【600MW示范快堆全速汽輪機安裝關鍵工藝研究7200字（論文）】

MW示范快堆全速汽輪機安裝關鍵工藝研究目錄TOC\o"1-3"\h\u162251前言 1155071.1基本結(jié)構簡介 1119821.2示范快堆全速機相對于壓水堆半速機特點 4118651.2.1示范快堆全速機尺寸重量小，低壓軸承箱支撐在低壓外缸上 4127861.2.2示范快堆全速機抗振動能力弱，對汽輪機基礎施工要求高 5209051.2.3示范快堆全速機對通流間隙誤差控制要求不同 580512示范快堆全速汽輪機安裝工藝及改進建議 5271262.1基礎水泥墊塊施工工藝及改進建議 5324362.1.1基礎水泥墊塊制作流程 6296562.1.2示范快堆現(xiàn)場施工發(fā)生的問題 625002.1.3各施工環(huán)節(jié)分析及改進 7311422.2軸系安裝調(diào)整工藝及改進建議 981892.2.1軸系安裝調(diào)整工藝 9271832.2.2軸系安裝調(diào)整的改進建議 11139283結(jié)論 12271373.1水泥墊塊施工改進結(jié)論 12318333.2軸系安裝調(diào)整改進結(jié)論 127194參考文獻 131前言600MW示范快堆選用的是東方汽輪機廠HD650A型全速三缸四排凝汽式汽輪機，基礎型式為剛性。該型汽輪機組額定功率為646MW，轉(zhuǎn)速3000rpm，主蒸汽參數(shù)為：12.85MPa，475℃，蒸汽流量2280t/h，汽輪機總長（不含發(fā)電機）約為30940mm。包括一個高壓缸，兩個低壓缸。；低壓缸采用雙流設計，熱力級為5級，低壓末級動葉采用成熟可靠的優(yōu)化型1200mm動葉片。汽輪機外形示意圖如圖1所示。圖1HD650A型汽輪機外形圖1.1基本結(jié)構簡介高壓缸通流為單通流方式，主蒸汽通過兩組主汽閥門水平進入入高壓缸。高壓缸由15級組成，設有MSR二級再熱抽汽（HP6級后）、MSR一級抽汽（HP11級后左側(cè)）、7號高加抽汽（HP11級后右側(cè)）、除氧器抽汽（HP13級后）和5號低加抽汽（HP15級后）等抽汽口。高壓缸為內(nèi)外雙層缸加隔板套結(jié)構。高壓汽缸外層為高壓外缸，內(nèi)層沿汽流方箱依次為高壓內(nèi)缸、1#隔板套和2#隔板套。高壓缸所有載荷都通過高壓外缸下半的4個貓爪支撐在前軸承箱和后軸承箱上，軸承箱支撐在基架鋼臺板上。高壓外缸和軸承箱之間設置有軸向?qū)蜴I，保持汽缸膨脹和收縮過程中心不變。高壓轉(zhuǎn)子兩端支撐在高壓前、后軸承箱內(nèi)的支撐軸承上。高壓前軸承箱內(nèi)設置有主油泵和推力軸承。詳見圖2。圖2高壓缸剖視圖本機組共兩個低壓缸，均為雙分流結(jié)構，每側(cè)5級，共2×2×5級。LP1、LP2、LP3、LP4級后設有抽汽口。低壓缸分為內(nèi)缸和外缸。低壓內(nèi)缸通過4個貓爪支撐在低壓外缸下半，低壓外缸支撐在汽輪發(fā)電機基座臺板上。詳見圖3。低壓軸承箱體與低壓外缸排汽錐體整體焊接在一起，箱體內(nèi)設有支撐軸承，即支撐軸承為座缸式。2號低壓外缸電機側(cè)箱體內(nèi)還設有盤車裝置。低壓外缸與帶膨脹節(jié)的凝汽器喉部焊接在一起。低壓內(nèi)缸底部設有至4號低加（LP1級后），至2號低加（LP2級后），至2號低加（LP3級后），至1號低加（LP4級后）4級抽汽口。