上汽N1000—26.25600600型汽轮发电机轴系调整技术研究

2014-12-23徐百成

中国高新技术企业 2014年24期

摘要：文章以某电厂上海汽轮机厂生产的N1000-26.25/600/600型汽轮机安装为实例，主要针对汽轮机安装过程中单轴承支承汽轮机转子中心调整的方法和注意事项进行论述，分析探讨轴对中与振动的关系，阐述了其先进性和稳定性，供国内同类型机组安装建设参考借鉴。

关键词：1000MW；超超临界；单轴承支承；轴系找中心；汽轮机

中图分类号：TM311 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）36-0082-03

上海汽轮机有限公司引进西门子HMN型百万千万机组汽轮机采用一只高压缸、一只中压缸和二只低压缸串联布置，高压缸、中压缸整缸总装出厂，低压缸散件供货现场拼装。汽轮机高压、中压、低压I、II转子分别由五只径向轴承来支承，其中高压转子由两个径向轴承支承，其余三根转子，即中压转子和两根低压转子均只有一只径向轴承支承（简称单轴承支承）。这种支承方式不仅是结构比较紧凑，减小主厂房结构尺寸，同时可以减少基础变形对于轴承荷载和轴系对中的影响，使得汽机转子能平稳运行。以某电厂1000MW机组汽轮机轴系找中心为实例，分析探讨轴对中与振动的关系，阐述单轴承支承轴系找中心工艺特点及注意事项。

1 轴系找中心分析比较

常规机组一般为单转子双支承模式，其轴系找中心一般分半缸状态下轴系找中、全实缸状态下轴系找中、汽机基础二次灌浆前轴系找中、靠背轮连接前轴系找中等多个状态进行。

单轴承支承汽轮机转子之间容易对中，轴系中心调整方便简单，同时轴向长度大幅度减少；与哈汽、东汽百万机组的四缸四排汽机型相比，上汽引进西门子汽轮机的轴向总长要短8～10m，轴系特性简单，厂房结构投资可明显下降。1号轴承至5号轴承之间总跨距为26.4m

单轴承支承汽轮机轴系找中放在汽机扣盖后、靠背轮连接前。同样分轴系初找中，在顶轴油未投用情况下，采用机油精盘转子进行；顶轴油正式投用了，为轴系终找中心。

单轴承支承汽轮机轴系找中心必须高中、中低、低低转子靠背轮统一考虑，并从高中压转子靠背轮开始顺序进行。在找中心时需将靠背轮临时连接，便于盘动转子，测量端面开口F值时，必须确认临时螺栓是松动的，确保测量数据准确。

2 轴系中心与机组振动的关系

机组振动很大一部分原因在于汽轮发电机组的动静碰摩。目前，大型汽轮发电机组的汽轮机相对内效率要求越来越高，相应的动静间隙设计要求越来越小，动静碰摩的可能性也随之增加。机组振动是一个非常复杂的系统，造成的因素也很多，也是现代机组失稳停机的一个主要方面。根据轴系振动原因分析建立轴系振动特性计算模型，主要包括轴系静态参数、横向振动特性和扭矩振动特性，计算时先根据转子自然段进行离散，采用优化传递矩阵法，然后确定转子的弯曲刚度和扭转刚度。这种计算模型速度较快，精确度较高，而且使轴系振动的低阶频率发生增根、漏根的现象大大减少，理论计算结果与现场实测值有较好的吻合性，有较好的分析参考意义。

分析探讨轴系中心对机组振动的影响（油膜振动和汽激振动本文不加以分析探讨），在雷诺方程中，轴系不对中必然导致轴承载荷分配不均，导致油膜振动从而导致机组振动等。所以，轴系不对中是引起汽轮发电机组振动的最常见原因。

关于机组整根轴系的几何形状有两个定义：一是轴承的对中，它是指轴承内孔几何中心在横截面的水平和垂直方向上与转子轴颈中心设计位置的重合程度。二是联轴器的对中，也就是轴系转子轴线的对中。联轴器不对中是指相邻两根转子不在同一直线上或者说不是一根光滑的曲线，在联轴器连接部位存在拐点或阶跃点（具体是直线还是光滑的曲线按厂家设计要求执行）。

机组安装时依照厂家设计要求对各轴承座和缸体进行找正找平，使各个轴承的静态负荷达到设计要求，同时也保证了转子轴颈中心在轴承中的位置与设计一致。很显然，假如某一只轴承的安装标高高于设计值，那么这个轴承的承受的载荷就会大于设计值，如果轴承的标高低于设计值，这个轴承的承受的载荷就会比设计值低，这两种情况在机组安装过程都是不允许出现的。

联轴器不对中有三种表现形式：联轴器张口不符、联轴器外圆不符以及轴系中心与转子扬度相矛盾。这三种情况都会使得转子联轴器连接处产生弯矩和剪切力，同时相邻的轴承将承受径向作用力。不管是弯矩、剪切力还是径向作用力都将使轴承载荷情况受到恶化，对整个轴系结构和机组安全稳定运行带来不利影响。

