核电汽轮机的安装难点及其对策陈新钰【摘 要】 简要介绍了核电汽轮机在安装时碰到的难点和关键技术问题,以及如何针对这些难点和关键技术问题所采取的对策。
【关键词】 汽轮机;安装;技术问题;对策The Diff iculties of Nuclear TurbineInstallation and its Solutions【Abstract】 The article introduces the diff iculties and technical issues during neclear turbine installation, and it states the measures to f ind the solutions for the issues.【K ey Words】 turbine;installation;technical issues;solutions1 绪 言上海汽轮机有限公司核电汽轮机的自行研制,自秦山核电厂第一台310MW于1991年底一次冲转、并网、试运行成功及商业运行以来,已有六年之久,而第二台出口巴基斯坦的核电325MW汽轮机业已安装就绪,并于1998年底调试、冲转、情况良好。
然而,在核电汽轮机的安装过程中,经常会遇到一系列这样或那样的技术问题,如何采取相应对策以确保机组的顺利安装成功,是保证以后核电汽轮机安全运行的关键之一。
由于核电站的安全准则要求非常高,汽轮机机组必须有极高的可靠性,在安装过程中,必须对其进行严格的质量控制。
为此,兹将在安装过程中所遇到的难点与技术问题,以及就如何采取对策和应采取的质量控制措施作一总结,以供相关人员在今后安装核电汽轮机时参考。
2 基础地脚螺钉的预埋211 难点与关键技术问题地脚螺钉预埋位置的正确与否,将直接影响汽轮机与发电机基础台板及轴承箱(座)能否顺利安装就位问题。
212 对 策必须制作较高精度的钢制模板,以便将地脚螺钉正确定位与预埋。
213 质量控制要点11由安装及土建人员一起按模板设计图复核预制定位用钢模板(金属框架),以确保各项几何尺寸的误差和累计误差在允许范围之内。
21框架安装及支模在浇灌混凝土过程中应反复测量,以确保位置正确及在浇灌混凝土时不会产生位移。
214 相关记录绘制地脚螺钉预埋后的实际位置图。
3 下半汽缸及其轴承箱与轴承座的就位和初步找中311 难点与关键技术问题相对于火电而言,同功率的核电汽轮机的汽缸数多、体积大、轴系长,故存在下列难点:(1)采用常规的抬钢丝找中及分段接力法找中,既费时,精度又差;(2)低压外缸下半中分面拼接难度大,要求水平接合面与垂直接合面处台肩高低差≤0102mm。
312 对 策11国外先进公司均采用激光或光学找中各汽缸与轴承座间相对位置(指中心)。
21细心操作与精确地将汽缸中分面找平。
313 质量控制要点11当遇基础不均匀沉陷,致使汽轮机汽缸找平、找正和找中心工作的隔日测量记录有明显变化时,不得进行设备的安装;除加强沉陷观测外,并应研究处理。
21按规定力矩值紧固地脚螺栓,以消除轴承箱(座)与基础台板之间的间隙,使所有垫铁受力,并作好记录。
314 相关记录11汽缸中分面的水平度数值;21汽缸垂直接合面之间的间隙数值;31汽缸与台板间的间隙数值;41地脚螺钉的拧紧力矩值。
4 轴封及通流部分间隙测量与调整411 难点与关键技术问题当汽轮机转子就位于轴承中,并与汽缸上的基准孔找准中心后,要确保汽轮机转子在运行过程中转子与轴封(指前后汽封)及径向汽封(指隔板及持环)之间间隙均匀,并符合图纸要求。
