三門核電汽輪機低壓缸通流間隙測量工藝分析

【摘 要】在汽輪機大修過程中，通流間隙測量是一項非常重要的工作，其測量準確性是保證機組能否安全經(jīng)濟運行的關鍵。本文主要介紹汽輪機低壓缸通過新工藝消除缸體變形對通流間隙測量的影響，實現(xiàn)通流間隙的準確測量。

【關鍵詞】三門核電;通流間隙;測量工藝

中圖分類號： TM623 文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）08-0101-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.08.042

【Abstract】In the course of steam turbine overhaul， the measurement of flow clearance is a very important work， and its measurement accuracy is the key to ensure the safe and economical operation of the unit. In this paper， a new process is introduced to eliminate the influence of cylinder block deformation on the measurement of flow clearance， and the accurate measurement of flow clearance is realized.

【Key words】Sanmen nuclear power plant;Flow clearance;Measurement technology

1 低壓內(nèi)缸變形對低壓缸通流間隙測量的影響

由于三門核電低壓缸重量、尺寸較大型火電汽輪機有較大幅度的增加，在解體檢修時，低壓缸由于重量、尺寸、剛度等因素，上下部分解體后，不可避免的面臨變形的問題，對低壓缸通流間隙的測量帶來一定的影響。

1.1 缸體變形分析

低壓外缸與內(nèi)缸采用獨立落地支撐，內(nèi)外缸變形不發(fā)生相互傳遞。內(nèi)缸支撐在低壓外缸的臺板上，兩側支撐點間的跨距達到11米，內(nèi)部套安裝在內(nèi)缸中，由內(nèi)缸支撐，總重達到了156T。在解體檢修過程中，上半缸體拆除，在長跨距、下半缸體自重、剛度及內(nèi)部套重量等因素的共同影響下，下半缸體將下沉變形，且兩側向內(nèi)輕微彎曲。由于內(nèi)部套支撐在內(nèi)缸上，將隨內(nèi)缸一同下垂變形。以內(nèi)缸下半部分就位為基準點，通過測量，隨著內(nèi)部套的逐漸落入，內(nèi)缸持續(xù)下沉、向內(nèi)彎曲，如圖 1所示。當所有內(nèi)部套落入時，底部最大下沉量達到了2.47mm，兩側向內(nèi)彎曲變形量最大0.9mm，呈現(xiàn)如圖2狀態(tài)。

1.2 缸體變形對通流間隙測量影響分析

在汽輪機低壓缸解體檢修時，通常采用落轉(zhuǎn)子壓鉛絲等類似方法來測量通流動靜部分間隙。轉(zhuǎn)子由兩端徑向軸承支撐，徑向軸承落在基礎上，轉(zhuǎn)子位置不發(fā)生變化。而內(nèi)部套支撐在內(nèi)缸上，且與內(nèi)缸相對位置固定，位置也隨著內(nèi)缸向下、向內(nèi)彎曲變形。內(nèi)缸變形量的存在導致內(nèi)部套汽封圈與轉(zhuǎn)子下部間隙測量值變大，上部間隙測量值變小，左右間隙測量值變小，如直接按照此間隙值進行修磨、加工汽封圈，將導致機組在運行狀態(tài)轉(zhuǎn)子與汽封圈間隙不符合要求，嚴重時將導致發(fā)生動靜碰磨，引起機組振動，跳機風險增加，給機組安全運行帶來很大的隱患。所以需要改進測量工藝，消除缸體變形，準確測量通流間隙。

2 低壓缸通流間隙測量工藝分析

三門核電低壓缸測量通流間隙時，采用常規(guī)的落轉(zhuǎn)子壓鉛絲工藝+缸體防變形工藝測量通流間隙。

2.1 獨特內(nèi)缸防變形工藝，消除內(nèi)缸變形

針對內(nèi)缸及內(nèi)部套的變形，三門核電汽輪機專門設計了三種獨特的檢修防變形措施，相對國內(nèi)其他百萬機組，也是首次采用。通過防變形工具的使用，控制缸體變形，準確測量通流間隙。

（1）低壓內(nèi)缸底部液壓千斤頂，配合百分表，監(jiān)測并調(diào)整缸體變形量;

