MW超超臨界機(jī)組汽輪發(fā)電機(jī)組軸系安裝工藝控制與研究

1、660MW 超超臨界機(jī)組汽輪發(fā)電機(jī)組軸系安裝工藝控制與研究-機(jī)電論文660MW660MW 超超臨界機(jī)組汽輪發(fā)電機(jī)組軸系安裝工藝控制與研究郝慶豐（淮滬煤電有限公司田集發(fā)電廠，安徽淮南 232000232000）【摘要】本文根據(jù)我廠汽輪發(fā)電機(jī)組安裝過程中實(shí)際情況為依據(jù)，以控制汽輪機(jī)軸系的振動(dòng)為目 標(biāo)，首先簡單介紹了機(jī)組設(shè)計(jì)方面對軸系的優(yōu)化，然后詳細(xì)闡述了現(xiàn)場安裝中 幾個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)的控制，從而保證了機(jī)組投產(chǎn)后振動(dòng)達(dá)到較好的狀態(tài)，為同類型 的汽輪發(fā)電機(jī)組的安裝檢修提供一定的參考作用。關(guān)鍵詞 振動(dòng)；目標(biāo)；現(xiàn)場安裝；重點(diǎn)環(huán)節(jié)；控制田集電廠二期工程（2X660MW2X660MW）機(jī)組汽輪機(jī)是由上海汽輪機(jī)廠引進(jìn)

2、德國西門子 技術(shù)設(shè)計(jì)制造的型號為 N660N660 27/600/62027/600/620 ，該機(jī)為超超臨界、單軸、四缸四 排汽、中間再熱凝汽式機(jī)組，本機(jī)組為國內(nèi)首先采用620620 度再熱蒸汽的機(jī)組。發(fā)電機(jī)為上海發(fā)電機(jī)廠在原600MW600MW 級發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)后的QFSNQFSN 型 600MW600MW700MW700MW 等級 IIII 型汽輪發(fā)電機(jī)。兩臺機(jī)組分別于 20132013 年 1212 月 1 1 日和 2012014 4年 4 4 月 5 5 日沖轉(zhuǎn)一次成功，分別于 20132013 年 1212 月 2323 日和 20142014 年 4 4 月 282

3、8 日 168168 小時(shí)滿負(fù)荷試運(yùn)結(jié)束。期間汽輪機(jī)各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)優(yōu) 良，軸系振動(dòng)（軸振）最大值在 5050 微 M M 左右，且一直趨于穩(wěn)定狀態(tài)。1 1 機(jī)組設(shè)計(jì)方面對軸系的優(yōu)化（1 1）汽輪機(jī)采用 5 5 臺落地式軸承座，采用無臺板設(shè)計(jì)直接灌漿在基礎(chǔ)上，其 不隨機(jī)組膨脹而移動(dòng)。落地式軸承座支撐剛度較好，也不易受到機(jī)組工況改變 的影響，機(jī)組運(yùn)行時(shí)軸承的相對標(biāo)高能基本保持不變，有利于機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定（2 2） 汽輪機(jī)軸承是西門子公司自行設(shè)計(jì)的一種新型橢圓軸承，相對傳統(tǒng)橢圓 軸承有較大優(yōu)勢。其靜態(tài)特性方面，具有摩擦耗功小，油流量小，承載能力 大，承載力分布更加均勻，承載面積更大等優(yōu)點(diǎn)；在動(dòng)態(tài)特性方面

4、，具有汽輪 機(jī)所遇到的全部轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)沒有不穩(wěn)定區(qū)，阻尼大，油膜厚，油膜壓力峰值小 于橢圓軸承等優(yōu)點(diǎn)。（3 3） 軸系支撐系統(tǒng)除高壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子采用雙支撐外，其他轉(zhuǎn)子采用單軸單支撐，采用單支撐較大的減小了整個(gè)軸系的長度，本臺汽輪機(jī)軸系長度 25.36M25.36M，包括發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁機(jī)總長度為39.7M39.7M，相比采用雙支撐轉(zhuǎn)子的機(jī)組要短 8M8M 左右，很大程度上提高了大功率單軸汽輪機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。單支撐的 設(shè)計(jì)也為汽輪機(jī)的安裝檢修帶來了便利。（4 4）低壓缸的支撐系統(tǒng)低壓外缸與低壓內(nèi)缸無剛性連接，只在低壓內(nèi)缸貓爪支撐和中心導(dǎo)向銷的位置 采用波紋管進(jìn)行補(bǔ)償和密封。低壓外缸直接支撐在凝汽器

