陳 聰，陳建軍，李慶華，侯志蓉，蔣仕錦

(中廣核工程有限公司，深圳 518000)

某半轉(zhuǎn)速核電汽輪機(jī)高中壓缸在現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中出現(xiàn)了汽缸上下半汽封體開(kāi)檔、隔板開(kāi)檔垂直面的軸向錯(cuò)口問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)歷時(shí)2個(gè)半月處理完成。本文對(duì)高中壓缸錯(cuò)口問(wèn)題進(jìn)行全面分析與診斷，制定了解決錯(cuò)口問(wèn)題的可行方案，并對(duì)汽輪機(jī)高中壓缸錯(cuò)口問(wèn)題提出了預(yù)防改進(jìn)措施，旨在為后續(xù)機(jī)組的設(shè)計(jì)、制造和安裝提供參考。

1 高中壓缸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

高中壓缸為單層的低合金鋼鑄造汽缸。整個(gè)汽缸由高壓、中壓兩段且水平中分的4部分組成。高壓段和中壓段的垂直接合面用螺栓連接，并在外層進(jìn)行密封焊，組合后的汽缸形成水平中分的上汽缸、下汽缸，汽缸水平接合面法蘭采用螺栓連接。汽缸結(jié)構(gòu)外形如圖1所示。

圖1 汽缸整體結(jié)構(gòu)外形圖

高中壓缸高壓側(cè)共有5級(jí)隔板槽，中壓側(cè)有2級(jí)隔板槽。汽缸為上貓爪支撐結(jié)構(gòu)，安裝初期以下貓爪臨時(shí)支撐為基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)汽缸的找中、找正。安裝后期通過(guò)負(fù)荷變換，轉(zhuǎn)換成上貓爪支撐。汽缸裝配的部件還包括高壓后汽封體、中間汽封體和中壓后汽封體。

高中壓缸水平中分面共有8只錐銷和168只熱緊螺栓。機(jī)組運(yùn)行時(shí)隔板定位凸臺(tái)與汽缸定位槽受蒸汽流推動(dòng)作用，在高壓側(cè)形成承壓密封面，方向?yàn)榍皞?cè)；中壓側(cè)形成承壓密封面，方向?yàn)楹髠?cè)，保證隔板緊貼汽缸承壓密封面，防止運(yùn)行中隔板出現(xiàn)振動(dòng)，也防止級(jí)間漏汽導(dǎo)致的機(jī)組出力下降。高中壓缸模塊基本質(zhì)量見(jiàn)表1。

表1 高中壓缸模塊基本質(zhì)量(單位：t)

2 錯(cuò)口問(wèn)題分析與診斷

2.1 錯(cuò)口發(fā)現(xiàn)

現(xiàn)場(chǎng)扣合高中壓缸上隔板、上汽封體和上缸，此時(shí)下缸支撐在現(xiàn)場(chǎng)制作的臨時(shí)支撐上，中分面8個(gè)定位錐銷已全部打入。檢查發(fā)現(xiàn)汽缸存在垂直錯(cuò)口，如圖2所示，錯(cuò)口數(shù)據(jù)如表2所示。

注：數(shù)值單位0.01 mm

圖2 定位面錯(cuò)口示意圖

表2 錯(cuò)口數(shù)據(jù)1(單位：0.01 mm)

2.2 錯(cuò)口調(diào)整與測(cè)量

2.2.1 調(diào)整方案一

考慮垂直錯(cuò)口可能是由于汽缸上、下半的垂弧不一致而引起的，因此，擰緊水平中分面螺栓數(shù)量的1/3，從而將上半汽缸下拉，消除垂直錯(cuò)口。由于中壓后汽封洼窩處錯(cuò)口量相對(duì)較小，高壓后汽封洼窩處錯(cuò)口量較大，因此，將近中壓后汽封洼窩處定位銷保留，取出其余全部定位銷。然后緊固水平中分面螺栓，檢查垂直錯(cuò)口數(shù)據(jù)如表3所示。

2.2.2 調(diào)整方案二

學(xué)校對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理是根本性管理。對(duì)是否能夠真正實(shí)現(xiàn)、實(shí)踐實(shí)戰(zhàn)能力強(qiáng)的應(yīng)用型專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，具有根本性、決定性作用。

將汽缸上半吊開(kāi)，上、下半隔板吊出，然后再

表3 錯(cuò)口數(shù)據(jù)2(單位：0.01 mm)

將上半缸扣合(中分面螺栓尚未擰緊，此時(shí)汽缸質(zhì)量支撐在下半缸臨時(shí)支撐上)，打入最外端定位銷。對(duì)汽缸汽封洼窩、隔板定位槽進(jìn)行垂直錯(cuò)口測(cè)量，數(shù)據(jù)如表4所示。通過(guò)錯(cuò)口數(shù)據(jù)的分析可以看出，汽缸橫向水平存在偏差。

表4 錯(cuò)口數(shù)據(jù)3(單位：0.01 mm)