3 单轴承支承轴系找中心

3.1 找中心准备

检查转子中心的位置：检查转子与汽缸径向间隙，确保不碰撞。用专用的压板将高压转子顶住，以防止转子在盘动过程中出现轴向窜动。

假瓦安装：因中压转子只有单只轴瓦支承，无法正常盘动，需要在找中心前在中压转子汽机侧安装一只假瓦。靠背轮临时连接：用4颗临时螺栓和1颗临时销，将靠背轮拉拢。

找中心工具准备：用刀口尺检查外圆，用内径量表检查张口。

3.2 找中心

3.2.1 轴系初找中心。（1）轴系初找中心在顶轴油未投用情况下进行，盘动转子时必须在轴瓦内加入由厂家提供的专用油脂或机油精；（2）靠背轮连接拉拢前，用刀口尺检查靠背轮外圆是否一致，一般小于0.05mm，安装临时螺栓、顶开螺栓。拉拢时必须监测转子跟汽缸之间的轴向间隙，汽缸必须同步进行位移，确保汽缸内部动静间隙不相碰撞；（3）在确保靠背轮间距0.50mm左右的情况下，临时螺栓松开的情况下测量靠背轮端面开口值F1；（4）拉拢靠背轮并紧固临时螺栓，在确保汽缸与转子间径向间隙基本一致的情况下，盘动转子90°，在确保靠背轮间距0.50mm左右的情况下，临时螺栓松开的情况下测量靠背轮端面开口值F2；（5）重复以上第三步、第四步测量其他两个位置的端面开口值F3、F4；（6）确认测量数值准确可靠，根据数据综合考虑，包括转子轴颈扬度等，通过调轴瓦垫片进行调整，调整后轴瓦接触必须符合要求。重新进行对轮找中心，直至轴系中心符合要求。（注意：在调整轴瓦垫片时，应绝对保证调整量不超过汽缸内部动静部套间最小径向间隙，如果垫片调整量过大，则应事先适当地调整汽缸，确保缸内动静部套间的径向间隙满足轴瓦垫片的调整量。）

3.2.2 轴系终找中心。（1）轴系最终找中心在联轴器铰孔完成后顶轴油投用情况下进行；（2）轴系最终找中心方法与轴系初找中心相同。

3.3 计算方法

某电厂1000MW机组汽轮机轴承结构与常规机组汽轮机轴承有很大的不同，常规汽轮机支持轴承绝大多数采用球面垫块支承，调整方法较为简单，且调整后球面垫块能保持原有接触状态，调整后无需研刮球面垫块，大大减少了工作量。改变轴瓦下半其中一块球面垫块下的垫片厚度，另外两个也相应变化，以使轴瓦保持与轴承洼窝的全部接触。举例说明：当轴瓦需在垂直方向移动A值时，则下部球面垫块调整垫片需增或减A值，两侧球面垫块的调整垫片根据实际需要相应增或减B=A×cosa值即可；当轴瓦需同时在垂直、水平方向移动时，则球面垫块调整垫片的变化以垂直、水平方向计算结果的叠加。上汽百万千万机组汽轮机轴承有其特殊的结构，在轴系找中心调整过程中，对于具有专用轴承的轴瓦，可通过改变轴瓦与轴承座间的垫片厚度来改变轴瓦垂直方向的位置，通过左右移动轴瓦的位置实现轴瓦水平方向位置的变化。轴系调整变得更为简单。

从上述情况可以看出，很显然，经过4次调整后，HP-IP、IP-LP1、LP1-LP2均与设计要求偏差很小，可以不再进行调整。

3.4 注意事项

（1）靠背轮拉拢前，外圆一定要好；（2）盘转子前，靠背轮螺栓一定要完全紧固；（3）盘转子前，靠背轮拉拢后，假瓦需下放；（4）靠背轮“0”位没有特殊要求；（5）靠背轮的调整看整个轴系中心情况综合考虑进行。

4 结语

从经济角度考虑，单轴承支承汽轮机有其很大的优势，与其他主机厂百万机组汽轮机相比，上汽1000MW机组汽轮机轴系整体缩短8～10m，厂房大小可以减小；从安装角度考虑，单轴承支承汽轮机轴系找中3只靠背轮同时考虑，一次进行，且调整方便，不需要翻瓦加减球面垫块垫片或研磨接触检查，可以减少很多工作量。同时，单瓦支承对轴系负荷分配和稳定性很有益处，可以较好地保证机组振动等各项性能参数。

参考文献

[1] 上海汽轮机有限公司.N1000-26.25/600/600汽轮机说明等技术资料[S].2005.

[2] 某电厂1000MW机组汽机专业施工组织设计[S].2007.

[3] 张素心，等.大功率汽轮发电机组轴系振动分析[J].上海汽轮机，2001，（2）.