國產600MW汽輪機組軸系檢修調整要點分析論文
【摘要】根據哈三電廠600MW機組的大修實踐，針對機組運行中曾發生的軸系振動問題，分析了轉子、軸承、對輪及滑銷系統的檢修注意事項及裝配要點，總結了軸系找中各影響因素的相互關系，對具有相似結構的其它機組軸系找中具有一定參考作用。
【關鍵詞】600MW機組；軸系；檢修；調整
哈爾濱第三發電廠3號機組是首臺國產600MW優化機組。在機組的試運期間，由于軸系振動特性不好，振動狀態不穩定，振動偏大，導致機組無法維持長周期的安全穩定運行。為了解決3號機組軸系不穩、振動偏大的問題，在機組試運行期間檢修人員曾多次對軸系的部分支承軸承標高及配合間隙進行調整，但效果不明顯，軸系不穩、過臨界時振動大，有時超過跳機值；大負荷下突發性振動大，跳機，5號瓦出現低頻振動等現象，嚴重困擾著機組的安全穩定運行。在1999年的機組大修期間，哈三電廠的領導及檢修人員認真落實了項目組提出的方案并對檢修中出現的異常問題進行深入細致的研究，對機組的軸系進行了徹底的檢查與全面的調整，從根本上消除了造成機組軸系運行不穩的因素，3號機組的軸系運行狀況才得到根本改善，不僅軸系運行穩定、振動正常，而且各瓦的負荷分配也均勻合理，完全具備了長周期安全穩定運行的基本條件。下面根據國產600MW機組軸系各部件的結構特點，結合哈三電廠3號機組歷年來的運行狀態、中修及大修期間對軸系的檢修調整經驗，分析了國產600MW機組軸系穩定運行的主要影響因素以及軸系檢修調整的要點，可為其它國產600MW機組軸系檢修調整提供借鑒。
影響國產600MW機組軸系運行穩定性因素很多，如轉子本身的加工誤差與變形量、轉子對輪聯接精度及聯接質量、軸承的負荷分配、軸承的裝配質量、機組滑銷系統以及通流間隙等都會對整個軸系的振動產生影響。此外，機組啟動之后的及時監測、維護及調整也對軸系的穩定運行起著重要的作用。
1 轉子的校驗
轉子的校驗包括轉子各部位徑向跳動、端面跳動，尤其是對輪瓢偏的測量與校正，是轉子校驗的最重要的內容之一。600MW機組的對輪直徑較大，除了高、中對輪直徑為800mm左右外，其它對輪直徑都接近1000mm，因而消除各對輪的瓢偏對軸系的穩定至關重要。哈三電廠3號機組各轉子對輪經過精確的測量與校正，瓢偏最終達到0.02mm以內。此外，對于低壓轉子，必須仔細檢查其末級葉片的拉筋有無斷裂，如有斷裂必須及時進行補焊，否則松拉筋沿葉片周向的竄動不僅會引起低壓轉子的振動，而且會使振動的相角不斷變化，嚴重地影響軸系運行的平穩性。
除了對各轉子的形位公差及緊固件進行全面的檢查外，對轉子通流部分的積垢進行徹底的清除對改善轉子的振動也是有益的，因為這樣不僅能有效提高機組的效率，而且能很好改善動葉片的氣動性能，減少機組運行中葉片的激振力，減小軸系的振動。實踐證明，對轉子通流部分進行噴砂處理可有效地對轉子積垢進行清理，同時可保證轉子葉片的安全性。噴砂清理轉子時要求石英砂一般為80目，用0.3MPa的壓縮空氣噴出。
2 軸承的裝配
2.1可傾瓦的裝配
600MW機組可傾瓦裝配時，要注意的問題：
a，可傾瓦塊的支承調整塊組裝配次序。調整塊組由兩塊單圓面墊塊及一塊雙平頭墊塊組成，裝配時，一定要保證兩塊單圓面墊塊圓面相對，雙平頭墊塊放至可傾瓦塊側，同時注意不同可傾瓦塊的調整墊塊不一樣厚，一旦放錯位置，將對可傾瓦造成嚴重的磨損；