2.2.3 調(diào)整方案三

再次將汽缸上半吊開(kāi)，對(duì)汽缸橫向水平進(jìn)行測(cè)量。利用精密水準(zhǔn)儀對(duì)汽缸下半進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如圖3所示。

注：數(shù)值單位mm

圖3 汽缸下半標(biāo)高測(cè)量示意圖

根據(jù)上述標(biāo)高數(shù)值，以高壓第3順點(diǎn)為測(cè)量零點(diǎn)，汽缸單側(cè)取8個(gè)測(cè)量點(diǎn)，計(jì)算汽缸垂弧數(shù)值如圖4及表5所示。

圖4 汽缸垂弧示意圖

表5 垂弧數(shù)據(jù)(單位：0.01 mm)

2.3 錯(cuò)口問(wèn)題原因分析

2.3.1 安裝角度分析

汽缸前后兩端支撐距離長(zhǎng)達(dá)10 m，質(zhì)量超過(guò)300 t，汽缸定位使用直徑40 mm的錐銷?，F(xiàn)場(chǎng)安裝階段汽缸下半前后兩端支撐，汽缸上半呈自由狀態(tài)，在重力作用下，汽缸上下半中部都存在下?lián)馅厔?shì)，因此在汽缸扣合時(shí)形成軸向“錯(cuò)口”。

汽缸在工廠加工制造時(shí)的支撐情況與安裝現(xiàn)場(chǎng)不同，工廠內(nèi)汽缸有中間支撐，汽缸下?lián)嫌绊懖幻黠@。而在安裝現(xiàn)場(chǎng)，上下汽缸扣合前、后汽缸下?lián)蠒?huì)出現(xiàn)變化，如圖5所示。

2.3.2 制造加工角度分析

汽缸隔板定位槽的加工是在22 m數(shù)控龍門(mén)銑上完成的，加工狀態(tài)為汽缸水平中分面向上，

(a) 下缸有支撐

(b) 汽缸法蘭螺栓緊固前

(b) 汽缸法蘭螺栓緊固后

圖5 把汽缸簡(jiǎn)化成長(zhǎng)桿后的汽缸扣合情況

上、下半汽缸分別用三面刃盤(pán)銑刀，按數(shù)控程序銑削而成，加工前對(duì)汽缸的上、下半均找平、找正，進(jìn)行負(fù)荷分配。由于是全數(shù)控加工，汽缸的加工精度完全取決于數(shù)控機(jī)床的精度，加工誤差可能性極小。

3 錯(cuò)口處理及經(jīng)驗(yàn)反饋

返修隔板前，高中壓缸半實(shí)缸狀態(tài)軸向錯(cuò)位量如表6所示，全實(shí)缸狀態(tài)軸向錯(cuò)位量如表7所示。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，采取大設(shè)備(高中壓缸)盡量不改造的原則，以修復(fù)小設(shè)備為代價(jià)，是最簡(jiǎn)單、實(shí)際的一種修復(fù)方案。經(jīng)評(píng)估，最終確定車削高壓第4、6、8、9級(jí)隔板下半，車削高壓缸后汽封體下半、中壓后汽封體下半、中間汽封體下半的返修技術(shù)方案，用以滿足汽缸與隔板、汽缸與汽封體裝配要求。高壓隔板和汽封體軸向定位凸臺(tái)承壓面最終加工量如表8所示。

表6 半實(shí)缸狀態(tài)軸向錯(cuò)口值(單位：mm)

表7 全實(shí)缸狀態(tài)軸向錯(cuò)口值(單位：mm)

將高壓隔板下半、高壓后汽封體下半、中壓后汽封體下半、中間汽封體下半安排返廠，在數(shù)控立車上去除加工量，處理后的隔板、汽封體與汽缸的軸向定位間隙滿足設(shè)計(jì)要求。

本次高中壓缸錯(cuò)口問(wèn)題反映了在工廠裝配階段需要增加消除汽缸上下半錯(cuò)位的工藝程序。針對(duì)后續(xù)機(jī)組，在工廠總裝工藝中增加了檢查錯(cuò)位量的工序；同時(shí)，采取了補(bǔ)充加工隔板的措施，以消除錯(cuò)位量。實(shí)踐證明后續(xù)機(jī)組通過(guò)實(shí)施上述措施未再出現(xiàn)同類問(wèn)題。

4 結(jié) 論

本文對(duì)某核電廠汽輪機(jī)高中壓缸安裝階段出現(xiàn)的隔板定位凸臺(tái)錯(cuò)位問(wèn)題進(jìn)行了深入分析研究，確定了錯(cuò)口問(wèn)題處理的可行方案，保證了設(shè)備質(zhì)量，實(shí)踐驗(yàn)證了該方案的效果。對(duì)汽輪機(jī)高中壓缸錯(cuò)口問(wèn)題提出了預(yù)防改進(jìn)措施，并將其成功運(yùn)用于后續(xù)機(jī)組設(shè)備制造與安裝管理。研究成果可為高中壓缸的設(shè)計(jì)、制造和安裝提供參考。