AP1000汽轮机低压缸总装过程中的主要工艺和经验总结

摘要：三门核电1号机组汽轮机是全球首台AP1000核电汽轮机，其低压缸在国内首次总装。文章通过对三门核电1号机组汽轮机低压缸总装过程中的主要工艺进行分析，并对总装过程中问题的处理措施及经验进行总结，供后续AP1000核电项目参考借鉴。

关键词：低压缸；总装过程；处理措施；经验总结

中图分类号：TK261 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）04-0113-03

三门核电1号机组汽轮机是全球首台AP1000核电汽轮机，其低压缸在国内首次总装。3台低压缸均由哈尔滨汽轮机厂（以下简称“哈汽”）在哈电集团（秦皇岛）重型装备有限公司（以下简称“哈电重装”）进行总装。人员及配套工器具均由哈汽提供，3台低压缸总装工艺相同，其中2#低压缸为首台在国内总装的AP1000核电汽轮机低压缸。本文通过对三门核电1号机组汽轮机2#低压缸总装过程中的主要工艺进行分析，并对总装过程中问题的处理措施及经验进行总结，供后续AP1000核电项目参考借鉴。

1 总装过程中的主要工艺

当前所指的低压缸总装为内缸与内部套及转子的装配和TCCS测量调整。下面以1号机组汽轮机2#低压缸为例，对总装过程及主要工艺介绍如下：

1.1 低压内缸下半就位于总装平台

将低压内缸下半四个猫爪全部通过螺栓和舌形垫圈安装在下半缸体两侧的支撑上，用行车翻转低压内缸下半，并在总装坑位两侧各放上两个猫爪支撑。用行车将翻转好的低压内缸下半抬吊到总装坑位上方，将猫爪落在总装坑位两侧的四个猫爪支撑上。用机床调整垫铁和垫片调整下半内缸水平。然后，清理内缸下半水平中分面。

1.2 各内部套依次装入低压内缸并找中及TCCS初步轴向通流间隙测量

将内缸下半上的轴向和径向销安装好，并将各内部套下半上需要装固定激光接收器的工装的汽封弧段用塞紧竹条（竹筷）顶住，防止汽封圈退缩造成误差，并将工装安装在汽封弧段上，然后将各内部套下半依次装入低压内缸并找中，并使用量块测量内部套背弧，通过修磨径向定位销将背弧调整到设计公差允许范围内。

TCCS初步测量轴向通流间隙工作，采用较为先进的6维激光测量仪，固定激光发射器，利用移动激光接收器来定位测量。轴向通流间隙测量是在无转子开缸状态下对已完成隔板套、隔板及汽封等零部件装配，且未装配内外汽封体的下半汽缸进行测量。固定激光发射器位于汽缸调端外侧，激光头高于汽缸水平中分面。建立笛卡尔坐标系，对调端各级隔板的内环出汽侧端面进行采点，对电端各级隔板的内环进汽侧端面进行采点，分别拟合成各级隔板内环端面平面，平面中心的X坐标值为各级隔板内环坐标。根据各级隔板的机加尺寸记录换算出各级隔板内外环进出汽侧端面的坐标值。根据转子尺寸记录（三菱提供），计算出转子各级叶片进出汽侧端面到调端一级围带进汽侧端面的距离。将初始坐标系沿X轴平移至调端一级隔板内环出汽侧平面处，轴向初步测量完成。

用SE-505汽轮机专用清洗剂对内部套和内缸中分面螺栓和螺栓孔进行清理。将内部套和内缸中分面螺栓紧到下半内部套和内缸下半上，并将TCCS测量导轨就位于汽缸中心线上。上半内缸也要进行内部套背弧测量，并通过修磨定位销将背弧调整到设计公差允许范围内，同下半内缸背弧调整，而且上下半内部套背弧的测量值也要满足装配要求。测量调整好后，先将各内部套上半上需要装工装的汽封弧段用塞紧竹条（竹筷）顶住，并将工装安装在汽封弧段上，再将上半内部套依次装入低压内缸。

1.3 各部套水平中分面间隙检查及TCCS初步径向通流间隙测量

用气动扳手紧上下半内部套中分面螺栓，并用塞尺对各部套水平中分面间隙进行检查，直到紧到满足要求为止。扣低压内缸上半前，在低压内缸下半调端和电端底部用千斤顶将低压内缸下半顶起，抵消低压内缸下半的挠度变形，以便于扣低压内缸上半。紧好后，翻转低压内缸上半，将其扣到低压内缸下半上，用气动扳手紧低压内缸上下半中分面螺栓，并用塞尺对低压内缸水平中分面间隙进行检查，直到紧到满足要求为止。

