三門核電汽輪機(jī)低壓缸通流間隙測量工藝分析

【摘 要】在汽輪機(jī)大修過程中，通流間隙測量是一項(xiàng)非常重要的工作，其測量準(zhǔn)確性是保證機(jī)組能否安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。本文主要介紹汽輪機(jī)低壓缸通過新工藝消除缸體變形對通流間隙測量的影響，實(shí)現(xiàn)通流間隙的準(zhǔn)確測量。

【關(guān)鍵詞】三門核電;通流間隙;測量工藝

中圖分類號： TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）08-0101-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.08.042

【Abstract】In the course of steam turbine overhaul， the measurement of flow clearance is a very important work， and its measurement accuracy is the key to ensure the safe and economical operation of the unit. In this paper， a new process is introduced to eliminate the influence of cylinder block deformation on the measurement of flow clearance， and the accurate measurement of flow clearance is realized.

【Key words】Sanmen nuclear power plant;Flow clearance;Measurement technology

1 低壓內(nèi)缸變形對低壓缸通流間隙測量的影響

由于三門核電低壓缸重量、尺寸較大型火電汽輪機(jī)有較大幅度的增加，在解體檢修時(shí)，低壓缸由于重量、尺寸、剛度等因素，上下部分解體后，不可避免的面臨變形的問題，對低壓缸通流間隙的測量帶來一定的影響。

1.1 缸體變形分析

低壓外缸與內(nèi)缸采用獨(dú)立落地支撐，內(nèi)外缸變形不發(fā)生相互傳遞。內(nèi)缸支撐在低壓外缸的臺板上，兩側(cè)支撐點(diǎn)間的跨距達(dá)到11米，內(nèi)部套安裝在內(nèi)缸中，由內(nèi)缸支撐，總重達(dá)到了156T。在解體檢修過程中，上半缸體拆除，在長跨距、下半缸體自重、剛度及內(nèi)部套重量等因素的共同影響下，下半缸體將下沉變形，且兩側(cè)向內(nèi)輕微彎曲。由于內(nèi)部套支撐在內(nèi)缸上，將隨內(nèi)缸一同下垂變形。以內(nèi)缸下半部分就位為基準(zhǔn)點(diǎn)，通過測量，隨著內(nèi)部套的逐漸落入，內(nèi)缸持續(xù)下沉、向內(nèi)彎曲，如圖 1所示。當(dāng)所有內(nèi)部套落入時(shí)，底部最大下沉量達(dá)到了2.47mm，兩側(cè)向內(nèi)彎曲變形量最大0.9mm，呈現(xiàn)如圖2狀態(tài)。

1.2 缸體變形對通流間隙測量影響分析

在汽輪機(jī)低壓缸解體檢修時(shí)，通常采用落轉(zhuǎn)子壓鉛絲等類似方法來測量通流動靜部分間隙。轉(zhuǎn)子由兩端徑向軸承支撐，徑向軸承落在基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)子位置不發(fā)生變化。而內(nèi)部套支撐在內(nèi)缸上，且與內(nèi)缸相對位置固定，位置也隨著內(nèi)缸向下、向內(nèi)彎曲變形。內(nèi)缸變形量的存在導(dǎo)致內(nèi)部套汽封圈與轉(zhuǎn)子下部間隙測量值變大，上部間隙測量值變小，左右間隙測量值變小，如直接按照此間隙值進(jìn)行修磨、加工汽封圈，將導(dǎo)致機(jī)組在運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)子與汽封圈間隙不符合要求，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致發(fā)生動靜碰磨，引起機(jī)組振動，跳機(jī)風(fēng)險(xiǎn)增加，給機(jī)組安全運(yùn)行帶來很大的隱患。所以需要改進(jìn)測量工藝，消除缸體變形，準(zhǔn)確測量通流間隙。

2 低壓缸通流間隙測量工藝分析

三門核電低壓缸測量通流間隙時(shí)，采用常規(guī)的落轉(zhuǎn)子壓鉛絲工藝+缸體防變形工藝測量通流間隙。

2.1 獨(dú)特內(nèi)缸防變形工藝，消除內(nèi)缸變形

針對內(nèi)缸及內(nèi)部套的變形，三門核電汽輪機(jī)專門設(shè)計(jì)了三種獨(dú)特的檢修防變形措施，相對國內(nèi)其他百萬機(jī)組，也是首次采用。通過防變形工具的使用，控制缸體變形，準(zhǔn)確測量通流間隙。

（1）低壓內(nèi)缸底部液壓千斤頂，配合百分表，監(jiān)測并調(diào)整缸體變形量;

