百万千瓦级核电汽轮机转子安装与调整控制探讨

谢阅

浙江三门核电有限公司 浙江三门 317112

国内某核电采用125万千瓦级单轴、四缸六排汽的反动式凝汽式汽轮机组。该核电汽轮机组与火电汽轮机相比，具有转速低（半速机1500RPM）、运行时蒸汽参数低（额定主蒸汽压力5.38MPa，额定温度）、流量大（额定主蒸汽流量6799T/h），转子尺寸和重量大，末级叶片高（末级采用54”超长动叶片）等特点。

1 百万千瓦级核电汽轮机转子安装和调整的问题

该型核电汽轮机组安装基本要求是保证各个转子中心线连接成一条光滑平顺的曲线，其轴向和径向位置满足设计要求，各个支撑轴承标高控制到位，进而负荷分配均匀。转子的径向位置主要是通过调整支撑轴承的标高来控制每个转子的扬度，其控制的内容主要是转子联轴器部位的偏心和高差。转子的轴向位置主要是通过定位推力轴承，确定转子间垫片进而测量各个转子在轴向的移动量来确定，其主要控制内容是推力轴承的安装位置和各个转子的轴向移动量。百万千瓦级核电汽轮机转子安装和调整存在的问题如下：

1.1 拉钢丝找中心存在的问题

汽轮机组转子安装和调整的第一步是轴承箱和缸体找中心，传统施工的方法是以轴承箱和缸体各洼窝精加工面为基准，通过拉钢丝模拟轴系的中心，并测量各洼窝与钢丝左右下的间距来得到调整量，进而对轴承箱和缸体上下左右方向进行调节。但是，由于该型核电汽轮机组轴承箱和缸体尺寸较大，使用拉钢丝法来调整机组轴承箱和缸体中心存在较大误差。假设采用0.2—0.5mm的弹簧钢丝进行找中，经过计算，在该型核电汽轮轮机组中心位置钢丝扰度达到19.82mm。一般来说，测量过程中钢丝的扰度，钢丝的晃动以及测量人员的操作对测量结果的影响很大。

1.2 汽轮机运行过程中转子和缸体膨胀变化的影响

该型核电汽轮机运行时汽缸和轴系都会发生较大的膨胀变化。转子安装时必须保证缸体与转子轴向相对位置满足要求，一方面可避免机组动静部件产生碰撞和摩擦，另一方面能够保证转子在轴向自由膨胀。在缸体与转子径向相对位置上，机组在正常运行时轴系中心与汽缸中心应该基本一致。由于本机组转子是顺时针方向转动的，在支撑轴承油膜力的作用下，转子有向左运动的趋势，因此，安装期间缸体与转子间左侧的间隙应设置得比右侧间隙略大；同时，由于低压缸上部进汽下部出汽，上部汽缸的温度要高于下部汽缸，此时整个机组会产生向上的热变形，安装期间缸体与转子间上部的间隙应设置得比下部间隙略大[1]。

1.3 工厂制造工艺改变对现场转子安装的影响

对于普通火电机组来说，为保证内部套和转子之间间隙满足要求，缸体内部套需要在现场进行修配。该型核电汽轮机组内部套在工厂制造过程中已采用TCCS测量（激光测通流）工艺，并且设备制造过程中已完成支撑垫片、偏心销和汽封尺的尺寸调整修配。现场安装时只要保证内缸相对于转子的位置正确，内部套相对于转子的位置就是正确的。因此，采用何种方式确保汽轮机内缸相对于转子位置正确便成为转子安装的关键问题。

2 百万千瓦级核电汽轮机转子安装和调整方法

2.1 轴承箱和缸体采用真转子找中心

由于测量过程中钢丝的扰度，钢丝的晃动以及测量人员的操作对测量结果的影响很大，加之百万千瓦级核电汽轮机组缸体及轴承箱尺寸较普通机组大得多，如再采用拉钢丝找中心的方法，不仅测量难度大并且测量精度难以保证。因此，该核电工程在缸体和轴承箱找中时采用汽轮机真转子进行找中，即将转子落入后，使用塞尺或内径千分尺测量各洼窝左间隙r1，右间隙r2，下部间隙r3，调整时只需保证：

r1=r2；

r3=（r1+r2）/2

采用真转子找中心不用考虑钢丝的扰度及转子截面的扰度，方便了现场的调整。同时，由于转子落入后洼窝与转子的间隙较洼窝与钢丝的间隙大大缩小，使得测量的方便性和精确性大大提高。

2.2 K值法准确确定内缸相对于转子的轴向位置

该核电汽轮机组内缸相对于转子的轴向位置是通过“K”值来设定的。所谓K值，即调端第一级隔板外环到第一级动叶围带间距离。为方便现场操作，一般事先制作与K值厚度相同的垫块。具体的设置步骤如下：

（1）根据轴系对中图设定各个转子间的间隙；

（2）保证转子不动，轴向调整内缸位置，直到能够刚好将K值垫块插入调端第一级隔板外环与第一级动叶围带间，此时内缸相对于转子的轴向位置基本确定；

（3）测量轴承壳体端面到联轴器端面的距离；

（4）经过上述步骤，转子与内部套的轴向位置确定。转子设置在K值位置后，分别向调端和电端推动，测量最大移动量并记录接触点位置。

2.3 空缸和实缸找正共同确定内缸与转子的径向相对位置

该核电通过检测第十级动叶片相对于内缸端部精加工面的位置可得出缸体相对于转子的位置。具体方法是在第十级动叶片上安装固定百分表，百分表指针与内缸端部精加工面相接触。找正的方法是盘动转子，同时测量调端和电端每隔90°上下左右四个位置的内缸端部精加工面外圆跳动值，计算得出内缸相对于转子的径向位置，然后通过调整内缸下部的销子和猫爪将低压内缸调整到位。

转子与内缸径向相对位置的确定分为两个阶段，即空缸找正和实缸找正。空缸找正是指仅就位内缸而不放入内部套时通过上述方法进行找正，目的是初步调整好内缸相对于转子的位置。而实缸找正就是在内缸和内部套全部组装完成后通过上述方法进行找正，目的是将内缸和内部套相对于转子的径向位置精确调整到位。

3 结论

汽轮机组轴系安装和调整时一项复杂而细致的工作，特别是核电大功率汽轮机组存在尺寸大，重量大，结构复杂，缸体变形量大和安装工艺要求高等特点，轴系的安装和调整更是汽轮机安装过程中必须重点做好的工作。结合核电汽轮机组本身的结构特点，该工程采用的真转子找中心、K值法定位、空缸+实缸找正等方法，既方便现场施工，大大减少了工作量，又确保了轴系安装质量。对于后续核电汽轮机组的安装具有很好的借鉴意义。