国产600MW汽轮机组轴系检修调整要点分析论文
【摘要】根据哈三电厂600MW机组的大修实践，针对机组运行中曾发生的轴系振动问题，分析了转子、轴承、对轮及滑销系统的检修注意事项及装配要点，总结了轴系找中各影响因素的相互关系，对具有相似结构的其它机组轴系找中具有一定参考作用。
【关键词】600MW机组；轴系；检修；调整
哈尔滨第三发电厂3号机组是首台国产600MW优化机组。在机组的试运期间，由于轴系振动特性不好，振动状态不稳定，振动偏大，导致机组无法维持长周期的安全稳定运行。为了解决3号机组轴系不稳、振动偏大的问题，在机组试运行期间检修人员曾多次对轴系的部分支承轴承标高及配合间隙进行调整，但效果不明显，轴系不稳、过临界时振动大，有时超过跳机值；大负荷下突发性振动大，跳机，5号瓦出现低频振动等现象，严重困扰着机组的安全稳定运行。在1999年的机组大修期间，哈三电厂的领导及检修人员认真落实了项目组提出的方案并对检修中出现的异常问题进行深入细致的研究，对机组的轴系进行了彻底的检查与全面的调整，从根本上消除了造成机组轴系运行不稳的因素，3号机组的轴系运行状况才得到根本改善，不仅轴系运行稳定、振动正常，而且各瓦的负荷分配也均匀合理，完全具备了长周期安全稳定运行的基本条件。下面根据国产600MW机组轴系各部件的结构特点，结合哈三电厂3号机组历年来的运行状态、中修及大修期间对轴系的检修调整经验，分析了国产600MW机组轴系稳定运行的主要影响因素以及轴系检修调整的要点，可为其它国产600MW机组轴系检修调整提供借鉴。
影响国产600MW机组轴系运行稳定性因素很多，如转子本身的加工误差与变形量、转子对轮联接精度及联接质量、轴承的负荷分配、轴承的装配质量、机组滑销系统以及通流间隙等都会对整个轴系的振动产生影响。此外，机组启动之后的及时监测、维护及调整也对轴系的稳定运行起着重要的作用。
1 转子的校验
转子的校验包括转子各部位径向跳动、端面跳动，尤其是对轮瓢偏的测量与校正，是转子校验的最重要的内容之一。600MW机组的对轮直径较大，除了高、中对轮直径为800mm左右外，其它对轮直径都接近1000mm，因而消除各对轮的瓢偏对轴系的稳定至关重要。哈三电厂3号机组各转子对轮经过精确的测量与校正，瓢偏最终达到0.02mm以内。此外，对于低压转子，必须仔细检查其末级叶片的拉筋有无断裂，如有断裂必须及时进行补焊，否则松拉筋沿叶片周向的窜动不仅会引起低压转子的振动，而且会使振动的相角不断变化，严重地影响轴系运行的平稳性。
除了对各转子的形位公差及紧固件进行全面的检查外，对转子通流部分的积垢进行彻底的清除对改善转子的振动也是有益的，因为这样不仅能有效提高机组的效率，而且能很好改善动叶片的气动性能，减少机组运行中叶片的激振力，减小轴系的振动。实践证明，对转子通流部分进行喷砂处理可有效地对转子积垢进行清理，同时可保证转子叶片的安全性。喷砂清理转子时要求石英砂一般为80目，用0.3MPa的压缩空气喷出。
2 轴承的装配
2.1可倾瓦的装配
600MW机组可倾瓦装配时，要注意的问题：
a，可倾瓦块的支承调整块组装配次序。调整块组由两块单圆面垫块及一块双平头垫块组成，装配时，一定要保证两块单圆面垫块圆面相对，双平头垫块放至可倾瓦块侧，同时注意不同可倾瓦块的调整垫块不一样厚，一旦放错位置，将对可倾瓦造成严重的磨损；