径向通流间隙测量是在无转子合缸状态下对已完成隔板套、隔板及汽封等零部件装配，且未装配内外汽封体的下半汽缸进行测量。将TCCS激光接收器（即靶球）安装在固定在各级汽封上的工装上（电调端分开测量），每级汽封固定1圈汽封齿，每圈固定天、地、左、右四个点。合缸后，将激光头固定到导轨上。测量完一端后，再将TCCS激光接收器（即靶球）固定到另一端进行测量。对内缸水平中分面（电调端）、各级固定的靶球、内缸电调端端面、内缸电调端内汽封槽内圆进行采点。在采点时要区分好组名，以便后续数据处理时能分别出各点的位置。在每次移动激光头前后要重复测量转站点，利用转站功能使各测量点在同一个坐标系下。建立坐标系的方法详见轴向通流尺寸测量的坐标系建立方法。

将各级测量点（每圈4点）分别拟合为汽封圆，查询每级汽封圆上各点到其圆心的距离，分别记录为RT（天）、RD（地）、RL（左）、RR（右）。根据在汽封装配后利用深度千分尺测量的每级汽封弧段中各汽封齿高之间的关系，计算出各汽封齿的天、地、左、右半径值及圆心坐标值。根据转子尺寸记录（三菱提供），将转子的直径及挠度值填入“低压通流尺寸记录及计算表格中”，表格将自动计算出间隙值。

1.4 根据测量结果计算和加工调整垫片及径向销并

安装

根据测量结果计算和加工调整垫片、径向销、汽封齿及汽封圈背弧，并安装到对应位置，准备进行TCCS复测通流间隙。

1.5 装配调整衬垫及径向销后进行TCCS复测通流间隙

测量方法同初步测量通流间隙，再根据测量结果计算和加工内部套的调整垫片、径向销、汽封弧段汽封齿或者背弧，并安装到对应位置，再进行复测，直到复测结果满足要求为止。

TCCS复测合格后，测量1个上半内缸轴向定位销的加工尺寸，得出加工数据后发送哈汽及时加工。加工完后，运回哈电重装装配，尺寸检查满足要求后，装焊至上半内缸，尺寸检查合格后，拆除上半内缸，测量2个进汽导流环定位销的加工尺寸，得出加工数据后发送哈汽及时加工，加工完后，运回哈电重装装配，尺寸检查满足要求后，装焊至进汽导流环上。endprint

1.6 测量低压内缸挠度

低压内缸挠度值只是作为落低压转子压铅丝实际测量通流的参考。测低压内缸挠度前，将挠度测量工装安装在TCCS导轨上，将电子百分表指针压下到读数为5mm左右，将其读数归零，并将其装在工装下百分表支架上，读数原则上要求调整为零。然后将百分表数据传输线连接好，并连接到电脑上，通过按动接线盒上的数据采集按钮，使用电子表格对挠度测量值进行记录。此次拆缸，低压内缸下半底部不顶千斤顶，以测量低压内缸挠度。首先对初始值进行测量读数，然后依次松低压内缸中分面螺栓、拆低压内缸上半、松内部套螺栓、拆调端10级隔板上半、拆电端10级隔板上半、拆调端9级隔板上半、拆电端9级隔板上半、拆调端8级隔板上半、拆电端8级隔板上半、拆调端隔板套上半、拆电端隔板套上半、拆蒸汽室上半、拆进汽导流环上半，每拆一步，都对14个测点进行一次读数，并做好记录。低压内缸挠度等于各测点的初始值与全部上半内部套拆除后各测点对应值的差值。

1.7 落转子压铅丝测量通流（多个角度）

在内缸下半调端和电端底部设置2个30-60吨的千斤顶，压力设置好后，锁紧千斤顶上自锁螺母。内缸下半四处猫爪支撑用压板固定。为保持落转子压铅丝前内部套状态的稳定性，在拆除上半内部套之前需要将所有内部套下半使用专用固定工具（随机工具）进行固定，末级隔板专用固定工具的安装在内缸与工艺轴承找中完毕后，上下半重新合并把紧状态下进行安装。

在低压内缸电调端放置工艺轴承的位置布置好平面千斤顶，将工艺轴承吊放在千斤顶上，调整好轴向位置。轴承中心线距离8500mm，轴承在内缸两侧对称布置；在工艺轴承两端布置好钢丝支架，设置好钢丝；测量钢丝与内缸同心，要求：a-b=0.52，c=（a+b）/2，电调端偏差方向一致，允差0.03，吊走末级隔板后测量；调整工艺轴承与钢丝同心，要求：a=b，c=（a+b）/2-0.7-1.0，电调端偏差方向一致，允差0.03（0.7为轴承与转子轴颈间隙，1.0为转子抬高量设置）。