（2）內(nèi)外缸之間液壓拉桿，消除低壓內(nèi)缸解體后的向內(nèi)彎曲變形;

（3）內(nèi)部套固定裝置，將內(nèi)部套與內(nèi)缸的相對位置進(jìn)行固定，保持變形量同步調(diào)整。

2.2 低壓缸通流間隙測量特殊工藝流程

由于需要控制缸體變形量，在通流間隙測量時(shí)需要采用一些不同于其他機(jī)組的工藝進(jìn)行監(jiān)測和控制，結(jié)合專用工器具的使用，形成獨(dú)特低壓缸通流間隙測量工藝流程。

2.2.1 修前通流間隙測量工藝步驟及分析

（1）初始狀態(tài)記錄：在低壓外缸吊出后，用量塊測量低壓轉(zhuǎn)子末級葉頂間隙左右進(jìn)行測量，記錄內(nèi)缸相對轉(zhuǎn)子的位置，并與安裝數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。由于轉(zhuǎn)子位置不發(fā)生變化，也可以通過此間隙判斷內(nèi)缸后續(xù)變形量和缸體位置是否發(fā)生移動。在每次測量之前都要通過末級葉頂汽封間隙確認(rèn)缸體狀態(tài)，在缸體保持解體前狀態(tài)時(shí)進(jìn)行測量。

（2）防變形工器具安裝：將液壓千斤頂及液壓拉桿安裝到位，并在液壓千斤頂旁以及中間肋板處安裝三塊百分表，記錄初始讀數(shù)，后續(xù)此數(shù)值變化作為內(nèi)缸下沉量的參考數(shù)據(jù)。然后內(nèi)缸兩側(cè)的六個(gè)液壓拉桿加壓至30MPa（根據(jù)安裝數(shù)據(jù)，后續(xù)以上次大修數(shù)據(jù)為依據(jù)）。

在此狀態(tài)下拆除內(nèi)缸中分面螺栓，并將內(nèi)缸上半吊出。

在拆除內(nèi)部套中分面螺栓前，安裝內(nèi)部套固定裝置，將下半內(nèi)部套與內(nèi)缸的相對位置固定。記錄內(nèi)部套掛耳與內(nèi)缸之間的徑向間隙，后續(xù)參考。

（3）上部徑向間隙測量：拆除內(nèi)部套中分面螺栓，將所有上半內(nèi)部套吊出。對上半內(nèi)部套中的汽封圈取下清理后，僅回裝最頂部汽封弧段，布置鉛絲并汽封圈背部用楔形塊固定。并將轉(zhuǎn)子至于中間位置，并通過液壓拉桿或液壓千斤頂調(diào)整底部百分表恢復(fù)到初始位置。然后將一個(gè)上半內(nèi)部套吊起回裝，重新緊固中分面螺栓。此時(shí)對底部百分表讀數(shù)進(jìn)行記錄。然后拆除中分面螺栓，將上半內(nèi)部套吊出，取下鉛絲，用刀口千分尺測量鉛絲厚度。此時(shí)再次記錄底部百分表讀數(shù)。然后逐個(gè)測量其他部件上部通流間隙。

左右徑向間隙測量：調(diào)整液壓拉桿壓力，將左右末級葉頂汽封間隙恢復(fù)至首次安裝階段或上次大修時(shí)左右間隙測量時(shí)的狀態(tài)，清理左右汽封圈，并在背部用楔形塊固定，用塞尺測量左右通流間隙。在此狀態(tài)下測量內(nèi)部套掛耳與內(nèi)缸之間的徑向間隙。

軸向間隙測量：將轉(zhuǎn)子置于K值位置，將內(nèi)部套向蒸汽流動方向推動，并固定，用斜尺測量軸向間隙值。

說明：根據(jù)安裝經(jīng)驗(yàn)，缸體不能同時(shí)恢復(fù)左右和上下狀態(tài)，所以采用左右和上下間隙分開測量的方式進(jìn)行。左右徑向間隙測量時(shí)，需要調(diào)整液壓拉桿壓力，將左右數(shù)據(jù)恢復(fù)至與安裝狀態(tài)或上次大修時(shí)一致。同時(shí)由于無法安裝百分表，需要將安裝階段百分表變化量轉(zhuǎn)換為低壓轉(zhuǎn)子末級葉頂間隙變化量。例如安裝階段當(dāng)調(diào)端左側(cè)百分表讀數(shù)為5.35mm狀態(tài)下測量左右間隙（初始讀數(shù)為5.00mm），大修階段通過液壓拉桿將調(diào)端左側(cè)葉頂汽封間隙調(diào)整至：合缸狀態(tài)左側(cè)葉頂汽封間隙值-0.35mm。

