端和電機端）所有其它汽缸支撐貓爪上按相同的順序重復上述步驟，確定并記錄每個支撐貓爪墊片組的厚度，所有的偏差修正好后，須重新進行測量，同時所有的汽輪機找中工作都完成后，再配準并裝入最終的產品貓爪墊片組。

3 結束語

汽輪機的各軸承座落地，通過螺栓與基礎固定。各轉子均為雙軸承支撐，其中高壓后軸承為推力及徑向聯合軸承，整個軸系以此為死點向兩端膨脹。各低壓缸通過外缸下半側板上的支架支撐在運轉平臺上。支撐位置位于低壓外缸下半的四個貓爪上。兩個低壓外缸分別以調閥端貓爪為死點，允許汽缸向電端膨脹。負荷分配作為汽輪機安裝過程中的一道很重要的安裝工序，其安裝質量對后續汽輪機的安全運行起到了至關重要的作用，文章所涉及的負荷分配技術可以為后續的CPR1000機組的汽輪機負荷分配提供借鑒。

參考文獻

[1]DL 5190.3-2012.電力建設施工技術規范第3部分：汽輪發電機組[S].

[2]1000MW核電凝汽式汽輪機安裝說明[Z].

[3]宣布“For Use”的設計院施工圖紙[Z].

[4]宣布“For Use”的設備制造廠圖紙資料[Z].