王天蔚

(中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 海鹽 314303)

1 汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特性

某核電廠汽輪發(fā)電機(jī)采用“水氫氫”冷卻方式冷卻發(fā)電機(jī)腔室，發(fā)電機(jī)定子線圈采用水內(nèi)冷方式，定子鐵芯及轉(zhuǎn)子使用氫氣進(jìn)行冷卻。為防止發(fā)電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力和局部過(guò)熱，氫氣在發(fā)電機(jī)內(nèi)部由發(fā)電機(jī)軸上葉片強(qiáng)迫循環(huán)并通過(guò)氫氣冷卻器(RCW)散熱，但氫氣易泄漏產(chǎn)生爆炸，所以要維持氫氣的純度即防止泄漏。汽輪發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行工況下的相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行工況下參數(shù)

近年來(lái)，各電廠汽輪發(fā)電機(jī)漏氫事件時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此在進(jìn)行汽輪發(fā)電機(jī)的檢修和裝配過(guò)程中，除需使用測(cè)氫儀確認(rèn)環(huán)境內(nèi)氫氣含量小于0.1%外，還應(yīng)著重關(guān)注汽輪發(fā)電機(jī)各個(gè)密封面是否裝配到位。某核電廠的汽輪發(fā)電機(jī)端蓋上對(duì)密封氫氣起主要作用的為密封瓦，如圖1所示。

圖1 密封瓦示意圖

發(fā)電機(jī)上半、下半密封瓦直接安裝固定在發(fā)電機(jī)上半、下半端蓋處，所以發(fā)電機(jī)上半大端蓋與下半大端蓋的錯(cuò)口(垂直度)是密封瓦安裝質(zhì)量的重要條件，因此在裝配過(guò)程中應(yīng)著重檢查錯(cuò)口量。

2 故障描述

某核電廠在大修進(jìn)行汽輪發(fā)電機(jī)密封瓦回裝前檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)汽機(jī)端、勵(lì)磁端大端蓋回裝后密封瓦裝配面處有錯(cuò)口，如圖2所示。

圖2 端蓋錯(cuò)口測(cè)量處

按照?qǐng)D3的方式對(duì)兩端端蓋錯(cuò)口量進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)汽機(jī)端左側(cè)下半高0.25 mm，汽機(jī)端右側(cè)下半高0.35 mm。勵(lì)磁端左側(cè)下半高0.25 mm，勵(lì)磁端右側(cè)下半高0.25 mm。

圖3 端蓋錯(cuò)口測(cè)量方式

根據(jù)生產(chǎn)廠家的技術(shù)要求，此錯(cuò)口應(yīng)不大于0.05 mm才能確保密封瓦的氫氣密封性。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)端蓋的拆解、檢查和校驗(yàn)，排除了端蓋本身的變形、端蓋安裝螺栓未擰緊、安裝面異物或膠水影響等因素，針對(duì)裝配誤差、轉(zhuǎn)子壓覆、端蓋受力錯(cuò)位等因素，重新設(shè)計(jì)了端蓋錯(cuò)口調(diào)整的方法，以消除此類問(wèn)題的影響。

3 錯(cuò)口調(diào)整方法

3.1 專用工具調(diào)整

為了對(duì)已產(chǎn)生的錯(cuò)口進(jìn)行調(diào)整，需先拆除汽輪發(fā)電機(jī)端蓋立面和中分面的緊固螺栓，將端蓋錯(cuò)口調(diào)整專用工具與螺栓孔對(duì)齊后，在下端蓋安裝兩個(gè)固定螺栓，在上端蓋對(duì)應(yīng)的螺栓孔上安裝一個(gè)調(diào)節(jié)螺栓，如圖4所示。在端蓋的另一側(cè)也安裝上端蓋，用扳手?jǐn)Q動(dòng)調(diào)節(jié)螺栓，調(diào)整端蓋錯(cuò)口量，直至錯(cuò)口不大于0.02 mm。

圖4 端蓋錯(cuò)口調(diào)整專用工具裝配圖

3.2 順次緊固中分面螺栓

以往的檢修中，未對(duì)中分面螺栓的緊固順序進(jìn)行要求，維修人員往往按照拆裝難易程度進(jìn)行對(duì)稱安裝。而中分面螺栓的緊固力矩為1 200 N·m，部分轉(zhuǎn)角位置還需要使用敲擊扳手進(jìn)行預(yù)緊，緊固時(shí)的力矩和敲擊均易使端蓋產(chǎn)生錯(cuò)位。

為此，優(yōu)化了螺栓安裝順序，先使用螺栓加熱器對(duì)端蓋兩側(cè)靠?jī)?nèi)的熱緊螺栓(圖5中的1～8螺栓)進(jìn)行對(duì)稱安裝，安裝方式如圖6所示。熱緊螺栓無(wú)需打力矩和敲擊，避免因緊固時(shí)的力矩和敲打而使端蓋產(chǎn)生錯(cuò)位。后續(xù)螺栓按照由內(nèi)而外、由大到小、對(duì)稱裝配的原則，用S75力矩扳手(分3次500 N·m→1 000 N·m→1 500 N·m)按照?qǐng)D5中的順序?qū)ΨQ緊固端蓋兩側(cè)的9～20中分面螺栓，最后打入定位銷(21、22)。

