汽轮机不对称汽缸的重力分析

孙智勇， 张德宇

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨 150046）

0 引言

近几年汽轮机向着大功率环保型发展,百万千瓦的大型机组不断涌现，抢占了大量的市场份额。同时由于汽轮机机组向着超重、超大型发展，其结构也不断地变化。目前，30万kW以上汽轮机机组高压外缸由于特殊的结构设计，外形结构不对称，使4个猫爪支撑面负载分配不合理，导致作用在汽缸上的载荷不均匀，造成汽缸在运行时产生不规则变形和振动，影响到机组长期的安全运行，同时给现场安装时做全缸负荷分配带来极大的困难。

1 存在问题分析

以汽轮机高压缸为例，由于大功率汽缸体积超大、超重、超高，背部不对称的管口过多、分布位置不同，造成汽轮机高压汽缸轴向径向重力严重不对称，如图1。

由于外形不规整，会造成沉降和变形，影响到机组安装和运行，主要不利因素有以下几方面:

1）由于4个猫爪载荷不均匀、不合理。经机床加工后水平中分面严重变形，合缸时有间隙和漏气现象发生。

2）由于汽轮机高压汽缸的变形，会造成开档削孔错牙不同心，直接影响到汽缸的加工质量。

3）汽轮机高压汽缸本身体积不对称，造成重力分配不合理，导致汽缸不均匀沉降、不均匀膨胀，增加了机组的振动，影响到机组长期运行。

4）由于汽轮机高压汽缸外形不对称，给总装做全缸重力负荷分配带来了极大的困难。同时也增加了操作者的劳动强度。

5）由于汽轮机高压汽缸的严重变形，合缸时造成销孔严重拉毛。

2 解决方案

主要方法是调整工序，在工件找正加工前做汽轮机高压汽缸的重力负荷分配实验，称为猫爪垂弧。也就是将汽轮机高压汽缸的重力合理分配到各个承力面上，垂弧法是指猫爪在无猫爪垫片支撑情况下汽缸的下垂高度。同时比较左右对称位置的垂弧，通过调整猫爪下部垫片厚度，使各对称点下垂值差在正常范围内。同时在做不对称外形汽缸时，注意合理地分配调整猫爪下垫片厚度，以保证水平中分面的重力平衡，并确保猫爪的加工余量。汽轮机高压外缸加工前的负荷分配工作,是高压缸安装过程中的关键环节.关系到高压缸安装后的长期运行。

负荷分配所需工具：支撑工件的2 m垫箱；50 t螺旋千斤顶；0.1～0.2 mm不等厚垫片，作用在4个猫爪支撑面上，能保证加减调整操作；表架及百分表。

3 负荷分配步骤

如图1所示，2 m垫箱置于光平后的猫爪处即A、B、C、D各点，在靠近调端汽轮机中心线上，选择适当位置为支撑点。设置4个千斤顶将A、B两点设为监测点设置百分表调零。同时将A、B两点设为调整点（电端猫爪两点）准备好足够的垫片。

图1

操作步骤：1）顶起千斤顶检测A、B两点，待完全顶起后记录数值1，放松千斤顶并观察两点数值。

2）选取适当厚度垫片（略大于A、B差值一半）垫在高点的对角侧。

3）调整百分表归零重新检测A、B两点，完全顶起后记录数值2。

4）若A、B两点差的绝对值小于等于0.05 mm则负荷分配合格，否则重复执行1）～3）步骤直至满足负荷分配要求并记录A、B两点最终差值。

负荷分配的操作步骤主要在垫片的调整取值，由于高压外缸刚性不同，外形和重量不均匀。当一端进行测量调整后，另一端会发生相应的微量变化。必须进行几次分配方能满足要求。

4 结语

猫爪垂弧法对汽轮机高压汽缸进行负荷分配是目前安装施工中最常见、最适合的一种方法，为保证安装顺利进行在加工前做负荷分配尤为重要。通过测量对称点猫爪垂弧差值的方法，便于操作，保证了不对称外形汽缸的静定结构的负荷分配。以减小汽缸变形和振动，确保机组长期安全运行。