b.可倾瓦瓦架的研磨。研磨的位置是瓦架外球面与轴承箱上可倾瓦架洼窝。哈三电厂的检修经验表明，对瓦架的研磨可有效地消除瓦架与轴承箱洼窝的间隙，保证轴瓦的稳定运行；
c.对可倾瓦轴向高低位置的自位调整余量的校核。因为可倾瓦与球形瓦不同，轴承箱扬度或瓦枕扬度与转子轴颈扬度之差完全靠可倾瓦块调整垫的自位调整。如果瓦枕扬度与轴颈扬度之差超过了调整垫块的调整范围，将造成可倾瓦块卡死，磨损可倾瓦，因而可倾瓦自位调整余量的校核是完全必要的；
d.可倾瓦瓦架紧力的调整。在进行紧力测量时，一般使用的是压铅丝的方法，由于可倾瓦上瓦架比较单薄，用压铅丝法进行紧力测量时，瓦架易发生变形，测量值与实际值会产生误差。如果按测量值进行紧力调整，致使瓦架变形，导致各瓦块受力不均，从而致个别瓦块的温度偏高直至磨损。因此，根据实际情况对可倾瓦采用轻微力来精确地对轴承紧力进行测量和调整是极为必要的。
2.2圆筒瓦的装配
对于600MW机组圆筒瓦的检修，最重要的一个问题就是瓦枕水平瓦垫的装配。600MW机组圆筒瓦(六、七、八瓦)的高低及水平依靠瓦枕的垂直及水平瓦垫来调整。根据哈尔滨汽轮机厂的设计要求，瓦枕水平调整垫片装配后，调整垫与瓦枕及轴承箱的配合面有0.03~0.05mm的间隙。实践表明，这种设计要求无法保证轴瓦左右位置的稳定性及可靠性。例如6号瓦的水平瓦垫按哈尔滨汽轮机厂的设计要求研磨后，测量了一次低—低转子对轮中心，然后取出6号瓦瓦枕水平及垂直调整垫进行清扫，回装后再次测量低—低对轮中心时，发现对轮高低差没变化，而左右偏差却发生了明显的变化，这说明水平瓦枕垫片没有很好限制瓦枕的左右移动。
针对上述情况，采用的解决方法是：将转子放于瓦中，使瓦及瓦枕承受额定负荷。在此状态下用千斤顶或斜铁将瓦枕向左或向右推动0.03mm，先配研间隙增大一侧的调整垫片，配研结果应为85%以上接触，配合面0.03mm塞尺不入。取出配研好的垫片，再将瓦枕向这一侧推动0.06mm，再配研间隙增大一侧的瓦枕水平调整垫片。配研结果要求85%以上接触，配合面0.03mm塞尺不入。再将两侧瓦枕垫片同时放入，这样，由于每侧瓦枕垫片都有0.03mm的紧力，因而能完全保证轴瓦左右位置的精确性与稳定性，防止瓦垫不实产生的位置变化。
圆筒瓦检修第二个值得注意的问题就是轴瓦正式回装后的左右摆正。对于600MW机组，圆筒瓦的外面与瓦枕为球形配合面，在转子落人瓦中之后，由于转子的压力，在瓦的高低方向上瓦内表面能与转子轴颈均匀接触，而对瓦的左右侧，由于转子压力的单向性及轴承球面的磨擦力，左右方向上转子重力无法使瓦的内表面与轴颈自动归正。因而常常出现这样的情况：瓦口间隙沿轴向不均匀，并且对角方向数值比较接近。这时，须将轴瓦归正，即用千斤顶推瓦口间隙偏小的一侧端面，直至沿轴向瓦口间隙分布均匀。
3 转子轴系找中
3.1转子对轮找中目标值
哈三电厂3号机组，各转子对轮中心目标值如下：
高中对轮下张口：0.05mm；中轮高：0.05mm；左右张口：0；左右偏差：0；
中低对轮下张口：0.10mnl；低轮高：0.60mm；左右张口：0；左右偏差：0；
低低对轮下张口：0.45mm；2号低轮高：0.60mm；左右张口：0；左右偏差：0；
低发对轮下张口：0.20mm；低轮高：0.30mm；左右张口：0；左右偏差：0。
检修实践表明，哈三电厂3号机组的上述对轮中心较好地满足各轴承的负荷分配，使得各轴承油膜压力均匀，振动平稳。
3.2对轮中心的测量对轮中心的测量精度对轴系的调整质量至关重要。提高测量精度的方法：一是提高测量仪器的精度；二是尽量减少人为因素造成的误差。目前常用的对轮找中方法主要有以下三种：