圖3低壓缸剖視圖機組軸系由汽輪機高壓轉(zhuǎn)子、兩個低壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機轉(zhuǎn)子組成。各轉(zhuǎn)子之間采用剛性聯(lián)軸器連接。根據(jù)各軸承的工作條件，為保證軸系安全、穩(wěn)定地運行，高中壓轉(zhuǎn)子支持軸承采用可傾瓦軸承，低壓轉(zhuǎn)子支持軸承采用橢圓瓦軸承，詳見圖4和表1。圖4示范快堆全速機軸系示意圖表1軸系部件參數(shù)表序號參數(shù)高壓轉(zhuǎn)子A低壓轉(zhuǎn)子B低壓轉(zhuǎn)子發(fā)電機轉(zhuǎn)子1

轉(zhuǎn)子長度（mm）898096389312136432

跨距（mm）668067506750100613

重量（kg）31938.9379475.180927.4869062.6高壓后軸承箱底部與臺板有軸向和橫向?qū)蜴I，即高壓后軸承形成死點，使其工作時保持橫向和軸向位置。高壓前軸承箱底部僅軸向與臺板間有導向鍵，可隨汽缸熱膨脹相對臺板前后軸向滑動。低壓內(nèi)缸和低壓外缸之間兩端上、下共設有4個軸向鍵，中分面兩側(cè)設有2個橫向?qū)蜴I，即低壓缸只能以其中心為死點向兩端膨脹。本機組滑銷系統(tǒng)詳見圖5。圖5示范快堆全速機滑銷系統(tǒng)示意圖1.2示范快堆全速機相對于壓水堆半速機特點核電汽輪機分為半速（1500rpm）和全速（3000rpm）兩種類型，目前壓水堆機組大多采用半速機，而示范快堆采用全速機。兩種類型汽輪機結(jié)構和原理基本相同，但正常運行時轉(zhuǎn)速不同，因此，兩種類型汽輪機對主蒸汽品質(zhì)要求不同。壓水堆核電機組主蒸汽由于初參數(shù)較低且濕度大，蒸汽壓力一般為5MPa～7MPa,溫度一般為260℃～290℃，主蒸汽品質(zhì)不滿足全速機的需求，近年來陸續(xù)投產(chǎn)的百萬MW級壓水堆核電機組均采用半速機。示范快堆主蒸汽初始壓力為12.85MPa，主蒸汽溫度475℃，蒸汽參數(shù)較高可采用全速機。1.2.1示范快堆全速機尺寸重量小，低壓軸承箱支撐在低壓外缸上壓水堆半速機由于蒸汽初參數(shù)低，在做功相同的情況下，需加大汽缸容積流量，才能保證較大的通流能力和排汽面積。另外，半速機主蒸汽參數(shù)交底，其做功過程大部分位于濕蒸汽區(qū)，動靜部件容易受到濕蒸汽的侵蝕。半速機為保證安全和機組壽命，必須對缸體、轉(zhuǎn)子及隔板等采取加固、加大或者更加抗腐蝕材料等措施，從而導致半速機相對于全速機尺寸和重量更大，據(jù)統(tǒng)計，半速機整體重量一般能達到全速機的1.2～2.4倍。同時，半速機由于缸體和轉(zhuǎn)子重量加大，若軸承箱直接坐落在低壓缸體上，低壓缸沒有足夠的剛度來保證軸向箱的剛度。因此，近年來壓水堆半速機大都采用了軸承箱直接落地結(jié)構或者是軸承箱落到低壓內(nèi)缸，低壓內(nèi)缸再直接落地的結(jié)構。而示范快堆全速機采用軸承箱支撐在低壓外缸上的結(jié)構。1.2.2示范快堆全速機抗振動能力弱，對汽輪機基礎施工要求高半速機轉(zhuǎn)速只有全速機的一半，且整臺機組重量一般能夠達到全速機的1.2～2.4倍，轉(zhuǎn)子重量更重，轉(zhuǎn)動慣量大，因此，其抗振性能比全速機好。另外，半速機的基礎一般采用可調(diào)墊鐵布置，調(diào)整缸體和軸承箱揚度時可直接調(diào)整，可調(diào)墊鐵與水泥基礎和缸體之間能夠保持良好的接觸及承載。