一种汽轮发电机端面错口调整方法

王天蔚

(中核核电运行管理有限公司，浙江 海盐 314303)

1 汽轮发电机结构特性

某核电厂汽轮发电机采用“水氢氢”冷却方式冷却发电机腔室，发电机定子线圈采用水内冷方式，定子铁芯及转子使用氢气进行冷却。为防止发电机内部产生热应力和局部过热，氢气在发电机内部由发电机轴上叶片强迫循环并通过氢气冷却器(RCW)散热，但氢气易泄漏产生爆炸，所以要维持氢气的纯度即防止泄漏。汽轮发电机正常运行工况下的相关参数见表1。

表1 发电机正常运行工况下参数

近年来，各电厂汽轮发电机漏氢事件时有发生，严重影响机组的安全稳定运行。因此在进行汽轮发电机的检修和装配过程中，除需使用测氢仪确认环境内氢气含量小于0.1%外，还应着重关注汽轮发电机各个密封面是否装配到位。某核电厂的汽轮发电机端盖上对密封氢气起主要作用的为密封瓦，如图1所示。

图1 密封瓦示意图

发电机上半、下半密封瓦直接安装固定在发电机上半、下半端盖处，所以发电机上半大端盖与下半大端盖的错口(垂直度)是密封瓦安装质量的重要条件，因此在装配过程中应着重检查错口量。

2 故障描述

某核电厂在大修进行汽轮发电机密封瓦回装前检查时，发现发电机汽机端、励磁端大端盖回装后密封瓦装配面处有错口，如图2所示。

图2 端盖错口测量处

按照图3的方式对两端端盖错口量进行测量，发现汽机端左侧下半高0.25 mm，汽机端右侧下半高0.35 mm。励磁端左侧下半高0.25 mm，励磁端右侧下半高0.25 mm。

图3 端盖错口测量方式

根据生产厂家的技术要求，此错口应不大于0.05 mm才能确保密封瓦的氢气密封性。经过现场对汽轮发电机端盖的拆解、检查和校验，排除了端盖本身的变形、端盖安装螺栓未拧紧、安装面异物或胶水影响等因素，针对装配误差、转子压覆、端盖受力错位等因素，重新设计了端盖错口调整的方法，以消除此类问题的影响。

3 错口调整方法

3.1 专用工具调整

为了对已产生的错口进行调整，需先拆除汽轮发电机端盖立面和中分面的紧固螺栓，将端盖错口调整专用工具与螺栓孔对齐后，在下端盖安装两个固定螺栓，在上端盖对应的螺栓孔上安装一个调节螺栓，如图4所示。在端盖的另一侧也安装上端盖，用扳手拧动调节螺栓，调整端盖错口量，直至错口不大于0.02 mm。

图4 端盖错口调整专用工具装配图

3.2 顺次紧固中分面螺栓

以往的检修中，未对中分面螺栓的紧固顺序进行要求，维修人员往往按照拆装难易程度进行对称安装。而中分面螺栓的紧固力矩为1 200 N·m，部分转角位置还需要使用敲击扳手进行预紧，紧固时的力矩和敲击均易使端盖产生错位。

为此，优化了螺栓安装顺序，先使用螺栓加热器对端盖两侧靠内的热紧螺栓(图5中的1～8螺栓)进行对称安装，安装方式如图6所示。热紧螺栓无需打力矩和敲击，避免因紧固时的力矩和敲打而使端盖产生错位。后续螺栓按照由内而外、由大到小、对称装配的原则，用S75力矩扳手(分3次500 N·m→1 000 N·m→1 500 N·m)按照图5中的顺序对称紧固端盖两侧的9～20中分面螺栓，最后打入定位销(21、22)。

图6 热紧螺栓加热安装图

3.3 悬空转子

某核电厂汽轮发电机为半速机，转子重达140 t，在回装上端盖过程中，转子重量完全落在下端盖上，势必会使下端盖向外张口产生形变，而上端盖紧贴着定子端面用螺栓进行紧固后，易形成错口。为了消除转子压覆带来的影响，需用行车将转子吊起。

由于转子风扇与定子上的挡风环距离较近，需先在转子上方垂直放置百分表及其支架以测量转子抬升量(如图7所示)，再将一根转子悬挂吊带穿过励磁侧转子轴颈，用行车吊住转子悬挂吊带。用行车缓慢抬升转子，直至转子悬空，其间持续观察转子抬升测量百分表，转子抬升量应不大于2 mm，以避免转子风扇与挡风环产生碰磨。

图7 转子抬升量监测图

3.4 顺次立面螺栓

为了确保螺栓紧固顺序，用记号笔从水平线上方第一颗螺栓开始，逆时针标号汽机和励磁侧大端盖螺栓(1～96)，如图8所示。用力矩扳手(分3次400 N·m→800 N·m→1 200 N·m)按照(1、48)、(2、47)……(24、25)顺序依次回装两端大端盖的紧固螺栓，以确保端盖的受力均匀。

图8 大端盖螺栓标号图

3.5 调整后错口测量

待发电机上端盖回装后，用百分表和支架按照图3方式，在图4所示位置(共4处)测量汽轮发电机端盖错口量，具体数据见表2。

表2 端盖错口检查表

对比表2中调整前后的数据可见，调整后端盖的错口量完全满足不大于0.05 mm的标准，且能有效消除发电机错口问题。

4 发电机整体气密性检查验证

待汽轮发电机整体安装完成，确认密封油系统正常运行后，对发电机整体气密性进行检查验证。联接气密性试验管线，调节好各阀门状态。先对汽轮发电机内部进行空气充压，待发电机内压力升高到50 kPa时，注入5.0～6.5 kg氟利昂气体。随后，用氟利昂探测仪和检漏液检查发电机转子安装密封处，确认无气体泄漏。

随后，继续增压，将汽轮发电机内压力升到额定工作压力414 kPa，保压24 h后，记录汽轮发电机在此压力下的各参数值，详见表3。

表3 额定工作压力下发电机参数表

根据空气消耗量计算公式：

代入表3中的数据，算得空气消耗量：L=1.595 6(m3/d)。

测量氢气侧密封油流量作为最终密封油流量Q1，取初始密封油流量和最终密封油的平均值QP作为最终计算用密封油流量，记录密封油的各参数，详见表4。

表4 密封油各项参数表

根据空气溶解量计算公式：

代入表4中的值，算得空气溶解量：QH=0.925 26(m3/d)。

最终，计算空气泄漏量=L-QH=1.595 6-0.952 6=0.643 0(m3/d)，满足泄漏量小于1.0 m3/d的要求，气密性试验结束，试验合格。

综上，此种错口调整方法有效解决了错口问题，保证了发电机的整体密封性。

5 结论

本文针对汽轮发电机大端盖装配过程中易产生错口的因素入手，提出了错口的调整方法，优化了装配步骤和工艺，有效解决了错口问题，保证了汽轮发电机的整体密封性，确保了机组的安全稳定运行。同时，为其他同类型的错口问题提供了参考，也为后续检修方案的优化提供了思路。