a.塞尺加塞块测量对轮偏差及张口。这种测量方法比较简单，但误差较大，一般误差为0.08mm左右；
b.盘轴打表测量对轮偏差及张口。这种方法主观因素较少，结果也较准确，但测量结果与表的精度、支表的质量以及表的观测位置方便与否等有关。一般误差为0.04mm左右；
c.用激光找正法测量对轮偏差与张口。这种测量方法人为因素最少，且不受测量位置的限制，因而激光找正测量对轮中心的方法是最精确科学的一种方法。
3.3转子对轮中心的变化
主要是指转子对轮中心在机组半缸状态、满缸状态、全实缸状态(带连通管)的变化情况。这个变化量的精确测量对转子轴系找中非常重要，因为对轮找中一般在半缸状态，这就需要根据实缸状态的设计中心值反算至半缸状态的目标值，这样半缸状态的找中值才会精确有价值。同是600MW机组，轴系中心由半缸状态到实缸状态的变化量将因机组的汽缸刚度、轴承箱刚度、轴承支承强度及其它因素的不同而有差异。在1999年的哈三电厂3号机大修中，从半缸状态至全实缸状态，机组轴系中心的变化量如下：
高中对轮：中轮增高0.20mm，左右偏差及张口基本不变；
中低对轮：低轮降低0.30mm，左右偏差及张口基本不变；
低低对轮：对轮高差基本不变，左右偏差及张口基本不变；
低发对轮：低轮降低0.03mm，左右偏差及张口基本不变。
3.4轴系找中的其它问题
对于国产600MW机组的轴系找中，在目前的设计状态下1号瓦的调整是一个无法解决的问题。因为1号瓦的瓦架直接落人前轴承箱瓦架洼窝中，完全依靠与前箱的配合实现1号的定位，也就是说只要前箱不动，1号瓦就动不了。轴系的调整是以1号瓦为死点，向发电机及励磁机侧进行调整。如果轴系的调整，需要对1号瓦进行调整，唯一的办法就是对1号瓦进行改造，即取消现有的瓦架结构，重新加工一个瓦架，新瓦架的内圆面与原瓦架相同，其外圆面由原来的与前箱整体配合改为由两个可调瓦垫支承的部分配合，1号瓦的支承方式就变为两瓦垫支承，1号瓦的左右及高低位置由改变下部两个可调瓦垫的厚度实现。
4 滑销系统
600MW机组滑销系统的检查及处理对保证机组轴系的安全稳定运行具有极为重要的作用。低压缸及发电机定子L铁的配合间隙、中箱及前箱与台板的配合间隙、高中压缸猫爪的配合间隙、推拉梁的联接情况等，都需要进行认真的检查，确保滑销系统的安全可靠。哈三电厂3号机组由于中箱台板严重变形造成中箱拱起，不仅影响汽缸的正常膨胀，而且引起轴承负荷分配不平衡，造成机组轴系不稳定，此外，连通管的保护螺栓也应进行详细检查，以防其误紧影响汽缸酌膨胀；右侧连通管的支承套管在回装时，应仔细测量其现有长度与原始长度是否一致，防止因其长度的变化引起低压缸负荷不均以及连通管本身的损坏。
5 通流间隙钠调整
由于600MW机组各对轮的张口及高低差数值较大，尤其是中低对轮与低低对轮在对各瓦处的内外汽封进行调整时，应充分考虑到对轮联接后轴封处转子位置的变化量，防止轴封处动静部分碰磨，同时也应考虑热态下轴承标高的变化对通流间隙的影响。一般来说，各瓦轴封处的内外汽封径向间隙要比其左右汽封间隙大0.10~0.20mm。哈三电厂3号机组的汽封调整基本按上述原则进行。实践证明，这种方法对防止汽封的动静碰磨和轴系的振动十分有效。
6 对轮联接
