EPR核電機組半速汽輪機軸承安裝經(jīng)驗
2018-12-19 陳鈞
（中國能源建設集團廣東火電工程有限公司）
引言
當前國內在建核電汽輪機普遍采用了半速汽輪機，其設備結構與常規(guī)電站有較多不同，其中包括軸承的結構型式。目前國內核電汽輪機安裝經(jīng)驗未能系統(tǒng)化，如何熟練掌握軸承的安裝是困擾施工單位的難題，本文以臺山核電EPR1750MW機組半速汽輪機軸承安裝管理為例，著重對支撐軸承的結構特點以及安裝工藝進行介紹，并重點提出了調整過程中如何控制平行度偏差的方法。
一、概述
臺山核電EPR一期工程采用額定功率1754.78MW、轉速1500rpm、單軸、中間再熱四缸六排汽凝汽式汽輪機，由一個高中壓合缸和三個雙流低壓缸組成。汽輪機的為阿爾貝拉型半速汽輪機，其軸承結構如圖1所示。
阿爾貝拉型1750MW機組半速汽輪機支撐軸承有750mm和730mm兩種規(guī)格，一個高壓缸前后有兩個軸承為730mm，軸承箱為落地式，三個低壓缸有六個軸承位750mm，3號到8號軸承，軸承座與內缸為整體結構直接落在汽機基礎上。
二、支撐軸承結構特點
1）軸承形式：軸承為偏支可傾瓦形式支撐軸承，軸瓦中分面與軸承座水平中分面夾角為15°（安裝時需根據(jù)軸承外圓圓周長度來計算出15°弧長值），軸承放置在裝于缸體軸承箱內的軸承調整裝置上，通過軸承與調整裝置、壓緊裝置之間形成的單向密封的油路給軸承提供潤滑油。支撐軸承核心主體由3塊偏支的可傾瓦組成，各瓦塊單獨供油，上瓦設置彈簧，該彈簧確保上瓦始終保持一定的載荷，底瓦瓦塊相對于瓦塊出油邊的角度為47°（包角104°），側瓦瓦塊與上瓦塊相對于瓦塊出油邊的角度為25°（包角57°）。
2）軸瓦支撐方式：瓦塊與軸瓦瓦套通過瓦塊背弧上的銷孔連接定位，并使瓦塊支撐在瓦塊座板上，瓦塊座板同時支撐在軸瓦套上，瓦塊與瓦塊座板以線接觸的方式實現(xiàn)支撐，以確保瓦塊在汽輪機運轉過程中可以沿圓周方向小范圍自由調整擺動，同時軸向方向與轉子軸頸中心通過調整軸承支撐墊塊，使軸承和軸頸中心線保持平行，也就是下文將詳解的關于軸瓦平行度的保證。
3）軸承頂軸油油路布置：可傾瓦支撐軸承的底瓦塊（即主支撐瓦塊）和側瓦塊均設有頂軸油囊，底瓦塊在支點處沿軸向方向均勻布置四個頂軸油囊，側瓦塊在支點初沿軸向方向的設有兩個頂軸油囊。底瓦的四個頂軸油囊的頂軸油為單獨供油，側瓦的兩個頂軸油囊則共用一路頂軸油供油，頂軸油經(jīng)母管至軸承箱內的頂軸油分配器分成多路油路，且在與每個軸瓦連接處設有止回閥。（該軸承的頂軸要求為：頂軸狀態(tài)下頂起高度為0.08～0.13mm，水平方向0.05～0.10mm，以確保正常運行的狀態(tài)下軸承烏金表面形成穩(wěn)定、連續(xù)及有一定厚度的油膜）。
4）配合要求：調整裝置與軸承箱支撐裝置為間隙配合;軸承與調整裝置軸向為間隙配合;軸承壓緊裝置與軸瓦為過盈配合。
三、支撐軸承安裝工藝
汽輪機是高速旋轉的動力機械，軸承則是確保轉子能夠實現(xiàn)穩(wěn)定高速旋轉的核心部件，它承受汽輪機工作時轉子所產(chǎn)生的各種載荷，并使汽輪機動靜部套保持一定的相對位置和間隙，保證轉子平穩(wěn)運轉。
阿爾貝拉型1750MW機組半速汽輪機的支撐軸承有著周向可調，軸向位移極小的設計特點，該特點決定了軸承相對于轉子的平行度的保證，是確保將來汽輪機運行可靠性的關鍵安裝步驟。由于設計方并沒有提供有效的參考程序及設計數(shù)據(jù)指導軸承平行度的控制，但在通過分析軸承結構及參考常規(guī)機組安裝經(jīng)驗反饋，并對安裝過程中可能存在的制約軸承平行度調整的各類因素進行了梳理，確定在安裝的三個階段進行測量記錄，具體有：汽缸空缸狀態(tài)只有轉子的情況下；半實缸狀態(tài)下;汽缸在全實缸未緊固螺栓和緊固螺栓兩種狀態(tài)，過程中對各類制約因素實施逐一檢查，逐個控制，最終通過減少累積誤差來保證了汽輪機軸承的平行度。