（2）內(nèi)外缸之間液壓拉桿，消除低壓內(nèi)缸解體后的向內(nèi)彎曲變形;

（3）內(nèi)部套固定裝置，將內(nèi)部套與內(nèi)缸的相對位置進行固定，保持變形量同步調(diào)整。

2.2 低壓缸通流間隙測量特殊工藝流程

由于需要控制缸體變形量，在通流間隙測量時需要采用一些不同于其他機組的工藝進行監(jiān)測和控制，結合專用工器具的使用，形成獨特低壓缸通流間隙測量工藝流程。

2.2.1 修前通流間隙測量工藝步驟及分析

（1）初始狀態(tài)記錄：在低壓外缸吊出后，用量塊測量低壓轉(zhuǎn)子末級葉頂間隙左右進行測量，記錄內(nèi)缸相對轉(zhuǎn)子的位置，并與安裝數(shù)據(jù)進行對比。由于轉(zhuǎn)子位置不發(fā)生變化，也可以通過此間隙判斷內(nèi)缸后續(xù)變形量和缸體位置是否發(fā)生移動。在每次測量之前都要通過末級葉頂汽封間隙確認缸體狀態(tài)，在缸體保持解體前狀態(tài)時進行測量。

（2）防變形工器具安裝：將液壓千斤頂及液壓拉桿安裝到位，并在液壓千斤頂旁以及中間肋板處安裝三塊百分表，記錄初始讀數(shù)，后續(xù)此數(shù)值變化作為內(nèi)缸下沉量的參考數(shù)據(jù)。然后內(nèi)缸兩側的六個液壓拉桿加壓至30MPa（根據(jù)安裝數(shù)據(jù)，后續(xù)以上次大修數(shù)據(jù)為依據(jù)）。

在此狀態(tài)下拆除內(nèi)缸中分面螺栓，并將內(nèi)缸上半吊出。

在拆除內(nèi)部套中分面螺栓前，安裝內(nèi)部套固定裝置，將下半內(nèi)部套與內(nèi)缸的相對位置固定。記錄內(nèi)部套掛耳與內(nèi)缸之間的徑向間隙，后續(xù)參考。

（3）上部徑向間隙測量：拆除內(nèi)部套中分面螺栓，將所有上半內(nèi)部套吊出。對上半內(nèi)部套中的汽封圈取下清理后，僅回裝最頂部汽封弧段，布置鉛絲并汽封圈背部用楔形塊固定。并將轉(zhuǎn)子至于中間位置，并通過液壓拉桿或液壓千斤頂調(diào)整底部百分表恢復到初始位置。然后將一個上半內(nèi)部套吊起回裝，重新緊固中分面螺栓。此時對底部百分表讀數(shù)進行記錄。然后拆除中分面螺栓，將上半內(nèi)部套吊出，取下鉛絲，用刀口千分尺測量鉛絲厚度。此時再次記錄底部百分表讀數(shù)。然后逐個測量其他部件上部通流間隙。

左右徑向間隙測量：調(diào)整液壓拉桿壓力，將左右末級葉頂汽封間隙恢復至首次安裝階段或上次大修時左右間隙測量時的狀態(tài)，清理左右汽封圈，并在背部用楔形塊固定，用塞尺測量左右通流間隙。在此狀態(tài)下測量內(nèi)部套掛耳與內(nèi)缸之間的徑向間隙。

軸向間隙測量：將轉(zhuǎn)子置于K值位置，將內(nèi)部套向蒸汽流動方向推動，并固定，用斜尺測量軸向間隙值。

說明：根據(jù)安裝經(jīng)驗，缸體不能同時恢復左右和上下狀態(tài)，所以采用左右和上下間隙分開測量的方式進行。左右徑向間隙測量時，需要調(diào)整液壓拉桿壓力，將左右數(shù)據(jù)恢復至與安裝狀態(tài)或上次大修時一致。同時由于無法安裝百分表，需要將安裝階段百分表變化量轉(zhuǎn)換為低壓轉(zhuǎn)子末級葉頂間隙變化量。例如安裝階段當調(diào)端左側百分表讀數(shù)為5.35mm狀態(tài)下測量左右間隙（初始讀數(shù)為5.00mm），大修階段通過液壓拉桿將調(diào)端左側葉頂汽封間隙調(diào)整至：合缸狀態(tài)左側葉頂汽封間隙值-0.35mm。

