劉大鑫

(中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)東北電力第四工程有限公司 汽機(jī)專(zhuān)業(yè)公司，遼寧 遼陽(yáng) 111000)

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300 MW汽輪機(jī)組高中壓缸負(fù)荷分配方法的研究及應(yīng)用

劉大鑫

(中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)東北電力第四工程有限公司 汽機(jī)專(zhuān)業(yè)公司，遼寧 遼陽(yáng) 111000)

摘要：當(dāng)汽輪機(jī)組高中壓缸處在安裝階段時(shí)，為了保證整個(gè)汽缸的載荷平均分配到各個(gè)承受面上，避免因載荷不均導(dǎo)致的機(jī)組不均勻沉降、不均勻膨脹等問(wèn)題，需在全實(shí)缸的情況下對(duì)高中壓汽缸進(jìn)行負(fù)荷分配。針對(duì)300 MW汽輪機(jī)組高中壓缸負(fù)荷分配的方法以及應(yīng)用條件進(jìn)行了介紹，并以霍林河6#機(jī)組為例，對(duì)其高中壓缸的負(fù)荷進(jìn)行了合理準(zhǔn)確的分配，保證了汽輪機(jī)組的安裝質(zhì)量，并為同類(lèi)機(jī)組的高中壓汽缸負(fù)荷分配提供了參考。

關(guān)鍵詞：300 MW汽輪機(jī)組；高中壓缸；負(fù)荷分配

目前，汽輪機(jī)組高壓部分套有高壓內(nèi)缸、高壓隔板套和高壓進(jìn)排汽平衡活塞，中壓部分部套有中壓內(nèi)缸、中壓隔板套以及中壓進(jìn)汽平衡活塞。國(guó)產(chǎn)300 MW汽輪機(jī)組的高中壓缸均采取合缸結(jié)構(gòu)，所以整個(gè)高中壓部分的重力以及外接管道的重量全部通過(guò)搭在前箱和低壓缸的4只貓爪來(lái)支撐，這就對(duì)支撐結(jié)構(gòu)的承受能力及負(fù)荷分配提出了很大的挑戰(zhàn)。為保證汽缸的重力合理地分配到各個(gè)承力面上，減小汽缸不規(guī)則變形和振動(dòng)，確保機(jī)組安全、長(zhǎng)周期地運(yùn)行，在安裝階段對(duì)貓爪結(jié)構(gòu)的汽缸靜定結(jié)構(gòu)進(jìn)行負(fù)荷分配的研究具有十分重要的意義。

1負(fù)荷分配方法簡(jiǎn)介

所謂負(fù)荷分配，是指將汽缸的重力合理的分配到各個(gè)承受面上去。對(duì)于目前300 MW汽輪機(jī)組高中壓缸來(lái)說(shuō)，負(fù)荷分配常用的方法有貓爪垂弧法和測(cè)力計(jì)法。貓爪垂弧法是指每個(gè)支撐貓爪在無(wú)貓爪墊片支撐的情況下，汽缸貓爪會(huì)有自然下垂高度，通過(guò)比較左右對(duì)稱(chēng)位置的垂弧，來(lái)調(diào)整各貓爪下部墊片的厚度，從而達(dá)到各對(duì)稱(chēng)點(diǎn)貓爪垂弧差在允許范圍內(nèi)的目的，此方法可通過(guò)貓爪垂弧來(lái)間接反映汽缸的負(fù)荷；測(cè)力計(jì)測(cè)量法是將專(zhuān)用的測(cè)力計(jì)擰入高中壓缸貓爪處的專(zhuān)用螺孔內(nèi)，當(dāng)測(cè)力計(jì)受力時(shí)，根據(jù)測(cè)力計(jì)上端百分表指示的彈簧壓縮值，即可查知該貓爪的負(fù)荷，再根據(jù)各貓爪的負(fù)荷值調(diào)整對(duì)稱(chēng)點(diǎn)的負(fù)荷，當(dāng)負(fù)荷差在允許范圍以?xún)?nèi)時(shí)，用量綱表測(cè)量貓爪底部墊片的厚度，即為正式墊片的厚度值，此方法直接反映了各貓爪分配的負(fù)荷。

貓爪垂弧法是目前對(duì)汽缸進(jìn)行負(fù)荷分配施工中最常用、最適合的一種方法，該方法簡(jiǎn)單，便于操作；而測(cè)力計(jì)法的設(shè)備投資較大，一般廠家不提供測(cè)力設(shè)備，安裝單位也不定購(gòu)。