5、上，凝汽器支撐在剛 性基礎(chǔ)上。低壓內(nèi)缸貓爪穿過低壓外缸上面的四個(gè)孔支撐在落地式軸承座上。 由于低壓內(nèi)缸和低壓轉(zhuǎn)子都支撐在軸承座上，運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子與內(nèi)缸的徑向間隙不 會像傳統(tǒng)機(jī)組那樣受到支撐點(diǎn)溫度高低膨脹不均的影響。（5 5 ）滑銷系統(tǒng)設(shè)計(jì)點(diǎn)整個(gè)軸系的死點(diǎn)在 2 2 號軸承，高壓轉(zhuǎn)子向車頭方向膨脹，中壓轉(zhuǎn)子連帶著兩 根低壓轉(zhuǎn)子向發(fā)電機(jī)方向膨脹，本臺機(jī)組中低壓轉(zhuǎn)子整體膨脹設(shè)計(jì)值 41.5mm41.5mm，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子膨脹值為7mm7mm，發(fā)電機(jī)磁場中心的定位值為 45mm45mm。 由于機(jī)組的絕對死點(diǎn)和相對死點(diǎn)均在高、中壓缸之間的 #2#2 軸承座上，且中壓外 缸與 A A 低壓內(nèi)缸、A A 低壓內(nèi)缸與

6、 B B 低壓內(nèi)缸之間以推拉桿形式連接，滑銷系統(tǒng)在運(yùn)行中通流部分動(dòng)靜之間的差脹比較小，有利于機(jī)組快速啟動(dòng)。另外由于5 5只落地式軸承座不跟著汽缸一起膨脹，所有軸承座與低壓缸貓爪之間的滑動(dòng)支 承面均采用低摩擦合金，整個(gè)滑銷系統(tǒng)膨脹更加順暢。2 2 現(xiàn)場安裝過程重要環(huán)節(jié)工藝及控制2.12.1軸承座的安裝及灌漿由于本臺機(jī)組的特點(diǎn)，軸承座安裝找正完成就立即灌漿，而不是像傳統(tǒng)的機(jī)組那樣是在汽輪機(jī)軸系中心調(diào)整結(jié)束后才灌漿的。軸承座灌漿后軸系中心的調(diào)整只能依靠軸瓦下面的墊片來進(jìn)行，而其調(diào)整量一般控制在0.3mm0.3mm 以內(nèi)。故軸承座的安裝定位精度非常重要，直接影響汽輪機(jī)的軸系中心，進(jìn)而影響軸系的 振動(dòng)。

7、1 1） 軸承座標(biāo)高調(diào)整及找中本臺機(jī)組是以#5#5 軸承座為標(biāo)高零位，調(diào)整各個(gè)軸承座的相對標(biāo)高位置達(dá)到軸系找中圖設(shè)計(jì)值。相對標(biāo)高的測量可用精密的電子水準(zhǔn)儀或者深度尺+ +水連通管的方式，我們要求各軸承座的標(biāo)高誤差控制在0.15mm0.15mm 以內(nèi)。2 2） 縱橫向找中根據(jù)土建交付安裝的縱橫中心線拉緊縱橫向軸線鋼絲，用內(nèi)徑千分尺測量軸承座油擋洼渦尺寸，定位軸承座左右中心；用50m50m 鋼卷尺測量各軸承座橫向中心線距離，定位各軸承座之間的中心距離，注意由于所測量的距離較長，應(yīng)根據(jù)卷尺的校驗(yàn)記錄消除卷尺撓度產(chǎn)生的誤差?，F(xiàn)場要求軸承座左右中心誤差控 制在 0.05m0.05mm m以內(nèi)，軸承座間距

