3号汽轮机转子轴向定位引出值变化原因分析

燕洪明，裴海峰

(华电潍坊发电有限公司，山东 潍坊 261204)

3号汽轮机转子轴向定位引出值变化原因分析

燕洪明，裴海峰

(华电潍坊发电有限公司，山东 潍坊 261204)

机组2012年大修，扣缸热紧汽缸螺栓后，对高中压转子进行最终轴向定位时，定位引出值与半缸时比较发生变化。针对高中压转子定位引出值发生变化的原因，提出如何选择合理定位引出值测量位置，消除定位引出值变化的影响，总结轴系轴向正确定位的方法。

高中压转子;轴向定位引出值;转子轴向定位

上海电气集团公司3号机是由上海汽轮机有限公司引进美国西屋公司技术生产的，为超临界、单轴、三缸、四排汽、中间再热、凝汽式汽轮机，额定出力为670 MW，型号为N670/24.2/566(538)/566。具有运行效率高、可靠性好的特点。汽轮发电机组总长约为38 m，汽轮机本体总长约为27 m，运转层标高为13.7 m。

1 缸结构及滑销系统

汽轮机本体由高中压缸和2个低压缸组成。前轴承采用落地结构，其余轴承座与相关的低压缸外缸组合为一体。汽轮机高中压转子和2根低压转子均为整体转子，分别支撑于6个轴承上，其强度与刚性好，有利于快速启动。轴系转子联轴器均采用刚性连接，其轴向位置由布置在低压Ⅰ缸调阀端轴承箱内的推力轴承定位，推力轴承为整个转子轴系的“死点”。汽轮发电机组滑销售系统由预埋在基础内的9块固定板组成。低压Ⅰ缸纵、横向固定板中心线的交点为整个机组静子部分的“死点”。所有台板用地脚螺栓固定在基础上，而轴承座和汽缸则自由搁放在台板上，可以自由滑动［1］。具体滑销系统见图1。

2 汽轮机轴系定位引出值与轴向定位

一般性大修，机组外下缸与轴承座间的中心梁、台板和滑销系统都不需要解体，汽缸和轴承箱间不会相互移动，轴系的轴向定位只需对转子轴向位置调整即可［2］。以高中压转子为例，先将1号、2号轴瓦下半部及高中压缸下半部套装入下缸，按高中压转子装配图，将高中压转子落入汽缸内，按“K”值就位。高中压转子各通流间隙均为 K=7.27±0.13时的尺寸。“K”值的位置为从机头向电机看高压第一级的右侧，见图2。

图1 上海电气集团670 MW机组滑销系统

图2 高中压转子K值位置

即右侧高压第一级K=7.27±0.13时，高中压转子各级轴向通流间隙均在设计标准范围内。按照《上汽厂安装说明书》要求，扣缸后要做轴窜试验，以复合转子差胀的安全性，即以“K”值为起点用千斤顶轴向移动转子检查轴窜值。由于进行轴窜试验时推力轴承不能定位，所以高中压转子的最终定位要在扣缸轴窜试验后进行。扣缸后“K”值在汽缸内部，无法测量，要想扣缸后用推力轴承按“K”值最终定位转子，要在半缸时，转子按“K”值定位好后，测量转子外端面与汽缸外端面或轴承箱端面 (轴承箱与汽缸之间采用定中心梁连接，与汽缸相对位置是固定的)之间的相对距离“LA”，即引出值，并做好记录。扣缸结束，轴窜试验完成后，组装推力轴承，通过推力轴承的轴向调整机构将推力瓦的工作面紧贴推力盘，同时将转子按引出值“LA”定位，最后将推力轴承轴向调整机构锁紧。低压Ⅰ转子与低压Ⅱ转子引出值的测量方法与高中压转子相同。对于整个轴系定位，就是高中压转子用推力轴承按引出值“LA”定位好，再将2根低压转子按各定位引出值“LA”就位，实测各转子靠背轮之间开档距离，配制靠背轮垫片，垫片配制好后，联接靠背轮，轴系轴向定位完成［3］。原轴系定位及各条转子定位引出值测量位置见图3。

图3 原轴系定位及各条转子定位引出值测量位置

3 存在问题

从表1、表2可以看出高中压转子扣缸后的定位引出值“LA”与半缸时比较发生了变化，比半缸时增大了0.78 mm。第2天测量时变化值缩小到0.51 mm。轴窜试验的数值与半缸时相比也发生了变化，但变化较小，2根低压转子的定位引出值和轴窜数值基本无变化。高中压转子按照“K”值放入下缸后，进行上半部套的复装，转子位置未发生移动。在未查明变化原因的情况下，若高中压转子按此定位引出值进行定位，会造成整个轴系定位偏差，若轴系轴向定位发生的偏差超出设计要求，在机组运行时，就可能发生轴向动静摩擦，埋下安全隐患［4］。

