許祥義 秦志莊

中核工程咨詢有限公司 北京 100000

1 概論

某核電二期工程采用AP1000核電汽輪機，額定功率為1126MW、轉(zhuǎn)速為1500r/min、單軸、二級再熱、四缸、六排汽、反動凝汽式汽輪機。汽輪機由一個高壓缸和三個雙流的低壓缸及其附件組成。一根高壓轉(zhuǎn)子，三根低壓轉(zhuǎn)子通過剛性聯(lián)軸器聯(lián)接；低壓2、3號轉(zhuǎn)子間各聯(lián)接一短軸連成一個整體軸系，每根轉(zhuǎn)子都有一對徑向軸承支撐，整個軸系有一只推力軸承，位于1號低壓缸與2號低壓缸之間的3號軸承座內(nèi)。該機組汽輪機在制造時采用了TCCS 工藝，即無轉(zhuǎn)子合缸狀態(tài)下使用激光模擬機組運行狀態(tài)測量調(diào)整汽輪機徑向通流間隙。汽輪機現(xiàn)場安裝時各內(nèi)部部套不需再找中心，徑向通流間隙僅需壓鉛絲復(fù)測，作為機組后續(xù)檢修依據(jù)，不作調(diào)整[1]。

TCCS（汽輪機間隙控制系統(tǒng)）用于全實缸無轉(zhuǎn)子狀態(tài)下對汽輪機通流間隙的測量（事實上汽輪機正常運行時轉(zhuǎn)子和汽缸是沒有任何接觸的），主要靠激光和靶球的專用工裝對汽輪機轉(zhuǎn)子和靜子汽封之間的徑向、軸向通流間隙測量，并結(jié)合汽缸的變形、轉(zhuǎn)子的撓度等補償因素綜合分析計算得出通流間隙的實際值。

2 TCCS測量系統(tǒng)簡介

TCCS測量系統(tǒng)主要由帶航空攝像頭的激光跟蹤儀、導(dǎo)軌、測量靶球、靶球固定工裝、計算機等組成。其中：激光跟蹤儀和靶球是主要測量設(shè)備；導(dǎo)軌是將激光跟蹤儀測頭固定到指定位置的裝置，其精度不對測量結(jié)果產(chǎn)生任何影響；靶球固定工裝是將靶球固定到汽封齒上的裝置；計算機是系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集及分析的設(shè)備。激光跟蹤儀的測量誤差＜6‰，經(jīng)重復(fù)性及精度驗證，TCCS 的重復(fù)精度誤差＜0.005mm。

3 測量原理及方法

徑向通流的測量原理，通過儀器測量出各汽封齒的直徑然后與轉(zhuǎn)子的直徑進行比較做差，所得的差值即為徑向通流。徑向通流測量過程，將各靶球用靶球固定工裝固定在被測汽封齒上，利用導(dǎo)軌將激光跟蹤儀送至各被測部位，測量各級汽封齒上、下、左、右4個點距中心位置的距離，通過比較轉(zhuǎn)子的測量數(shù)據(jù)算出汽輪機動靜部件的間隙，根據(jù)測量數(shù)據(jù)對偏心銷、支撐鍵和汽封齒進行調(diào)整，保證動、靜部件的徑向間隙滿足要求[2]。

軸向通流的測量原理，根據(jù)轉(zhuǎn)子軸向定位K值，轉(zhuǎn)子某級葉片的軸向相對于原點的長度與對應(yīng)的汽封齒相對于基準點原點的長度的差值即為所測位置的軸向通流間隙。軸向通流測量過程，將激光跟蹤儀支撐于汽缸端部外，人工引導(dǎo)測量靶球，對汽缸中分面進行踩點擬合成中分面平面，對進汽導(dǎo)流環(huán)端面、各級隔板內(nèi)外側(cè)端面進行踩點擬合出各端面圓，連接各端面圓的圓心以此直線為X軸線，以水平中分面的法向量為Z軸（次要元素）建立測量坐標系，然后對各處軸向通流進行踩點。廠內(nèi)總裝時會定義X軸線的原點，以高壓缸為例，對高壓調(diào)端1級隔板內(nèi)環(huán)右側(cè)（調(diào)端向電端看）出汽側(cè)端面進行采點，構(gòu)造一平面，該平面與軸線向量垂直，平面與軸線向量的交點定義為原點O，根據(jù)轉(zhuǎn)子尺寸記錄，計算出轉(zhuǎn)子各級葉片進出汽側(cè)端面到高壓調(diào)端1級圍帶進汽側(cè)端面的距離。利用通流圖中給出的軸向定位K值將轉(zhuǎn)子各通流位置尺寸轉(zhuǎn)化為X軸坐標，通過坐標差值計算出各軸向通流間隙值。