600MW机组的对轮联接最关键的就是低发对轮的联接。因为低发对轮之间不仅有Y短接，还有盘车大齿轮，由于这两个部件质量较大，止口配合间隙也较大(约0.50mm)，因而这两个部件联接之后的径向及端面跳动情况，对轴系动平衡以及8号、9号瓦的振动影响很大。所以盘车齿轮和Y轮与发电机汽侧对轮回装找正时的同轴度是关键的一道工序。下面从低发对轮的结构出发，给合哈三电厂3号机组的检修实际，对Y轮及盘车齿轮的回装找正关键环节予以简要说明。
首先是盘车齿轮与Y轮的联接。由于盘车齿轮和Y轮质量都很大，在这两个部件轴线处于水平状态时，虽然理论上可以实现其找中程序，但在实际回装过程中却无法实现，所以盘车齿轮与Y轮的组装只能在检修场地先进行单独的组装。组装工艺如下：先将Y轮立于检修地面，使其轴线与地面垂直，与盘车齿轮的止口配合面向上。然后用吊车将盘车齿轮置于Y轮与其相配合的止口内。在轴向前、后、左、右4个方向分别各支一个百分表，表座固定于Y轮上，表针支于盘车齿轮外圆面上。用手锤首先在南北方向上敲击盘车齿轮，使盘车齿轮在南或北的方向上与Y轮止口面靠死，此时重新对南侧及北侧的百分表调零，然后用手捶向反方向敲击盘车齿轮，使盘车齿轮在南北方向上与Y轮止口的另一个止口面靠死，通过南北方向上的百分表读出此方向上止口总间隙。用相同的方法，测出盘车齿轮与Y轮在东西方向上的最大配合间隙。之后，用手锤在南北及东西方向上进行调整，分别使得东西及南北方向上的百分表读数为止口配合总间隙的50%。在这个状态下，用4个临时螺栓将盘车齿轮与Y轮的配合面通过销孔压紧。然后，分别找4个沿周向均布的螺栓孔，用专用铰刀对4处销孔进行配铰，铰孔之后根据销孔内径加4个专用短销。短销应能很好地对盘车齿轮与Y轮进行定位。销子的两端均应低于盘车齿轮及Y轮的外端面。因此，盘车齿轮与Y轮在相对位置上就成为一个整体组件。
其次，是盘车齿轮Y轮组件与发电机汽侧对轮的装配。其关键装配工艺如下：先用4个临时螺栓将Y轮齿轮组件与发电机汽侧对轮初步联接，再从原配的定位销中选出2个配合间隙较松的销子穿入相应的销孔。这时，拧紧4个临时螺栓及2个定位销，但紧力不要太大，只要能较好地固定Y轮及齿轮组件即可。然后，对Y轮销孔编号，盘动发电机转子，测量Y轮跳动(注意测量位置要选在Y轮靠近齿轮处的外圆面，如测量位置选在Y轮的端头，则由于瓢偏的影响跳动量一定不准)，找出最大读表跳动量及最小读表跳动量对轮销孔的位置，再将跳动量最大的销孔位置盘到最上方，在Y轮上方支好一块百分表，表针指向Y轮，用铜锤从上方敲击Y轮，直至Y轮的向下变化量等于Y轮跳动量的50%。再次盘轴，按上述的调整方法重新测量跳动及调整，直至跳动值符合设计要求。然后，重新配铰各个销孔，依次穿好各个定位销，并紧固好。这样，盘车齿轮Y轮组件就与发电机对轮安装完毕。
哈三电厂的检修实践表明，上述的对轮短接装配工艺很好地保证了3号机低发对轮的回装找正质量，对保证轴系动平衡及防止8号、9号瓦的振动起到了重要作用。
7 结论
由于国产600MW机组特有的结构形式，其轴系的检修、调整、找正有许多关键的工艺环节需要根据具体情况进行具体的分析。本文只是根据600MW机组的结构特点，结合哈三电厂的大修实践，同时参考了其它兄弟电厂及电建单位的检修、安装经验加以总结。随着各电厂600MW机组检修调整经验的不断积累以及汽轮机制造厂家设计制造水平的不断提高，国产600MW机组的检修调整经验必定不断丰富完善。
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