表1 半缸和全缸各根转子引出值“LA”记录 mm

表2 汽轮机转子轴窜试验记录mm

4 原因分析

为消防由于轴系定位偏差大造成机组运行时的动静摩擦，保证机组安全稳定运行，对造成引出值变化的原因分析如下。

a. 高中压汽缸与前箱及2号轴承箱连接的定中心梁松动，存在间隙，造成汽缸与转子发生相对位移。通过推顶高中压缸的方法来检查，检查结果均无间隙存在。

b. 在扣上半高压持环、高压内缸和中压内缸后，热紧结合面螺栓。由于结合面螺栓较大，靠高中压转子较近，沿转子轴向布置密集，高中压转子又比较细长，加热棒发出的热量加热螺栓的同时也传递到了高中压转子上，使高中压转子温度升高。现场测量显示，热紧完高压持环、高、中压内缸螺栓后，转子温度近40℃，比环境温度高18℃。高中压转子材质为30CrMo1V，CrMo合金钢在20～100℃温度范围内热膨胀系数为11.9×10-4cm/(m·℃)，即每m温度升高1℃，长度伸长0.011 9 cm［5-6］。高中压转子轴承跨度为6 140 mm，温度升高18℃，转子伸长约1.10 mm。由于推力轴承未定位，转子从中间向两端膨胀伸长。同时热紧高压外缸螺栓时，通过加热外缸螺栓的加热棒来加热外缸，由于外缸体积较大，加热温升小，汽缸向前微小的膨胀，转子和汽缸膨胀的差值造成在原测量位置测量的高中压转子引出值“LA”变大。第2天，高中压转子温度有所不降，转子收缩，造成高中压转子引出值“LA”变小。图4为热紧螺栓影响高中压转子膨胀示意图。

图4 热紧螺栓影响高中压缸膨胀示意图

5 处理方法

方法1:如果按原引出值测量位置测得的“LA”定位，只能等高中压转子及汽缸恢复到常温后再定位。但由于汽缸结合面螺栓很多，加热时间长，热紧螺栓后，要使高中压转子自然冷却到室温需要较长时间，如此一来肯定会对工期产生影响，汽轮机本体检修后期的工作十分紧张，环环相扣，这种情况是不允许的。

方法2:从图1可以看出，转子在受热后，会以转子的“死点”，即推力盘工作面为界，向两边膨胀。推力盘工作面前面的部分向前膨胀，并且越往前的部分膨胀越大，推力盘工作面后面部分向后膨胀，越往后的部分膨胀越大，只有推力盘工作面的位置 (轴系“死点”)不会变化。对此，可以在转子按“K”值放入缸内后，未热紧螺栓前，先测出转子“死点”(或距“死点”较近，便于测量的部位)与2号轴承箱内壁的相对距离，作为高中压转子定位引出值“LA”，此数值不受转子热膨胀影响。扣缸热紧螺栓后，高中压转子按其定位，可保证定位准确性。具体测量位置见图5。

方法3:在高中压转子按“K”值放入后，热紧螺栓前，先进行推力轴承的组装和高中压转子的定位，避免加热螺栓对转子的影响，也可保证转子定位准确性。选择转子“死点”(或距“死点”较近，便于测量的部位)与2号轴承箱内壁的相对距离，作为高中压转子定位引出值“LA”，测量并做好记录。扣缸热紧螺栓后，再用其验证高中压转子“K”值是否正确，并做为下次检修的参考数据.此方法由于推力轴承扣缸前已经定位，扣缸热紧螺栓后转子无法做全缸轴窜试验，所以全缸轴窜试验要在检修过程中进行。

6 结束语

对上海电气集团公司3号机组高中压转子定位

图5 修改后的各转子引出值测量位置及定位示意图

引出值变化的原因进行分析，提出了大修中高中压转子应选取转子“死点”位置 (或离“死点”较近，便于测量的位置)与2号轴承箱内壁的相对距离作为定位引出值“LA”，可有效避免热紧汽缸结合面螺栓对高中压转子定位引出值的影响，按测得的引出值可对轴系调整定位。确保了3号机组安全、高效运行，机组胀差、各轴承温度、振动等指标合格。可为同系列机组类似问题的排查与检修提供借鉴。

［1］ 张超群，韩德斌，李宏强.火力发电厂高温金属部件蠕变监测［J］.东北电力技术，2012，33(7):1-4.

［2］ 刘景春，高 海，孙永斌.汽轮机通流部分改造对机组效率的影响［J］.东北电力技术，2012，33(11):20-23.

［3］ 张建宇，贾 和，邵明巍.200 MW汽轮机高、中压通流改造［J］.东北电力技术，2010，31(6):25-27.

［4］ DL/T892—2004，电站汽轮机技术条件 ［S］.

［5］ 李 斌，杨振国，李颖杰，等.汽轮机轴向通流间隙的精确调查［J］.中国电力，2013，46(5):9-10.

［6］ 马 旭，白广臣.亚临界汽轮机通流间隙变化的影响及应对措施［J］.装备制造技术，2011，39(4):173-178.

Analysis on the Causes of Value Change of the Axial Location of No.3 Steam Turbine Rotor

YAN Hong-ming，PEI Hai-feng
(Huadian Weifang Power Generation Co.，Ltd.，Weifang，Shandong 261204，China)

In 2012 overhaul，after the buckle of thermal locking cylinder bolt，when the high and medium pressure rotor of ultimate axial is positioned，the leading value changed compared with that of semi-cylinder.Based on the comprehensive analysis on the problem of the high pressure rotor orientation leading value changes，reasonable selection of the measurement location are proposed，eliminating the influence of leading value change of orientation，a methods of correct axial positioning.

High and medium pressure rotor;Leading value;Axial positioning

TM311

A

1004-7913(2014)03-0041-03

燕洪明 (1980—)，男，工程师，主要从事汽机检修工作。

2011-12-30)