EPR核电机组半速汽轮机轴承安装经验

陈钧

引言

当前国内在建核电汽轮机普遍采用了半速汽轮机，其设备结构与常规电站有较多不同，其中包括轴承的结构型式。目前国内核电汽轮机安装经验未能系统化，如何熟练掌握轴承的安装是困扰施工单位的难题，本文以台山核电EPR 1750MW机组半速汽轮机轴承安装管理为例，着重对支撑轴承的结构特点以及安装工艺进行介绍，并重点提出了调整过程中如何控制平行度偏差的方法。

一、概述

台山核电EPR一期工程采用额定功率1754.78MW、转速1500rpm、单轴、中间再热四缸六排汽凝汽式汽轮机，由一个高中压合缸和三个双流低压缸组成。汽轮机的为阿尔贝拉型半速汽轮机，其轴承结构如图1所示.

图1 支撑轴承示意图

阿尔贝拉型1750MW机组半速汽轮机支撑轴承有750mm和730mm两种规格，一个高压缸前后有两个轴承为730mm，轴承箱为落地式，三个低压缸有六个轴承位750mm，3号到8号轴承，轴承座与内缸为整体结构直接落在汽机基础上。

二、支撑轴承结构特点

1）轴承形式：轴承为偏支可倾瓦形式支撑轴承，轴瓦中分面与轴承座水平中分面夹角为15°（安装时需根据轴承外圆圆周长度来计算出15°弧长值），轴承放置在装于缸体轴承箱内的轴承调整装置上，通过轴承与调整装置、压紧装置之间形成的单向密封的油路给轴承提供润滑油。支撑轴承核心主体由3块偏支的可倾瓦组成，各瓦块单独供油，上瓦设置弹簧，该弹簧确保上瓦始终保持一定的载荷，底瓦瓦块相对于瓦块出油边的角度为47°（包角104°），侧瓦瓦块与上瓦块相对于瓦块出油边的角度为25°（包角57°）。

2）轴瓦支撑方式：瓦块与轴瓦瓦套通过瓦块背弧上的销孔连接定位，并使瓦块支撑在瓦块座板上，瓦块座板同时支撑在轴瓦套上，瓦块与瓦块座板以线接触的方式实现支撑，以确保瓦块在汽轮机运转过程中可以沿圆周方向小范围自由调整摆动，同时轴向方向与转子轴颈中心通过调整轴承支撑垫块，使轴承和轴颈中心线保持平行，也就是下文将详解的关于轴瓦平行度的保证。

3）轴承顶轴油油路布置：可倾瓦支撑轴承的底瓦块（即主支撑瓦块）和侧瓦块均设有顶轴油囊，底瓦块在支点处沿轴向方向均匀布置四个顶轴油囊，侧瓦块在支点初沿轴向方向的设有两个顶轴油囊。底瓦的四个顶轴油囊的顶轴油为单独供油，侧瓦的两个顶轴油囊则共用一路顶轴油供油，顶轴油经母管至轴承箱内的顶轴油分配器分成多路油路，且在与每个轴瓦连接处设有止回阀。（该轴承的顶轴要求为：顶轴状态下顶起高度为0.08～0.13mm，水平方向0.05～0.10mm，以确保正常运行的状态下轴承乌金表面形成稳定、连续及有一定厚度的油膜）。

4）配合要求：调整装置与轴承箱支撑装置为间隙配合;轴承与调整装置轴向为间隙配合;轴承压紧装置与轴瓦为过盈配合。

三、支撑轴承安装工艺

汽轮机是高速旋转的动力机械，轴承则是确保转子能够实现稳定高速旋转的核心部件，它承受汽轮机工作时转子所产生的各种载荷，并使汽轮机动静部套保持一定的相对位置和间隙，保证转子平稳运转。

