浅谈300MW汽轮机高中压转子中心孔塞拆装工艺

时间:2022-07-30 12:41:47

浅谈300MW汽轮机高中压转子中心孔塞拆装工艺

摘 要:华能平凉电厂#3机组A级检修中,需要对高中压转子中心孔进行检查,就需要拆除转子中心孔塞,孔塞的拆除是该单位检修工作中首次遇到的问题,经过现场几种方案的摸索,成功利用了液氧冷却及孔塞圆周方向上钻孔消除过盈配合应力的方法,使转子中心孔塞顺利拆除并回装,保证了高中压转子检修的质量。

关键词:汽轮机 转子 中心孔塞 拆装工艺

中图分类号:TM611.3 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)09(a)-0065-02

华能平凉发电有限责任公司#3机组,汽轮机N300/325-16.7/538/538系哈尔滨汽轮机厂引进美国西屋公司的制造技术设计制造的,汽轮机型式为反动式、单轴、双缸双排汽、高中压和缸、低压缸分流、亚临界中间一次再热凝汽式机组。2014年4月17日开始进行A级检修,大修过程中,高中压转子已经拆除,业主及相关部门决定对高中压转子中心孔做电子探伤检查,并检查中心孔是否进油,确定机组振动来源,以达到机组安全稳定运行的目的。

#3机组汽轮机高中压转子采用高强度合金钢整段加工制造而成,全长3483mm,总重2740 kg,靠两只轴承支撑,其前后轴承中心间距2500 mm,轴颈直径均为160 mm,转子为空心轴,转子两端部采用中心孔塞封堵,检查中心孔时,需要将孔塞拆除后检查,所以稍有不慎,将会带来很大的经济损失。

1 转子中心孔拆除方案

300MW汽轮机高中压转子孔塞拆除在我单位(甘肃火电工程公司)检修任务中属于首次接触,经过技术人员对高中压转子的资料查询及业主与厂家的沟通,高中压转子孔塞与中心孔的公差配合为过盈配合(配合间隙在0.02~0.03 mm),给拆除检查带来了困难。中心孔塞的图片如图1(拆除后整体照片)、2、3,图4为中心孔塞图纸。

技术人员初步考虑了三种方案进行拆除,分别如下:

方案一:出于对孔塞的成品保护,首先加工一条M20×400的合金螺栓(因为孔塞中心孔螺栓为M20),拧入中心孔塞上,加工一块δ30的临时钢板套在M20的螺杆上,两侧用两块临时垫块支撑,慢慢拧紧M20的螺母,从而将中心孔塞取出,如图5所示。

方案二:在中心孔塞上焊两个Φ30的圆钢,再将临时钢板焊接在Φ30圆钢的另一头,如下图采用2顶15T饼式液压千斤顶缓慢将中心孔塞顶出,如图6所示。

方案三:中心孔塞破坏性拆除,即沿孔塞圆周方向采用现场机械钻孔的方法,孔塞圆周方向上钻Φ20孔12个,以消除过盈配合的应力,在方案一和方案二的基础上,采用液氧冷却法及千斤顶顶升拔出孔塞。孔塞钻孔如图7所示。

2 孔塞拆除方案实施

(1)孔塞拆除前,因孔塞圆周边有工艺压边4个铆接点,取出之前,先用扁铲及榔头铲起工艺压边的铆接点,也可以用角磨机磨掉工艺压边铆接处,磨压边时要防止伤及转子内边,以免对转子造成损伤。

(2)现场高中压转子放置在盘车装置上,综合方案一和方案二考虑,为保护孔塞,首先决定采用M20×400的合金螺栓拧入中心孔塞上,加工一块δ30的临时钢板套在M20的螺栓上,将螺栓另一端与钢板进行焊接,两侧用2个15T饼式液压千斤顶顶升。拆除过程如图8所示。拆除时,为不损坏转子端面,施工前需要在转子端头千斤顶位置加垫铜垫片。同时为了安全考虑,千斤顶用绳索临时固定,防止坠落。经过实施,螺栓无法承受顶力,过盈配合的紧力无法估计,最终以螺栓的断裂而失败。

(3)相关技术人员进行查看分析后,认为过盈配合的孔塞紧力过大,无法拔出,依靠孔塞中心M20的螺栓无法满足拆除孔塞的要求。随即展开第三种方案。第三种方案受现场实际条件限制,磁力钻打孔,转子端面面积较小,磁力钻底座接触面积小,吸力无法满足打孔需要,现场用δ=30的钢板制作临时工具,如图9所示,并与转子端面螺栓孔用螺栓临时固定,这样磁力钻的底座可以牢固固定在钢板上。打孔前要对孔塞进行划线,沿圆周方向上均布画出12个Φ20的孔中心,保证打孔后孔的外径在孔塞上,为避免损伤转子,打孔时必须对孔的垂直度掌握在0.05 mm以内,应保证孔的外径距离孔塞边缘距离越小越好。孔打好后,孔塞与转子的过盈应力基本消除很多。此时用Φ30的圆钢与孔塞中心孔焊接,圆钢另一端与临时钢板焊接,两侧用2个15T饼式液压千斤顶顶升,同样在转子端头千斤顶位置加垫铜垫片,防止损坏端面,千斤顶用绳索临时固定,防止坠落。准备工作就绪后,采用液氧对孔塞进行冷却,即用火焊把及皮带从液氧罐导出液氧(液氧温度在-273.15 ℃~-183 ℃)火焊把对准孔塞,对孔塞进行均匀冷却,如图10所示,冷却时,为了防止冻伤手指,应采用防冻手套保护手指,冷却约15分钟后,两台千斤顶开始顶升,孔塞慢慢顶出,反复用液氧冷却,直至孔塞被拆除。如图11、12所示,拆出后的孔塞。

(4)孔塞拆除后应对转子中心孔及孔塞进行测量,测量方法如图13及表1所示。对孔及孔塞圆周进行16等分,分别对孔及孔塞的直径进行测量。列表计算孔塞及孔的平均直径,将数据交给厂家,由厂家对数据进行分析并加工新的孔塞进行更换。

3 中心孔塞的回装

转子经过电子探伤及中心孔检查,确认无缺陷后,方可进行孔塞回装。回装前,根据厂家要求,回装采用液氮冷却法,在低温条件下进行回装,回装前测量孔塞的直径,并记录数据。液氮冷却的保温桶由厂家提供,约为400 mm×400 mm×400 mm的方形保温桶,为了使孔塞均匀冷却,先给保温桶内倒入少许水,以能淹没孔塞为宜,将M20的长螺栓拧入孔塞中心(方便孔塞拿装),孔塞装入另一个敞口容器中,容器以能装在保温桶为宜,然后将容器放入保温桶,用火焊把将液氮导入保温桶,同时盖上保温桶盖,冷却时间约15 min后,对孔塞进行测量,测量直径收缩量,如不满足安装要求,反复用液氮冷却,确保孔塞直径收缩至安装的要求,立即从盛放容器的保温桶拿出孔塞,对准中心孔,进行孔塞封堵,孔塞进入中心孔后,用铜棒轻轻敲击,检查确认至孔塞安装位置后,用扁铲对工艺压边进行铆接,此时孔塞回装完毕。

4 结语

华能平凉电厂#3机组A级检修中,对汽轮机转子中心孔塞的拆除采用了液氧冷却法及磁力钻钻孔消除过盈配合应力的方法,顺利完成了孔塞的中心孔的质量检查工作,为我单位汽轮机转子孔塞检修探索出了一套有效的拆装工艺。

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