2負(fù)荷分配所需條件

高中壓缸的負(fù)荷分配工作是高中壓缸安裝過(guò)程中最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系著高中壓缸的軸向定位、高低對(duì)輪中心的確定以及高中壓外缸所有管道的正式連接。在實(shí)際安裝過(guò)程中，有的廠家要求進(jìn)行半實(shí)缸負(fù)荷分配，即高中壓缸下半的所有部套吊入缸內(nèi)就位，包括高中壓轉(zhuǎn)子；而有的廠家要求全實(shí)缸條件下進(jìn)行負(fù)荷分配，即高中壓缸所有部套全部吊入缸內(nèi)安裝到位，包括高中壓外缸。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，采用全實(shí)缸下的負(fù)荷分配，效果更好。

全實(shí)缸下的負(fù)荷分配必須具備的條件有：

1)高中壓外缸不受任何外力，處于自由狀態(tài)，與汽缸相連的管道第1個(gè)焊口均未焊接。

2)高壓轉(zhuǎn)子與低壓轉(zhuǎn)子中心在全實(shí)缸情況下已調(diào)整合格，達(dá)到廠家設(shè)計(jì)范圍要求。

3)高中壓外缸相對(duì)高中壓轉(zhuǎn)子前后洼窩中心合格，在設(shè)計(jì)要求誤差以?xún)?nèi)(誤差≤0.05 mm)。

4)高中壓外缸4個(gè)貓爪下均采用臨時(shí)墊片支撐，且具有不同厚度的不銹鋼墊片，能夠保證加、減調(diào)整操作。

5)高中壓外缸與前箱和低壓缸軸承箱“H”型中心梁未連接。

6)高中壓外缸4個(gè)貓爪的正式螺栓已安裝，且全部緊固。

7)負(fù)荷分配所用的臨時(shí)支架已配置結(jié)束且已焊接到位置。

大口徑井施工工藝：平整場(chǎng)地→鉆機(jī)安裝→鉆進(jìn)成孔→測(cè)斜測(cè)井→沖孔換漿→井管安裝→圍填濾料、止水→洗井→抽水試驗(yàn)→資料整理。

3霍林河300 MW汽輪機(jī)組高中壓缸負(fù)荷分配

霍林河電廠300 MW機(jī)組在安裝過(guò)程中，由于按照廠家提供的技術(shù)要求進(jìn)行半實(shí)缸負(fù)荷分配，造成了滿(mǎn)缸狀態(tài)下的軸系變化較大，機(jī)組出現(xiàn)因載荷不均導(dǎo)致的機(jī)組不均勻沉降、不均勻膨脹、振動(dòng)異常等問(wèn)題。所以，需在滿(mǎn)缸的狀態(tài)下重新對(duì)負(fù)荷進(jìn)行分配，防止機(jī)組出現(xiàn)異常情況。現(xiàn)以施工的霍林河電廠6#機(jī)組為例，在滿(mǎn)缸狀態(tài)下對(duì)其高中壓缸進(jìn)行負(fù)荷分配，調(diào)整墊片的取值，達(dá)到支撐面負(fù)荷合理分配的目的。

3.1負(fù)荷分配流程

貓爪垂弧法對(duì)汽輪機(jī)組高中壓缸進(jìn)行負(fù)荷分配的原則為“逐一進(jìn)行，對(duì)稱(chēng)調(diào)整”。各貓爪對(duì)應(yīng)點(diǎn)編號(hào)如圖1所示。

圖1　各貓爪對(duì)應(yīng)點(diǎn)編號(hào)

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)霍林河6#機(jī)組高中壓缸進(jìn)行負(fù)荷分配試驗(yàn)，試驗(yàn)步驟如下：

1)在高中壓外缸各貓爪(編號(hào)l、2、3、4)外側(cè)分別焊制1個(gè)臨時(shí)支架，固定焊于地坪預(yù)埋件上，焊接時(shí)嚴(yán)禁與汽缸焊接在一起，防止汽缸起落、敲擊時(shí)受到?jīng)_擊影響，具體高度H以略低于各貓爪上沿100 mm為宜。復(fù)查各貓爪聯(lián)系螺栓全部處于緊固狀態(tài)，此時(shí)各貓爪螺母下部應(yīng)墊上與螺母大小相同的石棉墊片，確保緊固螺栓時(shí)不會(huì)損傷貓爪平面。