b.可傾瓦瓦架的研磨。研磨的位置是瓦架外球面與軸承箱上可傾瓦架洼窩。哈三電廠的檢修經驗表明，對瓦架的研磨可有效地消除瓦架與軸承箱洼窩的間隙，保證軸瓦的穩定運行；
c.對可傾瓦軸向高低位置的自位調整余量的校核。因為可傾瓦與球形瓦不同，軸承箱揚度或瓦枕揚度與轉子軸頸揚度之差完全靠可傾瓦塊調整墊的自位調整。如果瓦枕揚度與軸頸揚度之差超過了調整墊塊的調整范圍，將造成可傾瓦塊卡死，磨損可傾瓦，因而可傾瓦自位調整余量的校核是完全必要的；
d.可傾瓦瓦架緊力的調整。在進行緊力測量時，一般使用的是壓鉛絲的方法，由于可傾瓦上瓦架比較單薄，用壓鉛絲法進行緊力測量時，瓦架易發生變形，測量值與實際值會產生誤差。如果按測量值進行緊力調整，致使瓦架變形，導致各瓦塊受力不均，從而致個別瓦塊的溫度偏高直至磨損。因此，根據實際情況對可傾瓦采用輕微力來精確地對軸承緊力進行測量和調整是極為必要的。
2.2圓筒瓦的裝配
對于600MW機組圓筒瓦的檢修，最重要的一個問題就是瓦枕水平瓦墊的裝配。600MW機組圓筒瓦(六、七、八瓦)的高低及水平依靠瓦枕的垂直及水平瓦墊來調整。根據哈爾濱汽輪機廠的設計要求，瓦枕水平調整墊片裝配后，調整墊與瓦枕及軸承箱的配合面有0.03~0.05mm的間隙。實踐表明，這種設計要求無法保證軸瓦左右位置的穩定性及可靠性。例如6號瓦的水平瓦墊按哈爾濱汽輪機廠的設計要求研磨后，測量了一次低—低轉子對輪中心，然后取出6號瓦瓦枕水平及垂直調整墊進行清掃，回裝后再次測量低—低對輪中心時，發現對輪高低差沒變化，而左右偏差卻發生了明顯的變化，這說明水平瓦枕墊片沒有很好限制瓦枕的左右移動。
針對上述情況，采用的解決方法是：將轉子放于瓦中，使瓦及瓦枕承受額定負荷。在此狀態下用千斤頂或斜鐵將瓦枕向左或向右推動0.03mm，先配研間隙增大一側的調整墊片，配研結果應為85%以上接觸，配合面0.03mm塞尺不入。取出配研好的墊片，再將瓦枕向這一側推動0.06mm，再配研間隙增大一側的瓦枕水平調整墊片。配研結果要求85%以上接觸，配合面0.03mm塞尺不入。再將兩側瓦枕墊片同時放入，這樣，由于每側瓦枕墊片都有0.03mm的緊力，因而能完全保證軸瓦左右位置的精確性與穩定性，防止瓦墊不實產生的位置變化。
圓筒瓦檢修第二個值得注意的問題就是軸瓦正式回裝后的左右擺正。對于600MW機組，圓筒瓦的外面與瓦枕為球形配合面，在轉子落人瓦中之后，由于轉子的壓力，在瓦的高低方向上瓦內表面能與轉子軸頸均勻接觸，而對瓦的左右側，由于轉子壓力的單向性及軸承球面的磨擦力，左右方向上轉子重力無法使瓦的內表面與軸頸自動歸正。因而常常出現這樣的情況：瓦口間隙沿軸向不均勻，并且對角方向數值比較接近。這時，須將軸瓦歸正，即用千斤頂推瓦口間隙偏小的一側端面，直至沿軸向瓦口間隙分布均勻。
3 轉子軸系找中
3.1轉子對輪找中目標值
哈三電廠3號機組，各轉子對輪中心目標值如下：
高中對輪下張口：0.05mm；中輪高：0.05mm；左右張口：0；左右偏差：0；
中低對輪下張口：0.10mnl；低輪高：0.60mm；左右張口：0；左右偏差：0；
低低對輪下張口：0.45mm；2號低輪高：0.60mm；左右張口：0；左右偏差：0；
低發對輪下張口：0.20mm；低輪高：0.30mm；左右張口：0；左右偏差：0。
檢修實踐表明，哈三電廠3號機組的上述對輪中心較好地滿足各軸承的負荷分配，使得各軸承油膜壓力均勻，振動平穩。
3.2對輪中心的測量對輪中心的測量精度對軸系的調整質量至關重要。提高測量精度的方法：一是提高測量儀器的精度；二是盡量減少人為因素造成的誤差。目前常用的對輪找中方法主要有以下三種：