圖6 熱緊螺栓加熱安裝圖

3.3 懸空轉(zhuǎn)子

某核電廠汽輪發(fā)電機(jī)為半速機(jī)，轉(zhuǎn)子重達(dá)140 t，在回裝上端蓋過(guò)程中，轉(zhuǎn)子重量完全落在下端蓋上，勢(shì)必會(huì)使下端蓋向外張口產(chǎn)生形變，而上端蓋緊貼著定子端面用螺栓進(jìn)行緊固后，易形成錯(cuò)口。為了消除轉(zhuǎn)子壓覆帶來(lái)的影響，需用行車將轉(zhuǎn)子吊起。

由于轉(zhuǎn)子風(fēng)扇與定子上的擋風(fēng)環(huán)距離較近，需先在轉(zhuǎn)子上方垂直放置百分表及其支架以測(cè)量轉(zhuǎn)子抬升量(如圖7所示)，再將一根轉(zhuǎn)子懸掛吊帶穿過(guò)勵(lì)磁側(cè)轉(zhuǎn)子軸頸，用行車吊住轉(zhuǎn)子懸掛吊帶。用行車緩慢抬升轉(zhuǎn)子，直至轉(zhuǎn)子懸空，其間持續(xù)觀察轉(zhuǎn)子抬升測(cè)量百分表，轉(zhuǎn)子抬升量應(yīng)不大于2 mm，以避免轉(zhuǎn)子風(fēng)扇與擋風(fēng)環(huán)產(chǎn)生碰磨。

圖7 轉(zhuǎn)子抬升量監(jiān)測(cè)圖

3.4 順次立面螺栓

為了確保螺栓緊固順序，用記號(hào)筆從水平線上方第一顆螺栓開(kāi)始，逆時(shí)針標(biāo)號(hào)汽機(jī)和勵(lì)磁側(cè)大端蓋螺栓(1～96)，如圖8所示。用力矩扳手(分3次400 N·m→800 N·m→1 200 N·m)按照(1、48)、(2、47)……(24、25)順序依次回裝兩端大端蓋的緊固螺栓，以確保端蓋的受力均勻。

圖8 大端蓋螺栓標(biāo)號(hào)圖

3.5 調(diào)整后錯(cuò)口測(cè)量

待發(fā)電機(jī)上端蓋回裝后，用百分表和支架按照?qǐng)D3方式，在圖4所示位置(共4處)測(cè)量汽輪發(fā)電機(jī)端蓋錯(cuò)口量，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 端蓋錯(cuò)口檢查表

對(duì)比表2中調(diào)整前后的數(shù)據(jù)可見(jiàn)，調(diào)整后端蓋的錯(cuò)口量完全滿足不大于0.05 mm的標(biāo)準(zhǔn)，且能有效消除發(fā)電機(jī)錯(cuò)口問(wèn)題。

4 發(fā)電機(jī)整體氣密性檢查驗(yàn)證

待汽輪發(fā)電機(jī)整體安裝完成，確認(rèn)密封油系統(tǒng)正常運(yùn)行后，對(duì)發(fā)電機(jī)整體氣密性進(jìn)行檢查驗(yàn)證。聯(lián)接氣密性試驗(yàn)管線，調(diào)節(jié)好各閥門狀態(tài)。先對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行空氣充壓，待發(fā)電機(jī)內(nèi)壓力升高到50 kPa時(shí)，注入5.0～6.5 kg氟利昂氣體。隨后，用氟利昂探測(cè)儀和檢漏液檢查發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子安裝密封處，確認(rèn)無(wú)氣體泄漏。

隨后，繼續(xù)增壓，將汽輪發(fā)電機(jī)內(nèi)壓力升到額定工作壓力414 kPa，保壓24 h后，記錄汽輪發(fā)電機(jī)在此壓力下的各參數(shù)值，詳見(jiàn)表3。

表3 額定工作壓力下發(fā)電機(jī)參數(shù)表

根據(jù)空氣消耗量計(jì)算公式：

代入表3中的數(shù)據(jù)，算得空氣消耗量：L=1.595 6(m3/d)。

測(cè)量氫氣側(cè)密封油流量作為最終密封油流量Q1，取初始密封油流量和最終密封油的平均值QP作為最終計(jì)算用密封油流量，記錄密封油的各參數(shù)，詳見(jiàn)表4。

表4 密封油各項(xiàng)參數(shù)表

根據(jù)空氣溶解量計(jì)算公式：

代入表4中的值，算得空氣溶解量：QH=0.925 26(m3/d)。

最終，計(jì)算空氣泄漏量=L-QH=1.595 6-0.952 6=0.643 0(m3/d)，滿足泄漏量小于1.0 m3/d的要求，氣密性試驗(yàn)結(jié)束，試驗(yàn)合格。

綜上，此種錯(cuò)口調(diào)整方法有效解決了錯(cuò)口問(wèn)題，保證了發(fā)電機(jī)的整體密封性。

5 結(jié)論

本文針對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)大端蓋裝配過(guò)程中易產(chǎn)生錯(cuò)口的因素入手，提出了錯(cuò)口的調(diào)整方法，優(yōu)化了裝配步驟和工藝，有效解決了錯(cuò)口問(wèn)題，保證了汽輪發(fā)電機(jī)的整體密封性，確保了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，為其他同類型的錯(cuò)口問(wèn)題提供了參考，也為后續(xù)檢修方案的優(yōu)化提供了思路。