而全速機的基礎仍然沿用火電的水泥墊塊布置，一方面水泥墊塊施工質(zhì)量要求較高，若水泥墊塊澆筑不合格將導致缸體和軸承箱承載不均，極可能導致振動問題；另一方面，缸體和軸承箱揚度調(diào)整只能通過在水泥墊塊和汽輪機臺板之間加不銹鋼墊片的方式，若調(diào)整量較大，所加不銹鋼墊片必然較厚較多，也可能對機組抗振性能不利。因此，全速機對汽輪機基礎施工要求極高。1.2.3示范快堆全速機對通流間隙誤差控制要求不同通流間隙誤差控制直接關系到汽輪機的做功效率。半速機由于蒸汽品質(zhì)較低，在相同功率條件，需要更大流量的蒸汽，其對蒸汽的利用效率較低。為更加充分利用蒸汽，減少蒸汽泄漏，半速機一般徑向通流間隙的誤差范圍在0.2mm～0.3mm之間。而全速機由于蒸汽品質(zhì)較高，對蒸汽利用率較高，廠家設計上要求徑向通流間隙誤差范圍控制在0.55～0.85mm之間即可。通過與半速機的比較分析，全速機由于尺寸重量小，且臺板直接坐落在水泥墊塊之上，水泥墊塊的施工質(zhì)量好壞直接關系到機組振動與安裝質(zhì)量，其為關鍵工藝之一。另外，汽輪機安裝最重要的工序就是軸系和通流的安裝調(diào)整，其安裝質(zhì)量的好壞關系到整個機組的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟。全速機雖然通流間隙誤差控制要求較半速機低，但由于其轉(zhuǎn)速高，一旦發(fā)生動靜部件干涉產(chǎn)生的損失極大。因此，必須高度重視全速機軸系安裝調(diào)整工作，其為關鍵工藝之二。本文將針對上述全速機兩個關鍵工藝展開論述并提出改進建議。2示范快堆全速汽輪機安裝工藝及改進建議2.1基礎水泥墊塊施工工藝及改進建議示范快堆全速機基礎設計為水泥墊塊支撐，汽輪機臺板直接坐落在數(shù)塊水泥墊塊上，如圖7所示，整臺機組共計192個水泥墊塊。水泥墊塊的灌注要求較高，墊塊上表面必須保證與臺板75%均勻接觸，且水平度要保證0.02mm/m之內(nèi)，0.05mm塞尺不不允許塞入。水泥墊塊之間的高差（即與臺板間的間隙）允許用不銹鋼墊片進行調(diào)整，但墊片最多不能超過3層。圖7全速機水泥墊塊基礎結(jié)構圖2.1.1基礎水泥墊塊制作流程施工單位需在臺板調(diào)整好后進行木模盒的制作和安裝，灌漿料澆筑分兩層進行，第一次灌到距離臺板底面30-40mm后開始靜置10-20min，以便第一層灌漿料中的氣泡排出；隨后進行第二層灌漿，此時必須控制灌漿速度，直到灌漿料從溢流口連續(xù)不斷的流出為止。2.1.2示范快堆現(xiàn)場施工發(fā)生的問題示范快堆現(xiàn)場水泥墊塊開始施工后，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)水泥墊塊澆筑后出現(xiàn)表面氣泡較大較多、分層和麻面等問題，并且由于現(xiàn)場施工單位無相關施工經(jīng)驗，剛開始水泥墊塊成品一次合格率較低。經(jīng)統(tǒng)計前四次灌漿澆筑后一次成品率如表2所示。表2示范快堆水泥墊塊前4次澆筑成品一次合格率灌漿次序總量/個合格/個不合格/個一次合格率/%1121118.321551033.33105550.04169756.3隨著現(xiàn)場施工經(jīng)驗積累，雖然一次合格率得到提高，但是一次合格率水平仍然較低，僅為60%左右。這導致現(xiàn)場水泥墊塊每次澆筑后都要進行大量返工，施工工期延長，對后續(xù)汽輪發(fā)電機本體安裝工作造成了較大影響。進一步對前四次澆筑不合格水泥墊塊的缺陷類型進行統(tǒng)計，如表3所示。