所有铺设铅丝的位置，汽封弧段要用塞紧竹条（竹筷）顶住。铅丝的粗度要求是测量处设计间隙值的1.5倍。铅丝测量顺序：将开包装箱后转子的实际位置作为转子的180度位置，做好标记，在此位置只进行底部铅丝测量。按照第一次测量时转子的位置标记将转子旋转180度，作为转子0度位置，做好标记，在此位置先进行底部铅丝测量。将转子按K尺寸就位，即调端第一级隔板外环出汽侧端面到转子第一级围带进汽侧端面的尺寸（右侧K=23.00±0.0，左侧K=23.00±0.2），进行轴向及左右间隙测量。将转子调整到每一级前后轴向间隙相等的位置，进行顶部铅丝测量。

1.8 解体清理和油漆发货

解体低压缸，拆除内缸及内部套的中分面螺栓，并将内部套从内缸中拆除，进行清理。解体清理过程中还有支撑键钻孔（有20个左右，加工难度相对较大，使用数控镗床加工）、处理低压内缸下半上拧紧到位后咬死无法取出的27个螺栓以及2个拆除过程咬死的螺栓、3个定位销焊后探伤等工序。用505汽轮机专用清洗剂进行清理，并用日本100E防锈漆防锈。

最后，进行包装前总检查，经各方确认检查合格后进行包装工作。包装工作完成后，通过船只从哈电重装码头装船运往三门核电现场。

2 总装过程中的问题

2.1 1号机组汽轮机2#低压内缸中分面螺栓咬死的问题

1号机组汽轮机2#低压内缸在总装装配后，发现下半内缸中分面有27个螺栓拧紧到位后咬死无法取出；另有两个螺栓在拆除过程中咬死，钻孔破坏取出后已无法使用。

2.2 1号机组汽轮机低压缸TCCS测量中的问题

1号机组汽轮机2#低压缸TCCS多次复测结果不理想，从TCCS初测到复测合格耗时近50天，通过反复加工调整汽封弧段、径向销等配件，共进行了4次测量，期间也对复测结果不理想的情况进行了多次讨论沟通（原计划仅需两次测量耗时20天左右）。从中暴露出哈汽在总装过程对技术方案准备明显不足，对TCCS测量过程出现的困难预估不足，并且部分工作存在没做到位的问题，如TCCS测量前汽封弧段塞紧竹条未顶紧到位、径向销加工尺寸超差和汽封弧段未修磨到位等。

3 处理措施及经验总结

针对上述总装过程中的问题，采用了如下措施进行处理，并对经验进行了总结。

3.1 1号机组汽轮机2#低压内缸中分面螺栓咬死的处理措施及经验总结

经请示原设计方三菱重工批准，哈汽将27个螺栓拧紧到位后咬死无法取出的下半内缸带中分面螺栓发货并做好了记录；拆除过程中咬死并损坏的两个螺栓，检查并确认螺栓孔无损坏后进行了螺栓更换。

螺栓咬死是螺栓紧固工作中经常遇到的问题，可以说是一个常规问题。因为后续安装、运行、检修过程中分面螺栓在正常情况下可不用取出，所以螺栓拧紧到位后咬死无法取出的下半内缸就可以按照带中分面螺栓发货。2#低压内缸在总装装配过程中出现如此多的螺栓咬死也是与制造单位工作人员的工作细致程度及螺栓防咬工作做的不到位有很大的关系，鉴于此三菱也给出了部分防咬死处理的措施。1#和3#低压内缸在总装装配后，也同样分别发现下半内缸中分面有6个和5个螺栓拧紧到位后咬死无法取出，但与2#低压内缸相比，咬死的螺栓数量已减少了很多，也是吸取2#低压内缸经验的结果。

3.2 1号机组汽轮机低压缸TCCS测量中的问题的处理措施及经验总结

鉴于1号机组汽轮机2#低压缸TCCS多次复测结果不理想，后续就注意优化了TCCS测量过程和加工调整，对于初测后如何合理评估径向销、垫片及汽封弧段的加工量给予妥善考虑（如充分利用间隙公差范围，处理间隙数值按照公差的中差来计算）；对于按照TCCS初测后需要调整的径向销、垫片及汽封弧段加工过程需要更加严格的检查，安排专检人员制定专用表格实施和记录，避免出现加工超差或者回装错位等人为失误问题的产生；加强TCCS测量前工装及汽封弧段塞紧竹条的反复细致检查，避免测量过程出现松动导致测量偏差。后续汽缸TCCS测量过程得到了良好控制。

4 结语

全球首台AP1000核电汽轮机低压缸，在国内首次总装，总装过程比较复杂，总装工艺比较先进，遇到的问题比较典型，值得对总装过程中问题的处理措施及经验进行总结，供后续AP1000核电项目参考借鉴，以避免同类问题再次发生，保证总装质量，控制总装进度，提高总装效率，促进后续AP1000核电项目又好又快又安全建设。

作者简介：张海龙（1986—）男，吉林人，三门核电有限公司助理工程师，研究方向：汽轮机设计技术管理。endprint