由于內(nèi)部套是直接掛在內(nèi)缸上，缸體上下移動可以直接判斷內(nèi)部套的上下移動量，所以測量上下間隙時(shí)，只需要將底部百分表數(shù)據(jù)恢復(fù)原位即可。而對于左右間隙測量，引入了內(nèi)部套掛耳與內(nèi)缸之間的徑向間隙作為參考值，雖然內(nèi)部套和內(nèi)缸之間安裝了固定裝置，但是內(nèi)缸的左右拉伸變形量并不能直接反應(yīng)出內(nèi)部套的變形量，所以引入兩者之間的間隙作為參考值。

（4）下部徑向間隙測量：將轉(zhuǎn)子吊出，將下半內(nèi)部套中的所有汽封圈取出清理，僅回裝最底部汽封圈，布置鉛絲并汽封圈背部用楔形塊固定。調(diào)整液壓拉桿和底部千斤頂壓力至底部百分表恢復(fù)初始狀態(tài)。將轉(zhuǎn)子重新吊入，吊入時(shí)將轉(zhuǎn)子置于中間位置。將轉(zhuǎn)子吊出，取下鉛絲，測量厚度值，即為底部徑向間隙。

（5）將內(nèi)部套固定裝置取下，將下半內(nèi)部套吊出清理檢查。液壓拉桿和液壓千斤頂泄壓。

2.2.2 修后通流間隙測量工藝步驟及分析

在各級汽封圈清理并根據(jù)測量結(jié)果修整完成后，需要對通流間隙進(jìn)行復(fù)測，確保修整后的間隙滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，并為下次大修提供參考。由于整個(gè)過程與修前測量工藝類似，本文不再累述，僅對不同點(diǎn)進(jìn)行說明。

（1）由于解體后，上下內(nèi)部套全部吊出清理檢查，在回裝時(shí)，首先需要將內(nèi)部套上下半回裝，并用中分面螺栓緊固連接，然后將液壓千斤頂和液壓拉桿壓力調(diào)整至固定裝置解體階段安裝時(shí)的壓力值，回裝內(nèi)部套固定裝置，確保測量狀態(tài)與修前測量狀態(tài)一致。然后拆除內(nèi)部套中分面螺栓，吊出內(nèi)部套上半部分，然后開始進(jìn)行通流間隙的測量工作。

說明：這點(diǎn)也是三門核電獨(dú)特的地方，其他機(jī)組由于內(nèi)缸變形較小，不需要在復(fù)測前對內(nèi)部套上連接，而直接進(jìn)行通流間隙的測量。而三門核電為了消除變形帶來的影響，內(nèi)部套設(shè)計(jì)有固定裝置，而固定裝置安裝前，首先需要將內(nèi)部套進(jìn)行上下連接，以消除內(nèi)部套在解體后的變形，保證內(nèi)缸及內(nèi)部套下半與修前狀態(tài)完全一致，保證通流間隙測量的準(zhǔn)確性。然后安裝固定裝置，最后拆除內(nèi)部套上半部分，開始進(jìn)行通流間隙的測量工作。

（2）底部通流間隙測量完畢后，需要將背部楔形固定塊取下后再測量左右通流間隙，因?yàn)樽笥议g隙測量時(shí)，內(nèi)缸底部處于向上變形狀態(tài)，而底部最小通流間隙最小只有0.3mm，為了防止液壓拉桿加壓時(shí)，內(nèi)缸向上變形，汽封齒與轉(zhuǎn)子相碰，可以考慮將背部楔形塊取下或?qū)⑵馊θ∠聹y量左右間隙。

3 結(jié)論

由于三門核電汽輪機(jī)低壓缸存在較大的缸體變形，通流間隙的測量工藝與常規(guī)方式有較大不同，相對其他機(jī)組，測量工藝更為復(fù)雜，更需要精確控制，結(jié)合缸體防變形工藝，為汽輪機(jī)通流間隙的準(zhǔn)確測量提供了保障，也可為同類型核電機(jī)組的解體檢修提供參考。

【參考文獻(xiàn)】

[1]郭延秋主編.大型火電機(jī)組檢修使用技術(shù)叢書，汽輪機(jī)分冊，中國電力出版社.

[2]魏波，等.AP1000核電站汽輪機(jī)低壓缸防變形工藝，華電技術(shù)，2013.02.