若轴封或汽封间隙调整不当,则会造成转子在高速旋转时与汽封尖齿摩擦,严重时会引起转子弯曲,继而强烈振动而强迫停机。
412 对 策最有效检查轴封与径向汽封间隙的方法是压软铅以测量顶部与底部汽封间隙,以及沿周分段贴胶带检查。
若遇个别汽封弧段需修刮以增大间隙,则最好采用专用汽封修刮机(STC有此类设备可提供),它尤其适用于不同类型的高低齿汽封的修刮。
413 质量控制要点11全部汽封间隙(包括转子轴封、隔板汽封、转子围带汽封等的径向和轴向间隙)调整好后,必须逐个进行测量,并作安装记录,不得只作抽查。
21汽封径向的左右侧间隙应用塞尺进行测量,塞尺不应超过三片,上下间隙可用压软青铅丝进行测量(可用保险丝代替)。
必要时采用贴橡皮膏法,沿周检查汽封弧段径向间隙的均匀性。
31为确保压铅测隙的正确性,应设法做到:(1)待压铅的汽封弧段必须用紫铜或竹片制的斜楔撞紧,并由质检人员检查。
(2)压铅用青铅丝直径应比图纸名义间隙大015mm为最佳。
(3)压铅后,对压扁的青铜厚度测量,可采用刀口式百分表量具或磨薄刀口后的游标卡尺予以测量。
4.4 相关记录11轴封及通流部分,径向汽封间隙与轴向间隙记录表。
21转子轴向窜动量和转子轴向位置记录。
31在汽缸外部测取汽缸与转子特定位置(一般取联轴器内端面)的相对距离值并作记录。
5 高、中压汽缸猫爪的负荷分配(测量与调整)511 难点与关键技术问题为支承上下半汽缸,一般于下半汽缸四个角上设计了猫爪,为避免因安装调整不当而引起猫爪处负荷不均,与汽缸扭曲应力的增大,必须作负荷分配,一般左、右侧猫爪垂弧差应小于015mm,最好≤01025mm。
要在全实缸情况下做到这点并非容易。
512 对 策11先在半实缸情况下做猫爪负荷分配。
21负荷分配方法采用垂弧法。
31最终在全实缸下做负荷分配,并设法达到图纸技术要求。
513 质量控制要点11鉴于高压外缸(调阀端)两猫爪前轴承座后端,且负荷分配在机组二次灌浆之前进行,为确保测量数据的正确性,务必于汽缸猫爪与前轴承座中分面之间加设百分表监测。
21采用猫爪垂弧法测负荷分配均匀性时,若汽缸刚度较大,则可于猫爪下单侧垫50mm钢垫片,以观察另一侧猫爪的升高量。
注意高压外缸(电机端)后端两猫爪必须用螺母压紧。
31为防止转子前后端汽封尖齿不受损伤,单侧所垫垫片的厚度不宜超过110mm。
41猫爪两侧升高量的读数差值,希望能控制在≤01025mm为最佳,但不得超过0105mm。
514 相关记录全实缸下猫爪负荷分配的偏差记录。
对猫爪刚性稍差的汽缸而言,可单侧抽除猫爪下的支承键,然后观测单侧猫爪处的下垂量。
两侧下垂量的差值亦应符合质控要点中4的合格标准。
6 汽轮机转子的联轴器找中心611 难点与关键技术问题一般转子联轴器均设计成刚性,从而对两转子联轴器之间的找中精度提出了更高的要求。
例中:日本东芝公司所生产的功率等级为175～1000MW的机组,其刚性联轴器找中偏差允许值为:11两联轴器圆周的上下左右中心偏差为设计值的±01025mm;21两联轴器之间的平面偏差;(1)上下平面偏差为设计值的±0103mm;(2)左右平面偏差为±0103mm(此公差值指联轴器外圆直径为110m情况下)。
如此高的找中要求,在轴系找中过程中必须满足。
612 对 策11对自带轴承座的低压外缸的这种结构而言,藉调整其基础台板下的垫铁高低,以及移动下半外缸的横向位置,来找准两转子联轴器中心(此种结构为美国西屋公司的)。