8、誤差控制在2mm2mm 內(nèi)。同時(shí)要保證軸承座橫向、縱向水平度w0.10.1 mm/mmm/m 。3 3 ）軸承座的灌漿養(yǎng)護(hù)及地腳螺栓的分階段緊固灌漿料要求選擇強(qiáng)度較高的無收縮水泥，灌漿的程序及養(yǎng)護(hù)嚴(yán)格按照廠家說明 書進(jìn)行，在次不進(jìn)行贅述。本機(jī)軸承座地腳螺栓采用的自位性良好的球螺母地腳螺栓，一定要根據(jù)圖紙的 要求分 4 4次對地腳螺栓進(jìn)行緊固。這 4 4 次先后是：軸承座二次灌漿前、灌漿后 3 3 到 5 5 天、灌漿后一個(gè)月及機(jī)組試車前。2.22.2軸承瓦枕（凸面）與軸承座支承面（凹面）接觸檢查本機(jī)組汽輪機(jī)#1#1 與#2#2 軸承支承面為球面支撐，#3#3、#4#4 與#5#5 軸承支承面為

9、 圓柱面支撐。檢查接觸面時(shí)紅丹粉涂于瓦枕上凸面，球面支承軸承檢查時(shí)以機(jī) 組縱向軸線為轉(zhuǎn)動(dòng)軸輕微轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，接觸面應(yīng)為70%70%80%80%。圓柱面支承軸承檢查時(shí)以軸承座橫向軸線為轉(zhuǎn)動(dòng)軸輕微轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，合格的要求是得到一條寬約 20mm20mm 的連續(xù)接觸線。若接觸面不符合要求，須用刮刀對支架（凹面）進(jìn)行輕 微的小心的修刮，如需要修刮的范圍較大，最好聯(lián)系汽輪機(jī)廠拿出解決方案， 現(xiàn)場的條件不適宜進(jìn)行較大范圍的處理。2.32.3軸系找中心及聯(lián)軸器的聯(lián)接本機(jī)組汽輪機(jī)軸系支撐方式為兩軸三支撐和單軸單支撐，針對這種特點(diǎn)，軸系 找中心的方法與常規(guī)機(jī)組亦有較大區(qū)別。1 1 ）因只有高壓轉(zhuǎn)子有兩只軸承，故找中心時(shí)

10、宜以高壓轉(zhuǎn)子為基準(zhǔn)（高壓轉(zhuǎn)子 依據(jù)油擋洼渦定位），從前到后找正整個(gè)軸系，且軸系的最終找中心應(yīng)在投頂 軸油的情況下進(jìn)行。2 2 ）用臨時(shí)螺栓拉攏各對聯(lián)軸器，使聯(lián)軸器止口的凸面嵌入到凹面中去，聯(lián)接聯(lián)軸器使其兩半接觸面完全貼緊后，測量兩聯(lián)軸器圓周晃度應(yīng)小于0.03mm0.03mm， 如不合格應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。 晃度合格后松開臨時(shí)螺栓， 用專用頂絲頂開兩半聯(lián)軸器 脫開約 0.5mm0.5mm 左右，此舉是為了后面測量聯(lián)軸器張口所用。接下來就是進(jìn)行 軸系找中心的主要工作：調(diào)整各聯(lián)軸器的張口值。3 3）如圖 2 2 所示,按照張口計(jì)算公式 B=kB=k a/a/（調(diào)整各聯(lián)軸器的張口值均小于 0.03mm0.03

11、mm。（備注：B B軸承上下或左右需要的調(diào)整量， k k 端面上下或左右張 口值，a a聯(lián)軸器端面到軸承之間的距離，c c聯(lián)軸器直徑）4 4 ）聯(lián)軸器聯(lián)接本機(jī)組的所有聯(lián)軸器現(xiàn)場都不需要絞孔，聯(lián)軸器螺栓的安裝在整個(gè)軸系的找中 心完成后進(jìn)行，此時(shí)聯(lián)軸器已經(jīng)被臨時(shí)螺栓聯(lián)接（其直徑較正式螺栓小1mm1mm左右），為保證聯(lián)接前聯(lián)軸器的同心度，可在聯(lián)軸器其中一個(gè)螺栓孔中裝入特 制的脹銷進(jìn)行定位，然后分多次安裝每對對稱的螺栓。穿入每對對稱螺栓后， 按照要求力矩的 50%50%緊固后，投入頂軸油系統(tǒng)盤動(dòng)轉(zhuǎn)子測量對輪的同心度應(yīng)小 于 0.03mm0.03mm，否則要松開剛緊固的螺栓，調(diào)整同心度符合要求后再進(jìn)行緊