表3前四次澆筑不合格水泥墊塊缺陷類型缺陷類型缺陷數(shù)量缺陷總數(shù)缺陷占比氣泡153345.5%分層1133.3%麻面721.2%根據(jù)上表可知，水泥墊塊出現(xiàn)最多的質(zhì)量問題是表面氣泡，其次是分層，最后是麻面。經(jīng)過分析，分層問題主要是由于施工過程中未在第一層灌漿料初凝前就連續(xù)灌注第二層導致，麻面問題主要是由于臺板底面在澆筑前未做到徹底清潔而導致，上述兩個問題現(xiàn)場經(jīng)過重新交底，施工過程中進行嚴格控制得到了較好解決。由于水泥墊塊澆筑時，臺板作為頂部模板，臺板本身為厚鋼板無透氣孔洞，導致模板及灌漿料中的空氣無法排出，氣泡極易聚集在臺板底部形成基礎表面氣孔缺陷。而水泥墊塊整個過程中各個環(huán)節(jié)都有可能將空氣帶入灌漿料中，因此，水泥墊塊上表面氣泡問題遲遲不能有效解決?，F(xiàn)從施工各個環(huán)節(jié)對氣泡問題產(chǎn)生進行詳細分析并給出改進措施。2.1.3各施工環(huán)節(jié)分析及改進對于帶溢出口模盒，模盒尺寸及兩個斜邊角度必須滿足一定要求，否則無法保證灌漿料澆筑時的流動性，積聚在臺板底部的氣體不能隨著灌漿料溢出而順利帶出，水泥塊頂部將出現(xiàn)較大的氣泡。對于帶槽溢流口模盒，溢流口尺寸是關鍵控制因素。若溢流口尺寸過大將導致灌漿料大量流出，水泥墊塊靠近溢流口端部會出現(xiàn)空鼓；若溢流口尺寸過小會導致灌漿料澆筑時無法順利排出，無法帶出內(nèi)部氣泡，從而導致水泥墊塊頂部將出現(xiàn)較大的氣泡。因此，示范快堆現(xiàn)場采取以下改進措施：①根據(jù)灌漿料（MF870C）特性、現(xiàn)場施工試驗和廠家建議，確定木模盒關鍵尺寸：要保證注入口斜邊高度≥200mm，底部距離臺板近邊緣20mm，注入口的寬度要≥150mm；對于帶溢出口模盒，溢出口的寬度≥90mm；對于帶槽溢流口模盒，溢流口的大小宜控制在8～10mm。②現(xiàn)場施工中必須由專業(yè)木工嚴格按照上述設計尺寸制作木模盒，特別要保證兩個斜邊的坡度以及帶槽溢流口的尺寸（不能過大或者過?。员愎酀{料能夠以一定速率順利排出并帶出積聚在臺板底部的空氣。（2）灌漿料攪拌經(jīng)過施工現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，灌漿料攪拌過程中若操作不當將會帶入很多的空氣，在后續(xù)澆筑過程中很難排出。例如，一次性倒入一袋灌漿料，攪拌未達到規(guī)定時間即開始澆筑，攪拌好的灌漿料沒有靜置就開始澆筑，人工進行攪拌等。針對以上錯誤操作，灌漿料攪拌過程建議進行以下改進：①灌漿料應小流量平穩(wěn)的加入到拌合水中。實際操作中應先在攪拌桶中定量準備好80%純凈水，隨后小流量平穩(wěn)的加入灌漿料，攪拌過程中根據(jù)灌漿料狀態(tài)逐步加入剩余20%的純凈水。②攪拌工具必須使用大功率低轉(zhuǎn)速攪拌機并達到規(guī)定的攪拌時間；③攪拌完成后灌漿料需靜置2～5min，待氣泡排出后再開始澆筑；灌漿料澆筑第一層后停止5～10min，待第一層氣泡排出后再進行第二層澆筑；第二層澆筑臨近完成且灌漿料未從溢流口流出前，可用細鐵絲沿臺板地面來回拖動輔助氣泡排出。（3）水泥墊塊澆筑水泥墊塊澆筑過程中澆筑速度是最重要的考慮因素。若澆筑速度過快，一方面灌漿料中的空氣無法釋放而被帶入水泥墊塊中，另一方面后灌的灌漿料將對前灌的產(chǎn)生較大攪動，同時會產(chǎn)生更多的氣泡。