4 TCCS測量技術(shù)只用于廠內(nèi)總裝過程

廠內(nèi)汽輪機的通流間隙已經(jīng)通過墊片，修齒等工藝調(diào)整完成，內(nèi)部套所用懸掛銷、支撐鍵均已配置完成，在現(xiàn)場安裝時僅對通流間隙進行復(fù)測（壓鉛絲），不需調(diào)整，復(fù)測數(shù)值的正式記錄經(jīng)廠家確認后，再進行下一道安裝工序，對于通流間隙的數(shù)據(jù)記錄要保存完整作為后續(xù)檢修的依據(jù)。

5 現(xiàn)場安裝重點質(zhì)控內(nèi)容

現(xiàn)場安裝進行通流間隙調(diào)整的關(guān)鍵工序為內(nèi)缸根據(jù)轉(zhuǎn)子找中心，即在轉(zhuǎn)子末級葉片上固定轉(zhuǎn)子找中工具，在找中工具上安裝百分表，表頭指針指向低壓內(nèi)缸兩端背弧，盤動轉(zhuǎn)子通過百分表讀數(shù)計算出汽缸與轉(zhuǎn)子同心數(shù)據(jù)，要求內(nèi)缸中心根據(jù)轉(zhuǎn)子定位值偏差小于0.05mm，滿足要求后，進行缸體內(nèi)部套安裝，懸掛銷、支撐鍵等已在廠內(nèi)配置完成無須進行調(diào)整，在安裝過程中嚴格按照廠家的鋼印號對應(yīng)安裝，然后合全實缸對通流間隙進行壓鉛絲復(fù)測。

采用TCCS測量技術(shù)的機組通流間隙的調(diào)整工作大部分已在廠家完成，現(xiàn)場只需要對部分數(shù)據(jù)進行檢查和復(fù)測確認，無需考慮缸體、轉(zhuǎn)子等部件的剛性影響，不用進行過多的計算和調(diào)整，大大簡化了現(xiàn)場的安裝流程節(jié)約了工期，且準確性較高[3]。

6 結(jié)論與分析

（1）傳統(tǒng)的通流間隙調(diào)整，受缸體撓度、變形等諸多因素的影響很難使通流間隙達到運行的實際值。

（2）傳統(tǒng)的鋼絲找中心進行通流間隙調(diào)整，技術(shù)較成熟，對現(xiàn)場施工人員的技能要求比較高，工序復(fù)雜，調(diào)整量大，據(jù)統(tǒng)計對于四缸汽輪機，采用傳統(tǒng)的調(diào)整工藝進行安裝，從轉(zhuǎn)子進場至汽輪機扣缸轉(zhuǎn)子吊裝次數(shù)達上百次，如此頻繁的吊裝工作勢必給現(xiàn)場安裝工作帶來較大風(fēng)險，但是傳統(tǒng)的通流調(diào)整工藝受廠家總裝的制約較小。

（3）TCCS 測量方法適用于數(shù)據(jù)精度要求高、投資規(guī)模較大、需要對多個設(shè)備多次進行測量的汽輪機制造廠等企業(yè)；壓鉛絲法適用于數(shù)據(jù)精度要求不高、設(shè)備投資較低、多年才進行一次測量的常規(guī)電廠。

7 應(yīng)用前景

TCCS 是在全實缸無轉(zhuǎn)子狀態(tài)下對汽輪機通流間隙進行測量和控制，通流間隙調(diào)整時考慮了轉(zhuǎn)子垂弧、不同支承方式時的熱膨脹差、以及油膜使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生位移等因素的影響，因此所得結(jié)果應(yīng)當是更加精確的，系統(tǒng)重復(fù)精度高，測量誤差小。該系統(tǒng)不僅適用于變形量較大的半速機低壓缸，它更改變了汽輪機間隙控制的理念，為各種汽輪機間隙的測量與調(diào)整提供了一種新技術(shù)。