a.塞尺加塞塊測量對輪偏差及張口。這種測量方法比較簡單，但誤差較大，一般誤差為0.08mm左右；
b.盤軸打表測量對輪偏差及張口。這種方法主觀因素較少，結果也較準確，但測量結果與表的精度、支表的質量以及表的觀測位置方便與否等有關。一般誤差為0.04mm左右；
c.用激光找正法測量對輪偏差與張口。這種測量方法人為因素最少，且不受測量位置的限制，因而激光找正測量對輪中心的方法是最精確科學的一種方法。
3.3轉子對輪中心的變化
主要是指轉子對輪中心在機組半缸狀態、滿缸狀態、全實缸狀態(帶連通管)的變化情況。這個變化量的精確測量對轉子軸系找中非常重要，因為對輪找中一般在半缸狀態，這就需要根據實缸狀態的設計中心值反算至半缸狀態的目標值，這樣半缸狀態的找中值才會精確有價值。同是600MW機組，軸系中心由半缸狀態到實缸狀態的變化量將因機組的汽缸剛度、軸承箱剛度、軸承支承強度及其它因素的不同而有差異。在1999年的哈三電廠3號機大修中，從半缸狀態至全實缸狀態，機組軸系中心的變化量如下：
高中對輪：中輪增高0.20mm，左右偏差及張口基本不變；
中低對輪：低輪降低0.30mm，左右偏差及張口基本不變；
低低對輪：對輪高差基本不變，左右偏差及張口基本不變；
低發對輪：低輪降低0.03mm，左右偏差及張口基本不變。
3.4軸系找中的其它問題
對于國產600MW機組的軸系找中，在目前的設計狀態下1號瓦的調整是一個無法解決的問題。因為1號瓦的瓦架直接落人前軸承箱瓦架洼窩中，完全依靠與前箱的配合實現1號的定位，也就是說只要前箱不動，1號瓦就動不了。軸系的調整是以1號瓦為死點，向發電機及勵磁機側進行調整。如果軸系的調整，需要對1號瓦進行調整，唯一的辦法就是對1號瓦進行改造，即取消現有的瓦架結構，重新加工一個瓦架，新瓦架的內圓面與原瓦架相同，其外圓面由原來的與前箱整體配合改為由兩個可調瓦墊支承的部分配合，1號瓦的支承方式就變為兩瓦墊支承，1號瓦的左右及高低位置由改變下部兩個可調瓦墊的厚度實現。
4 滑銷系統
600MW機組滑銷系統的檢查及處理對保證機組軸系的安全穩定運行具有極為重要的作用。低壓缸及發電機定子L鐵的配合間隙、中箱及前箱與臺板的配合間隙、高中壓缸貓爪的配合間隙、推拉梁的聯接情況等，都需要進行認真的檢查，確�；N系統的安全可靠。哈三電廠3號機組由于中箱臺板嚴重變形造成中箱拱起，不僅影響汽缸的正常膨脹，而且引起軸承負荷分配不平衡，造成機組軸系不穩定，此外，連通管的保護螺栓也應進行詳細檢查，以防其誤緊影響汽缸酌膨脹；右側連通管的支承套管在回裝時，應仔細測量其現有長度與原始長度是否一致，防止因其長度的變化引起低壓缸負荷不均以及連通管本身的損壞。
5 通流間隙鈉調整
由于600MW機組各對輪的張口及高低差數值較大，尤其是中低對輪與低低對輪在對各瓦處的內外汽封進行調整時，應充分考慮到對輪聯接后軸封處轉子位置的變化量，防止軸封處動靜部分碰磨，同時也應考慮熱態下軸承標高的變化對通流間隙的影響。一般來說，各瓦軸封處的內外汽封徑向間隙要比其左右汽封間隙大0.10~0.20mm。哈三電廠3號機組的汽封調整基本按上述原則進行。實踐證明，這種方法對防止汽封的動靜碰磨和軸系的振動十分有效。
6 對輪聯接