1）檢查軸承座與調整裝置
安裝前試組合，并用內徑千分尺檢查軸承座與壓緊調整裝置裝配位置的平行度，偏差應控制在0.02mm以內，避免較大的偏差導致后續(xù)軸承平行度調整過程中累計偏差超標。
2）壓緊調整裝置
a.清理檢查壓緊調整裝置，安裝就位后控制壓緊調整裝置與軸承座軸向配合尺寸，使其在要求范圍內;b.測量軸承調整裝置側部調整板（L型板）上下部分的平行度，總偏差控制在0.02mm以內；c.檢查調整裝置底部與軸承座的接觸（接觸面積不小于75%），在進行初步研磨后，待后續(xù)轉子就位調整后進行精研。具體方法是：安裝壓緊調整裝置下半（安裝前在底部調整板底面和頂面涂抹紅丹），緊接著安裝底部調整板、側部調整板，并牢靠固定，此時按垂直與水平兩個方向測量裝置的內徑，如有偏差則研磨調整板。
3）軸承檢查
a.軸承解體前利用塞尺檢查水平中分面間隙應小于0.05mm，測量軸承橫向截面的平行度，測量軸承的寬度，測量與調整裝置的配合間隙均應符合設計要求；b.瓦塊著色檢查;c.檢查軸承下半背弧與壓緊調整裝置下半之間的接觸，接觸應良好且均勻。
4）軸瓦平行度測量
如圖所示，A1、B1、C1、A2、B2、C2為測量位置（該測量位置由設計方綜合考慮選定，不可更改），D為測量位置處軸承內徑。a.將轉子吊裝并按圖紙K值定位，使用內徑千分尺測量軸瓦平行度，平行度偏差要求≤0.10mm；b.根據(jù)平行度測量數(shù)據(jù)確定底部調整板、側部調整板的研磨加工厚度（需要注意加工前必須結合軸承沿軸向兩端的內徑測量數(shù)據(jù)，通過計算確定軸瓦真實的平行度數(shù)據(jù)）。
如何根據(jù)測量數(shù)據(jù)來加工，加工多少，舉例說明一下（測量位置及參數(shù)參考圖3）：
汽側A1=9.45mm；B1=9.50mm；C1=9.47mm
電側A2=9.30mm；B2=9.35mm；C2=9.33mm
故A1-A2=0.15mm；B1-B2=0.15mm；C1-C2=0.14mm
根據(jù)測量數(shù)據(jù)判斷，需要進行調整，B、C測量點反映在底部軸瓦，需要對底部調整板進行調整，結合軸承內徑數(shù)據(jù)D（以B點為例，對應位置點的偏差為（B1-B2）-（DB1-DB2）），通過測量軸瓦寬度、長度得出電側底部調整板需要調整0.05mm。
四、安裝關鍵控制點
軸承安裝過程中還有幾個關鍵控制點需要謹慎。其一，確保底部調整板的揚度要求與軸承基本一致；其二，安裝時調整裝置在軸承座內的位置與軸承在調整裝置內的位置應保持緊靠同一側（如電側或汽側），從而減少因就位位置不準確而額外增加的平行度的偏差；其三，調整軸承平行度的同時需保證轉子軸頸相對油檔的中心位置始終在要求范圍內。
五、總結
軸承安裝質量決定了汽輪機的運轉質量，尤其對于EPR這類新型核電汽輪機組，在國內沒有可借鑒的安裝經(jīng)驗的前提下，只有參透和消化設計資料，以圖紙為準繩，通過安裝過程中的多次調整，記錄數(shù)據(jù)變化，找出安裝訣竅，才能確保最終的安裝質量，并形成經(jīng)驗反饋。
來源：《科技與企業(yè)》2015年18期
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