12、固。所有的螺栓安裝完成后，再按照100%100%力矩要求緊固螺栓，最后測量檢查同心度保證在 0.03mm0.03mm 以內(nèi)。注意螺栓最終的緊固程度應(yīng)以螺栓的伸長量為依據(jù)。2.4高、中壓汽門的安裝及主、再熱蒸汽管道的連接本機(jī)組的主汽門是通過大螺紋直接與高壓缸相連，再熱汽門使用法蘭螺栓直接 與中壓缸相連。兩者都不是傳統(tǒng)汽輪機(jī)那樣使用導(dǎo)汽管與汽缸相連，因此不能 通過導(dǎo)汽管的 L L 型補(bǔ)償或者 U U 型補(bǔ)償消除應(yīng)力的影響。此類型機(jī)組對汽門與汽 缸的連接，以及主、再熱蒸汽管道與汽門的連接提出了更高的要求。為保證連 接后不對汽缸產(chǎn)生較大影響，重點(diǎn)控制以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：1 1）主、再熱汽門在與汽缸連接完成前

13、都使用臨時(shí)支架支撐，連接完成后，拆 除主汽門臨時(shí)支架，將支撐的重量轉(zhuǎn)移到正式的彈簧支座上。但為防止彈簧支 架松開后將汽門頂起，在彈簧支架松開前，支架底板與基礎(chǔ)預(yù)埋板僅暫時(shí)點(diǎn)焊 定位。2 2 ）在主、再熱蒸汽管道未焊接前，汽門保溫好以后，松開彈簧支座的鎖緊螺母，使彈簧支架處于自由狀態(tài)。查看松開彈簧支架后主汽門高度的變化情況，如果發(fā)現(xiàn)有變化可將先前點(diǎn)焊的支架底板重新進(jìn)行調(diào)整后再進(jìn)行正式施焊。3 3 ）主、再熱蒸汽管道與汽門焊接前應(yīng)按照管道平衡安裝工藝進(jìn)行驗(yàn)收，要求 如下：管系支吊架安裝、調(diào)整完畢后，管系處于全自由浮動(dòng)狀態(tài)，對口處管道 一人即可輕松推動(dòng)；所有支吊架負(fù)荷和行程讀數(shù)的偏差不應(yīng)大于設(shè)計(jì)值；

14、管道 對口錯(cuò)口 0.5mm,0.5mm,對口間隙在 2 2 3mm,3mm,張口 0.5mm0.5mm。2.5液壓盤車安裝（如圖 3 3 所示）為與高壓轉(zhuǎn)子運(yùn)行狀態(tài)的中心保持一致，液壓盤車安裝時(shí)應(yīng)保證其小軸中心要 高于高壓轉(zhuǎn)子中心 0.1mm0.1mm。找中時(shí)，百分表吸附在高壓轉(zhuǎn)子上，表指針指在小 軸外圓上。在找中心完成后，盤車的外殼法蘭面要與 #1#1 軸承座打定位銷進(jìn)行定 位。2.62.6 發(fā)電機(jī)找正在汽輪機(jī)軸系中心基本合格后，即可進(jìn)行發(fā)電機(jī)與汽輪機(jī)的中心找正工作。找 正分兩個(gè)階段：二次灌漿前的初找正和二次灌漿養(yǎng)護(hù)后的最終找正。發(fā)電機(jī)的找 正是通過對低- -發(fā)聯(lián)軸器找中心實(shí)現(xiàn)的。找正過程中