根據(jù)灌漿料特性（MF870C），現(xiàn)場進行了多次澆筑試驗（詳見表4），最終通過試驗找出較為合理的澆筑速度范圍（310～360立方厘米/min）。表4MF870C澆筑速度試驗試塊試塊尺寸/mm澆筑時間/s澆筑速度/cm氣泡含量170X70X7027776多249420多347442多465317少558354少664324少因此，針對水泥墊塊澆筑工序，現(xiàn)場采取以下改進措施①現(xiàn)場利用木板制作斜面澆筑專用工具，一方面可方便的將澆筑速率控制在理想范圍之內(nèi)，灌漿料在流動過程中可以排除內(nèi)部空氣；另一方面也避免直接澆筑灌漿料造成的擾動進而產(chǎn)生氣泡。②澆筑全過程質(zhì)檢人員和監(jiān)理全程旁站，嚴格控制工人澆筑速度。2.2軸系安裝調(diào)整工藝及改進建議示范快堆全速機機組的軸系是由轉(zhuǎn)子中心線連接成一條光滑平順的曲線，包括一根發(fā)電機轉(zhuǎn)子、一根高壓轉(zhuǎn)子和兩根低壓轉(zhuǎn)子，整條軸系用剛性聯(lián)軸器連接在一起。高壓轉(zhuǎn)子采用2個可傾瓦支撐軸承，低壓轉(zhuǎn)子采用橢圓瓦支撐軸承，其中推力軸承位于高壓前軸承箱內(nèi)。軸系安裝調(diào)整（找中心）的目的主要有2個，一是保證整個汽輪發(fā)電機組能夠按照設計要求形成一條光滑連續(xù)的曲線，即整個機組的轉(zhuǎn)子連接成為一根連續(xù)的軸；二是保證汽輪發(fā)電機組的動葉片和靜葉片基本同心，保證機組的通流間隙滿足設計要求，保證機組安全和經(jīng)濟運行。2.2.1軸系安裝調(diào)整工藝（1）軸系安裝調(diào)整的流程軸系初找中——半實缸軸系找中——全實缸軸系找中——軸系最終找中軸系安裝調(diào)整貫穿整個汽輪機安裝過程，通過不同階段的軸系找中調(diào)整最終保證整條軸系連接平滑，動靜間隙滿足設計要求。軸系初找中主要確定低壓缸和前后軸承箱的位置，用簡單的刀口塊規(guī)找中法即可，本文不作詳細論述。半實缸軸系找中、全實缸軸系找中和軸系最終找中的基本工作都是先聯(lián)軸器中心測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)進行軸承墊塊的調(diào)整（或者軸承箱調(diào)整）。半實缸軸系找中是在高低壓缸通流部件拉鋼絲初步找中后進行，根據(jù)此次找中的結(jié)果進行高低壓通流部件的調(diào)整。為保證通流部件調(diào)整到位，現(xiàn)場需進行多次半實缸軸系找中；全實缸軸系找中是在通流部件初步調(diào)整后，二次灌漿前進行，此次找中后將對軸承、靜子中心以及通流中心進行精細調(diào)整；軸系最終找中是在扣缸后進行，目的是復查各聯(lián)軸器中心、各汽缸相對轉(zhuǎn)子中心、主油泵中心以及擋油環(huán)中心滿足要求。（2）聯(lián)軸器中心測量聯(lián)軸器中心測量需要測出兩個聯(lián)軸器的外圓偏差和張口值，利用專用工具架好百分表之后，用銷子將兩個聯(lián)軸器臨時連接，將轉(zhuǎn)子標記A朝上作為0°測量點，按轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向（從汽機往電機看逆時針）每盤動90°記錄一次數(shù)據(jù)，用內(nèi)徑千分尺測量上、下、左、右的張口值。