阿尔贝拉型1750MW机组半速汽轮机的支撑轴承有着周向可调，轴向位移极小的设计特点，该特点决定了轴承相对于转子的平行度的保证，是确保将来汽轮机运行可靠性的关键安装步骤。由于设计方并没有提供有效的参考程序及设计数据指导轴承平行度的控制，但在通过分析轴承结构及参考常规机组安装经验反馈，并对安装过程中可能存在的制约轴承平行度调整的各类因素进行了梳理，确定在安装的三个阶段进行测量记录，具体有：汽缸空缸状态只有转子的情况下;半实缸状态下;汽缸在全实缸未紧固螺栓和紧固螺栓两种状态，过程中对各类制约因素实施逐一检查，逐个控制，最终通过减少累积误差来保证了汽轮机轴承的平行度。

1）检查轴承座与调整装置

图2 压紧调整装置示意图

安装前试组合，并用内径千分尺检查轴承座与压紧调整装置装配位置的平行度，偏差应控制在0.02mm以内，避免较大的偏差导致后续轴承平行度调整过程中累计偏差超标。

2）压紧调整装置

a.清理检查压紧调整装置，安装就位后控制压紧调整装置与轴承座轴向配合尺寸，使其在要求范围内;b.测量轴承调整装置侧部调整板（L型板）上下部分的平行度，总偏差控制在0.02mm以内;c.检查调整装置底部与轴承座的接触（接触面积不小于75%），在进行初步研磨后，待后续转子就位调整后进行精研。具体方法是：安装压紧调整装置下半（安装前在底部调整板底面和顶面涂抹红丹），紧接着安装底部调整板、侧部调整板，并牢靠固定，此时按垂直与水平两个方向测量装置的内径，如有偏差则研磨调整板。

3）轴承检查

a.轴承解体前利用塞尺检查水平中分面间隙应小于0.05mm，测量轴承横向截面的平行度，测量轴承的宽度，测量与调整装置的配合间隙均应符合设计要求;b.瓦块着色检查;c.检查轴承下半背弧与压紧调整装置下半之间的接触，接触应良好且均匀。

4）轴瓦平行度测量

如图所示，A1、B1、C1、A2、B2、C2为测量位置（该测量位置由设计方综合考虑选定，不可更改），D为测量位置处轴承内径。a.将转子吊装并按图纸K值定位，使用内径千分尺测量轴瓦平行度，平行度偏差要求≦0.10mm;b.根据平行度测量数据确定底部调整板、侧部调整板的研磨加工厚度（需要注意加工前必须结合轴承沿轴向两端的内径测量数据，通过计算确定轴瓦真实的平行度数据）。

如何根据测量数据来加工，加工多少，举例说明一下（测量位置及参数参考图3）：

汽侧A1=9.45mm ;B1=9.50mm ;C1=9.47mm

电侧A2=9.30mm ;B2=9.35mm ;C2=9.33mm

故A1-A2=0.15mm; B1-B2=0.15mm ;C1-C2=0.14mm

根据测量数据判断，需要进行调整，B、C测量点反映在底部轴瓦，需要对底部调整板进行调整，结合轴承内径数据D（以B点为例，对应位置点的偏差为（B1-B2）-（DB1-DB2）），通过测量轴瓦宽度、長度得出电侧底部调整板需要调整0.05mm。

四、安装关键控制点

轴承安装过程中还有几个关键控制点需要谨慎。其一，确保底部调整板的扬度要求与轴承基本一致;其二，安装时调整装置在轴承座内的位置与轴承在调整装置内的位置应保持紧靠同一侧（如电侧或汽侧），从而减少因就位位置不准确而额外增加的平行度的偏差;其三，调整轴承平行度的同时需保证转子轴颈相对油档的中心位置始终在要求范围内。

五、总结

轴承安装质量决定了汽轮机的运转质量，尤其对于EPR这类新型核电汽轮机组，在国内没有可借鉴的安装经验的前提下，只有参透和消化设计资料，以图纸为准绳，通过安装过程中的多次调整，记录数据变化，找出安装诀窍，才能确保最终的安装质量，并形成经验反馈。