2)用專(zhuān)用梅花扳手松開(kāi)預(yù)作負(fù)荷分配的貓爪(編號(hào)1)聯(lián)系螺栓，并取出。

3)在貓爪1的側(cè)面臨時(shí)支架上架一塊量程為0～10 mm的百分表，使讀數(shù)指示為5 mm，固定并記錄百分表起始讀數(shù)。

4)用75 t的行車(chē)主鉤通過(guò)鋼絲繩在相應(yīng)側(cè)吊耳處將該貓爪抬起，使貓爪松動(dòng)，抽出該貓爪下的臨時(shí)支撐墊片，此操作過(guò)程嚴(yán)禁碰撞百分表。

6)重新使行車(chē)受力，吊起該貓爪，復(fù)裝臨時(shí)墊片，復(fù)裝時(shí)應(yīng)仔細(xì)檢查各層墊片是否有疊層和錯(cuò)位，保證墊片平整，確認(rèn)后復(fù)裝，并檢查各層墊片孔與貓爪螺栓孔對(duì)直。松開(kāi)行車(chē)，使重量全部承受于墊片上，檢查百分表讀數(shù)是否回至5 mm，若偏差在0.01～0.05 mm之間，可用銅棒向下敲擊該貓爪上沿，看百分表是否回零。若敲擊后偏差仍超過(guò)0.05 mm，應(yīng)重新抬起該貓爪，抽出墊片進(jìn)行檢查，直至百分表讀數(shù)回零(5 mm)；若回零，應(yīng)重新再做一次，直至分配百分表的讀數(shù)連續(xù)2次達(dá)到一致。當(dāng)最后一次分配結(jié)束、復(fù)裝墊片時(shí)，在墊片復(fù)裝到位、兩孔對(duì)直時(shí)，應(yīng)先擰入聯(lián)系螺栓5、6扣后，再?gòu)氐姿砷_(kāi)行車(chē)，防止聯(lián)系螺栓旋不到位。在行車(chē)徹底松開(kāi)且百分表已回零之后，緊固該貓爪聯(lián)系螺栓。

7)計(jì)算該點(diǎn)的垂弧：

ΔHi=5.00-L

其中，i為百分表起始數(shù)值，i=1、2、3、4、5；L為貓爪下垂后百分表實(shí)際數(shù)值。

8)采用相同的步驟，分別計(jì)算剩余3個(gè)貓爪的垂弧。

3.2負(fù)荷分配調(diào)整

根據(jù)各貓爪垂弧ΔH，對(duì)左右對(duì)稱(chēng)位置(即編號(hào)1、2和編號(hào)3、4)的貓爪垂弧進(jìn)行比較，查看是否滿(mǎn)足要求且ΔH3-ΔH4≤0.05 mm。如果不能滿(mǎn)足要求，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整量為ΔT，即

調(diào)整過(guò)程加減墊片時(shí)，不允許單側(cè)加減墊片，必須確保2個(gè)對(duì)稱(chēng)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行調(diào)整，確保洼窩中心不變。ΔH越大，對(duì)應(yīng)編號(hào)貓爪下應(yīng)減去ΔT(12)厚度墊片；ΔH越小，對(duì)應(yīng)編號(hào)貓爪下應(yīng)加上ΔT(12)厚度墊片。在各個(gè)貓爪按順序調(diào)整結(jié)束后，再次復(fù)核各貓爪的垂弧，確定其在標(biāo)準(zhǔn)范圍以?xún)?nèi)，如果仍不能滿(mǎn)足要求，應(yīng)按同樣的辦法進(jìn)行測(cè)量、調(diào)整。

高中壓缸因剛性的不同，當(dāng)一端對(duì)稱(chēng)點(diǎn)貓爪墊片調(diào)整時(shí)，另一端貓爪的垂弧也相應(yīng)會(huì)有微量的變化。因此，需進(jìn)行幾次分配，方能滿(mǎn)足要求。

整個(gè)貓爪負(fù)荷分配結(jié)束、滿(mǎn)足要求后，應(yīng)用內(nèi)徑千分尺復(fù)測(cè)高中壓外缸相對(duì)高中壓轉(zhuǎn)子的前后洼窩中心值，檢查是否有變化，如圖2所示。