通過以下公式可計算得出兩個聯(lián)軸器的外圓偏差及張口值：外圓偏差：a=張口值：b=（3）軸承調(diào)整量的計算在測得各轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器間的端面張口和外圓偏差值后，可根據(jù)相似三角形原理計算支撐軸承墊片調(diào)整量。假設右側(cè)聯(lián)軸器已就位，需要調(diào)整左側(cè)聯(lián)軸器兩端軸承標高以實現(xiàn)兩個聯(lián)軸器同心。則可列下式：2號軸瓦的抬高量可以求得：1號軸瓦的抬高量可以求得：式中b為端面張口，a為外圓偏差，d為聯(lián)軸器直徑根據(jù)上述公式和現(xiàn)場實測的數(shù)據(jù)，可以確定聯(lián)軸器上下調(diào)整量（左右調(diào)整量計算方法相同），本機組是以2#LP轉(zhuǎn)子為基準，分別向發(fā)電機和高壓缸逐步測量計算，最終匯總得到整條軸系的調(diào)整量。在計算得到聯(lián)軸器調(diào)整量之后，需確定各軸瓦墊塊調(diào)整量，如圖14～圖16。垂直方向調(diào)整方法：假設軸瓦在垂直方向需移動a，則根據(jù)圖，可得出底部墊塊相應調(diào)整a，兩側(cè)墊塊需調(diào)整b=acos左右方向調(diào)整方法：假設軸瓦在左右方向需移動c，根據(jù)圖，可得出兩側(cè)墊塊調(diào)整量為d=csin需要特別注意的是每次墊片調(diào)整完成后，現(xiàn)場應重新檢查驗收軸承瓦座與軸瓦墊片的接觸是否合格。2.2.2軸系安裝調(diào)整的改進建議（1）調(diào)整量誤差的分析和改進由上述可知，軸系安裝調(diào)整最重要的工作時確認軸瓦墊塊調(diào)整量。根據(jù)軸瓦墊鐵中心為基準得出的計算量僅是理論值，但實際應用中，由于軸瓦墊塊添加墊片與瓦座存在接觸間隙，該理論值往往存在誤差。假設軸瓦需抬高n，可以算出兩側(cè)墊塊需增加墊鐵b=ncosα。但實際上，兩側(cè)墊鐵增加墊片后，墊塊與軸封洼窩之間會形成m的間隙。如圖17所示，β為通過作圖分析不難得出：假設軸瓦在垂直方向需上抬n，可得出底部墊塊相應調(diào)整n，兩側(cè)墊塊需調(diào)整b=ncos類似的，我們可以得出以下結(jié)論：假設軸瓦在垂直方向需下降n，兩側(cè)墊塊需調(diào)整b=ncos假設軸瓦在左右方向需移動c，兩側(cè)墊塊調(diào)整量為一邊增加d=csin(α+β)；另一邊減去（2）其他關于軸系安裝調(diào)整的關注點除上述調(diào)整量誤差改進措施外，還應從減少聯(lián)軸器找中測量誤差和保證軸承墊塊安裝質(zhì)量的角度予以改進。本人結(jié)合多年工作經(jīng)驗，提出以下關注點：①每次測量前應檢查百分表接觸位置光滑平整；百分表的假設應牢固不移動；②每次讀取百分表讀數(shù)時，盤動轉(zhuǎn)子的鋼絲繩不應吃勁；③每次盤動轉(zhuǎn)子前軸承應充分潤滑，軸瓦應用專用工具固定牢固，避免盤動過程中軸瓦隨轉(zhuǎn)子擺動；④調(diào)整完成軸瓦墊塊后必須對其與軸瓦的接觸面進行確認。⑤當調(diào)整工作需要使用較多墊片時，應對墊片進行整合，避免出現(xiàn)層數(shù)過多、墊片安裝不平等缺陷；3結(jié)論3.1水泥墊塊施工改進結(jié)論通過統(tǒng)計分析示范快堆水泥墊塊施工一次成品率和缺陷占比，指出表面氣泡問題是最復雜及最難解決的問題，并從施工各個環(huán)節(jié)對氣泡問題產(chǎn)生進行詳細分析并給出以下改進措施：（1