21对转子支承于独立轴承座的结构而言,仅需调整轴承座台板下的垫铁高低,以及移动轴承座横向位置来找中心(此种结构为瑞士ABB公司的)。
31为缩短调整时间,于适当位置用百分表监测移动量是必要的。
613 质量控制要点联轴器找中心工作应遵守下列规定:11检查联轴器两个法兰的相对位置是否按制造厂的配对记号对正。
21外观检查联轴器端面与外圆应无毛刺、油污或锈蚀,以确保读数正确性。
31找中心时,两转子应每次同转90°,以测取读数。
41端面偏差的测量,必须每次都在互成180°半径相等的两个对应点进行,以消除转子窜动所引起的误差。
51检查联轴器找中心工具应有足够刚度,百分表应有检验合格证。
61当转子联轴器中心与转子扬度有矛盾时,应以联轴器中心为准。
71联轴器找中心时,凝汽器是否充水及其充水量应按制造厂规定。
联轴器中心找好后,还应在下列工作阶段复查:(1)基础二次浇灌混凝土完毕,并紧固地脚螺栓后;(2)导汽管与汽缸连接后。
514 相关记录汽轮机各转子联轴器找中心记录(包括找中心后的复查阶段记录)。
7 汽轮机扣缸(扣大盖)711 难点与关键技术问题汽轮机扣缸是一项复杂而又细致的工作,仅当台板间隙消除,地脚螺钉拧紧,通流部分间隙合格,滑销系统间隙符合要求以及汽轮机转子联轴器找中心完成情况下,并经试扣一次缸的前提下,经检查无任何问题情况下,才允许正式扣缸,必须保证一次成功。
其难点如下:11在扣缸过程中如何保证能流部分的清洁度以及如何防止异物掉入汽缸内(一旦有异物,如螺丝、螺母或工具等掉入,则机组在行时会引起转子动、静叶片的损伤,其后果不堪设想,必须引起足够的重视)。
21如何保证汽缸水平接合面在运行时的密封性。
31如何保证扣缸能连接进行,并一次成功。
712 对 策11汽缸内各部件及其空隙必须仔细检查,并用压缩空气吹扫,以确保内部清洁无杂物。
此外,对施工用的工具和器具应由专人负责出借并登记,扣完汽缸后,应再次清点,不得遗失。
21对内外汽缸,持环,隔板套等部件的水平接合面应涂以设计图所规定的密封涂料,并给予水平接合面上的螺栓预应力,对直径大于2英寸(或M52mm)的合金钢螺栓,其伸长率规定为115‰。
一般采用加热螺栓使其伸长后拧紧,亦有个别国外大公司(如ABB)采用液压拉伸器使螺丝栓在冷态下伸长后拧紧。
31扣缸所需零部件应预先清点检查,无缺件或不合格情况并按定秩序放置。
扣缸工作应连续进行,不得中断,直到高中低压外缸上半扣完为止。
扣缸后应盘动转子,倾听汽缸内部应无磨擦声音。
713 质量控制要点汽轮机扣大盖前应完成下列各项工作,并逐项检查,是否具备规定的安装记录或签证书(签证书包括具备扣缸条件的签证书以及扣缸合格的签证书)以及转子上平衡螺塞是否冲铆牢固。
11检查基础垫铁是否装齐,地脚螺栓是否按规定值紧固。
21检查汽缸与台板滑销系统的间隙是否有详细记录。
31检查汽缸在试扣过程中是否已作好水平结合面间隙测定记录。
41检查汽缸的水平扬度及汽轮机的轴颈扬度记录是否已具备。
51确定汽轮机转子在汽封或油挡洼窝处的中心位置及应具备各转子联轴器找中心的最终测定记录。
61应具备各转子联轴器法兰之间的垫片厚度记录。
71应具备径向汽封(包括轴封)及通流部分间隙测定记录。
81应具备推力轴承的调整与测定记录。
91应具备汽缸内可拆卸零件(如合金钢紧固件等)的材料光谱分析复验记录。
714 相关记录11扣缸前后的签证书。
21相关记录内容见上述1～9。
31合金钢螺栓的热紧转角记录表。
8 汽轮机、发电机组基础二次浇灌混凝土811 难点与关键技术问题11如何最佳选择二次浇灌混凝土层的砂浆类型。