圖2　高中壓外缸相對(duì)轉(zhuǎn)子的后洼窩中心

通過(guò)專(zhuān)用的螺栓千斤頂或楔形墊鐵將洼窩的左右兩側(cè)調(diào)整到規(guī)定范圍以?xún)?nèi)，再測(cè)量底部。如果底部與左右有偏差，應(yīng)調(diào)整編號(hào)1、2或編號(hào)3、4貓爪墊片的厚度，同時(shí)在兩端對(duì)稱(chēng)點(diǎn)貓爪底部增加或減去相同厚度的墊片，這樣才能確保在不破壞貓爪負(fù)荷的情況下，滿(mǎn)足洼窩中心的要求：

a-b≤0.05 mm

c-(a+b/2)≤0.05 mm

根據(jù)各貓爪負(fù)荷分配合格后的臨時(shí)墊片厚度，加工正式貓爪墊片。取各貓爪臨時(shí)墊片厚度值時(shí)，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，直接在最后一次臨時(shí)墊片狀況下復(fù)核貓爪垂弧值時(shí)，分別用外徑千分尺測(cè)量每一張墊片的厚度，最后相加得出各貓爪的總厚度值。在各貓爪正式墊片安裝結(jié)束后，仍需再次復(fù)核各貓爪的垂弧，確保與臨時(shí)墊片時(shí)的垂弧值一致。

通過(guò)此次調(diào)整，最終使各貓爪垂弧達(dá)到要求，測(cè)量值如下：

1#：ΔH1=5-2=3 mm

2#：ΔH2=5-2.02=2.98 mm

3#：ΔH3=5-1.545=3.455 mm

4#：ΔH4=5-1.55=3.45 mm

3.3負(fù)荷重新分配后機(jī)組運(yùn)行狀況

在滿(mǎn)缸狀態(tài)下，對(duì)霍林河6#汽輪機(jī)組進(jìn)行負(fù)荷分配試驗(yàn)，對(duì)貓爪墊片進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整后，機(jī)組的不均勻沉降、不均勻膨脹等問(wèn)題明顯減小，機(jī)組振動(dòng)也未見(jiàn)異常。由此可見(jiàn)，霍林河6#汽輪機(jī)組負(fù)荷重新分配是合理準(zhǔn)確的，為提高機(jī)組安全性起了非常重要的作用。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)貓爪垂弧法和測(cè)力計(jì)法的比較，分析了霍林河電廠300 MW汽輪機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中存在的問(wèn)題，采用了貓爪垂弧法對(duì)該廠6#的高中壓缸負(fù)荷分配進(jìn)行了調(diào)整，詳細(xì)解釋了負(fù)荷分配的流程，最后通過(guò)負(fù)荷分配試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，6#機(jī)組的不均勻沉降、不均勻膨脹等問(wèn)題明顯減小，機(jī)組振動(dòng)也未見(jiàn)異常，保證了汽輪機(jī)組的安裝質(zhì)量，為提高機(jī)組安全性起了非常重要的作用。

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(責(zé)任編輯張凱校對(duì)佟金鍇)

Study and Application on Load Distribution of HIP Cylinder in 300 MW Steam Turbine

LIU Da-xin

(Steam turbine department,The Fourth Northeast Electric Power Engineering Co.,Ltd.Of CEEC,Liaoyang 111000,Liaoning Province)

Abstract：When the HIP cylinder of steam turbines is installed,in order to ensure that the all of the cylinder load is evenly distributed to each receiving surface,and to avoid the problem of uneven settlement and differential expansion caused by uneven load,the HIP cylinder is needed to distribute load under the full of tank.In this paper,it was introduced that the method and application of HIP cylinder load distribution of 300MW steam turbine.Took the number six unit in Huolinhe Power Plant as an example,the load of HIP cylinder was distributed accurately to ensure the quality of the installation of the steam turbine.The application would provide a reference for the HIP cylinder load distribution of similar unit.

Key words：300 MW steam turbine;HIP cylinder;load distribution

中圖分類(lèi)號(hào)：TK267

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-1603(2016)01-0032-04

DOI：10.13888/j.cnki.jsie(ns).2016.01.007

作者簡(jiǎn)介：劉大鑫(1986-)，男，四川綿陽(yáng)人，助理工程師。

收稿日期：2015-03-06