由于內(nèi)部套是直接掛在內(nèi)缸上，缸體上下移動可以直接判斷內(nèi)部套的上下移動量，所以測量上下間隙時，只需要將底部百分表數(shù)據(jù)恢復原位即可。而對于左右間隙測量，引入了內(nèi)部套掛耳與內(nèi)缸之間的徑向間隙作為參考值，雖然內(nèi)部套和內(nèi)缸之間安裝了固定裝置，但是內(nèi)缸的左右拉伸變形量并不能直接反應出內(nèi)部套的變形量，所以引入兩者之間的間隙作為參考值。

（4）下部徑向間隙測量：將轉(zhuǎn)子吊出，將下半內(nèi)部套中的所有汽封圈取出清理，僅回裝最底部汽封圈，布置鉛絲并汽封圈背部用楔形塊固定。調(diào)整液壓拉桿和底部千斤頂壓力至底部百分表恢復初始狀態(tài)。將轉(zhuǎn)子重新吊入，吊入時將轉(zhuǎn)子置于中間位置。將轉(zhuǎn)子吊出，取下鉛絲，測量厚度值，即為底部徑向間隙。

（5）將內(nèi)部套固定裝置取下，將下半內(nèi)部套吊出清理檢查。液壓拉桿和液壓千斤頂泄壓。

2.2.2 修后通流間隙測量工藝步驟及分析

在各級汽封圈清理并根據(jù)測量結果修整完成后，需要對通流間隙進行復測，確保修整后的間隙滿足標準要求，并為下次大修提供參考。由于整個過程與修前測量工藝類似，本文不再累述，僅對不同點進行說明。

（1）由于解體后，上下內(nèi)部套全部吊出清理檢查，在回裝時，首先需要將內(nèi)部套上下半回裝，并用中分面螺栓緊固連接，然后將液壓千斤頂和液壓拉桿壓力調(diào)整至固定裝置解體階段安裝時的壓力值，回裝內(nèi)部套固定裝置，確保測量狀態(tài)與修前測量狀態(tài)一致。然后拆除內(nèi)部套中分面螺栓，吊出內(nèi)部套上半部分，然后開始進行通流間隙的測量工作。

說明：這點也是三門核電獨特的地方，其他機組由于內(nèi)缸變形較小，不需要在復測前對內(nèi)部套上連接，而直接進行通流間隙的測量。而三門核電為了消除變形帶來的影響，內(nèi)部套設計有固定裝置，而固定裝置安裝前，首先需要將內(nèi)部套進行上下連接，以消除內(nèi)部套在解體后的變形，保證內(nèi)缸及內(nèi)部套下半與修前狀態(tài)完全一致，保證通流間隙測量的準確性。然后安裝固定裝置，最后拆除內(nèi)部套上半部分，開始進行通流間隙的測量工作。

（2）底部通流間隙測量完畢后，需要將背部楔形固定塊取下后再測量左右通流間隙，因為左右間隙測量時，內(nèi)缸底部處于向上變形狀態(tài)，而底部最小通流間隙最小只有0.3mm，為了防止液壓拉桿加壓時，內(nèi)缸向上變形，汽封齒與轉(zhuǎn)子相碰，可以考慮將背部楔形塊取下或?qū)⑵馊θ∠聹y量左右間隙。

3 結論

由于三門核電汽輪機低壓缸存在較大的缸體變形，通流間隙的測量工藝與常規(guī)方式有較大不同，相對其他機組，測量工藝更為復雜，更需要精確控制，結合缸體防變形工藝，為汽輪機通流間隙的準確測量提供了保障，也可為同類型核電機組的解體檢修提供參考。

【參考文獻】

[1]郭延秋主編.大型火電機組檢修使用技術叢書，汽輪機分冊，中國電力出版社.

[2]魏波，等.AP1000核電站汽輪機低壓缸防變形工藝，華電技術，2013.02.