600MW機組的對輪聯接最關鍵的就是低發對輪的聯接。因為低發對輪之間不僅有Y短接，還有盤車大齒輪，由于這兩個部件質量較大，止口配合間隙也較大(約0.50mm)，因而這兩個部件聯接之后的徑向及端面跳動情況，對軸系動平衡以及8號、9號瓦的振動影響很大。所以盤車齒輪和Y輪與發電機汽側對輪回裝找正時的同軸度是關鍵的一道工序。下面從低發對輪的結構出發，給合哈三電廠3號機組的檢修實際，對Y輪及盤車齒輪的回裝找正關鍵環節予以簡要說明。
首先是盤車齒輪與Y輪的聯接。由于盤車齒輪和Y輪質量都很大，在這兩個部件軸線處于水平狀態時，雖然理論上可以實現其找中程序，但在實際回裝過程中卻無法實現，所以盤車齒輪與Y輪的組裝只能在檢修場地先進行單獨的組裝。組裝工藝如下：先將Y輪立于檢修地面，使其軸線與地面垂直，與盤車齒輪的止口配合面向上。然后用吊車將盤車齒輪置于Y輪與其相配合的止口內。在軸向前、后、左、右4個方向分別各支一個百分表，表座固定于Y輪上，表針支于盤車齒輪外圓面上。用手錘首先在南北方向上敲擊盤車齒輪，使盤車齒輪在南或北的方向上與Y輪止口面靠死，此時重新對南側及北側的百分表調零，然后用手捶向反方向敲擊盤車齒輪，使盤車齒輪在南北方向上與Y輪止口的另一個止口面靠死，通過南北方向上的百分表讀出此方向上止口總間隙。用相同的方法，測出盤車齒輪與Y輪在東西方向上的最大配合間隙。之后，用手錘在南北及東西方向上進行調整，分別使得東西及南北方向上的百分表讀數為止口配合總間隙的50%。在這個狀態下，用4個臨時螺栓將盤車齒輪與Y輪的配合面通過銷孔壓緊。然后，分別找4個沿周向均布的螺栓孔，用專用鉸刀對4處銷孔進行配鉸，鉸孔之后根據銷孔內徑加4個專用短銷。短銷應能很好地對盤車齒輪與Y輪進行定位。銷子的兩端均應低于盤車齒輪及Y輪的外端面。因此，盤車齒輪與Y輪在相對位置上就成為一個整體組件。
其次，是盤車齒輪Y輪組件與發電機汽側對輪的裝配。其關鍵裝配工藝如下：先用4個臨時螺栓將Y輪齒輪組件與發電機汽側對輪初步聯接，再從原配的定位銷中選出2個配合間隙較松的銷子穿入相應的銷孔。這時，擰緊4個臨時螺栓及2個定位銷，但緊力不要太大，只要能較好地固定Y輪及齒輪組件即可。然后，對Y輪銷孔編號，盤動發電機轉子，測量Y輪跳動(注意測量位置要選在Y輪靠近齒輪處的外圓面，如測量位置選在Y輪的端頭，則由于瓢偏的影響跳動量一定不準)，找出最大讀表跳動量及最小讀表跳動量對輪銷孔的位置，再將跳動量最大的銷孔位置盤到最上方，在Y輪上方支好一塊百分表，表針指向Y輪，用銅錘從上方敲擊Y輪，直至Y輪的向下變化量等于Y輪跳動量的50%。再次盤軸，按上述的調整方法重新測量跳動及調整，直至跳動值符合設計要求。然后，重新配鉸各個銷孔，依次穿好各個定位銷，并緊固好。這樣，盤車齒輪Y輪組件就與發電機對輪安裝完畢。
哈三電廠的檢修實踐表明，上述的對輪短接裝配工藝很好地保證了3號機低發對輪的回裝找正質量，對保證軸系動平衡及防止8號、9號瓦的振動起到了重要作用。
7 結論
由于國產600MW機組特有的結構形式，其軸系的檢修、調整、找正有許多關鍵的工藝環節需要根據具體情況進行具體的分析。本文只是根據600MW機組的結構特點，結合哈三電廠的大修實踐，同時參考了其它兄弟電廠及電建單位的檢修、安裝經驗加以總結。隨著各電廠600MW機組檢修調整經驗的不斷積累以及汽輪機制造廠家設計制造水平的不斷提高，國產600MW機組的檢修調整經驗必定不斷豐富完善。
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