15、注意以下幾點(diǎn)：1 1）初找正時(shí)不得將兩端放在機(jī)座底腳與條形底板之間的平行墊片調(diào)節(jié)成階梯 墊片組合。2 2 ）發(fā)電機(jī)完成機(jī)座封蓋、總裝完畢、二次灌漿固化后，就可進(jìn)行發(fā)電機(jī)二次 找正工作，此時(shí)方可將兩端墊片調(diào)節(jié)成階梯形組合。3 3 ）發(fā)電機(jī)與汽輪機(jī)聯(lián)軸器的找正要求外圓晃度左、右相等，上、下相等。誤差在 0.02mm0.02mm 以下。張口 左、右相等，上、下相等。誤差在 0.02mm0.02mm 以下。2.72.7 集電環(huán)裝置的找正部分 600MW600MW 汽輪發(fā)電機(jī)組存在穩(wěn)定軸承振動(dòng)較大的現(xiàn)象，因此在集電環(huán)裝 置安裝過程中，應(yīng)重點(diǎn)注意以下幾個(gè)方面：1 1） 集電環(huán)轉(zhuǎn)子相對底架的平行度檢查在轉(zhuǎn)子

16、上取兩點(diǎn)用內(nèi)徑千分尺測量轉(zhuǎn)子到底架的距離，比較兩點(diǎn)的數(shù)值差即為 平行度，其誤差應(yīng)小于 0.12mm0.12mm。如不合格可調(diào)節(jié)運(yùn)輸托架下的墊片來進(jìn)行調(diào) 整，調(diào)整平行度的同時(shí)應(yīng)兼顧測量調(diào)整垂直度。2 2） 轉(zhuǎn)子對穩(wěn)定軸承座垂直度檢查。測量垂直度將百分表座安裝在轉(zhuǎn)子上，將表針指在穩(wěn)定軸承座朝發(fā)電機(jī)側(cè)的擋 油蓋裝配面上，盤動(dòng)轉(zhuǎn)子以檢查轉(zhuǎn)子對軸承座的垂直度。要求垂直度誤差應(yīng)小 于 0.13mm0.13mm。3 3） 集電環(huán)轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器初找正集電環(huán)與發(fā)電機(jī)初找正是通過調(diào)節(jié)集電環(huán)底架斜墊鐵來來實(shí)現(xiàn)，同心度要求在0.03mm0.03mm 以內(nèi)，端面平行度要求下張口為 0.060.06 mmmm 0 0.08m

17、m.08mm。4 4） 二次灌漿后聯(lián)軸器復(fù)查找正和聯(lián)接二次找正合格后，先用 270Nm270Nm 力矩?cái)Q緊螺栓，再用 270Nm270Nm 力矩的遞增量 對角地均勻地緊固一遍全部螺栓，準(zhǔn)備作晃度檢查。此時(shí)不得鎖住制動(dòng)套筒。5 5） 集電環(huán)轉(zhuǎn)軸晃度檢查和聯(lián)軸器裝配在軸承座上蓋及上半軸瓦后按照如圖4 4 架設(shè)兩塊百分表。再按照圖 4 4 示意圖 安裝晃度測量專用托環(huán)。安裝托環(huán)并拆除軸承下班后，百分表的數(shù)值不得有變化。6 6 ）緩慢盤動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，測取水平位移表計(jì)的晃動(dòng)值，為保證準(zhǔn)確性至少有二遍重復(fù)數(shù)據(jù)出現(xiàn)后，以每次增加100100200Nm200Nm 的力矩，對角地均勻地緊固聯(lián)軸

18、器螺栓一遍。緊固時(shí)先從需借正晃度的一組螺栓開始，如此反復(fù)緊固和測量后直至螺栓緊固力矩達(dá)到1250Nm1250Nm 左右，盤動(dòng)轉(zhuǎn)子多次測量晃度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，可視晃度情況，以不同的力矩分別緊固螺栓，目的在于校準(zhǔn)晃度。校準(zhǔn)結(jié)束后，要求最小力矩值大于1660Nm1660Nm，最大力矩不超過 1930Nm1930Nm 即可，且最終測得晃度應(yīng)小于 0.05mm0.05mm。7 7）需要嚴(yán)格注意的是：螺栓緊固時(shí)，應(yīng)逐步增大力矩，不可采用松減力矩的方法來借正晃度。3 3 結(jié)束語影響汽輪機(jī)軸系不穩(wěn)定性的因素有很多，除了現(xiàn)場安裝工藝外，還有設(shè)計(jì)制造和設(shè)備調(diào)試等原因。但是在工程建設(shè)的過程中，由于目前國內(nèi)的火電機(jī)組建設(shè) 普遍存在安裝工期短，施工單位人員技術(shù)能力的參差不齊等因素，因此