阳江核电CPR1000汽轮机负荷分配技术的研究

摘 要：汽轮机负荷分配作为汽轮机安装工序中一道很重要的安装工作，它不仅工艺细节复杂，而且质量控制标准也很高，整个汽轮机的负荷分配工作涉及低压缸的负荷分配和高压缸的负荷分配。本文着重介绍阳江核电3、4号机汽轮机的负荷分配技术，该技术在实际工程中是切实可行的，可作为其它CPR1000核电站汽轮机负荷分配技术的参考。

关键词：汽轮机；低压缸；高压缸；负荷分配；猫爪

1 概述

阳江核电3、4号汽轮机采用的是Siemens（西门子）技术、上汽厂生产的单轴、三缸、凝汽式半速机。汽轮机有1个高压缸（HP缸）和2个低压缸（LP1、LP2缸），共三个汽缸。低压缸由内缸和外缸组成，设计为双流布置2×10级，汽轮机3个转子的6个轴承（1～6号轴承）安装在4个落地轴承座（1～4号轴承座）内，高压转子后端的2号轴承是“支承-推力联合轴承”，高压缸整体通过前、后端的猫爪结构坐落在4个固定在基础上的高压缸台板上，高压缸后端猫爪是轴向热胀冷缩的“死点”，前端可以在台板上的耐磨低摩擦合金板上滑动。低压外缸由4个台板支承，内缸坐落在外缸的钢结构上，低压缸外缸与凝汽器刚性连接，凝汽器由底部的弹簧基架支承，高压缸和低压外缸由各自的台板支承，4个落地轴承座直接落在基础上。

2 负荷分配技术

2.1 低压缸负荷分配

低压内缸分为低压内内缸和外内缸，内内缸和外内缸都在水平中分面分为两半。低压内内缸通过水平法兰上的凸台支撑于外内缸水平中分面上，其轴向死点位于调阀端支撑点，低压内内缸的横向对中则通过导向螺栓保证。低压外内缸由两侧的支撑梁支撑于低压外缸下半。低压内缸轴向死点位于调阀端支撑梁上。低压外内缸的横向对中通过汽缸下半的对中装置保证。低压外内缸上有三级静叶，由螺栓固定在外内缸上。排汽导流环固定在外内缸上。

对低压内缸做负荷分配时，应先通过调整单个猫爪下的两组垫片厚度使每个猫爪下的两组猫爪垫片负荷均衡，再通过调整汽缸同一端左右两侧猫爪下的垫片厚度（左右侧垫片总厚度保持不变）使内缸左右两侧猫爪负荷分配均衡。在符合分配时，不允许转子和静子之间的最小径向间隙处接触，调整时，需要在汽缸和转子之间架表进行监测。

2.1.1 单个猫爪下两组猫爪垫片的负荷分配

（1）于单个猫爪的两端，各架一个百分表并使其读数归零，猫爪底部中间放置带压力表的液压千斤顶；（2）用液压千斤顶顶起猫爪至任一百分表读数达到0.30mm，比较两百分表读数，记录数据，判断猫爪倾斜趋势，将液压千斤顶泄压，百分表读数应归零；（3）将液压千斤顶移至猫爪底部一端（应尽量靠近边缘），顶起猫爪至该端靠表读数恰好达到0.30mm，并记录下此时液压千斤顶的油压读数，将液压千斤顶泄压，靠表读数应回零；按照同样的方法记录猫爪另一端的数据；（4）比较两次的油压读数，根据差值估算需要转移的垫片厚度；（5）将液压千斤顶移至猫爪底部中间，顶起猫爪至两边靠表均有读数之后放缓顶起增量，同时尝试抽动垫片组，垫片组能抽动时，停止顶动，完全抽出垫片组，根据估算得到的结果调整垫片后复装各垫片组；（6）重复以上步骤，直至两端油压相等或转移0.05mm垫片后油压大小情况对调，则单个猫爪的负荷分配完成，按照上述办法，依次对每个内缸猫爪进行单独猫爪负荷分配。

2.1.2 内缸整体负荷分配

每个内缸猫爪都完成单猫爪负荷分配之后进行内缸整体负荷分配。

（1）在单个猫爪的两端（调阀端、电机端）各布置一个靠表并使其读数归零，与该猫爪底部中间位置处放置一个带压力表的液压千斤顶；（2）用液压千斤顶顶起该猫爪至其上的任一靠表读数恰好达到0.30mm，读出此时液压千斤顶油压并记录，将液压千斤顶泄压，靠表读数应归零；（3）按照上述方法一次对每个内缸猫爪进行操作，得到4个猫爪对应的4个油压读数；（4）以调阀端左右两侧猫爪的油压读数为一组，电机端左右两侧猫爪的油压读数为另外一组，分别比较同组内两个油压读数的大小，根据油压差值估算同一组内需要转移的垫片厚度；（5）为调整猫爪垫片厚度，先用液压千斤顶将猫爪顶起至其上的任一靠表读数达到0.30mm，抽出该猫爪底部的两组垫片组并根据估算得到的结果调整垫片厚度，然后复装垫片组，最后将液压千斤顶泄压，观察猫爪上的靠表读数变化应与垫片的调整厚度一至；（6）重复以上左右步骤，直至同一组左右两侧猫爪对应的油压相等或转移0.05mm垫片后同一组左右两侧油压大小情况对调则负荷分配完成。

2.2 高压缸负荷分配

高压汽缸为双层缸结构，分外缸和内缸两部分。汽缸为双流对称结构，能较好的平衡轴向推力。汽缸在水平中分面处分为上、下两半，用螺栓紧固，内缸支撑在外缸下半水平中分面法兰内侧的凸台上，通过垫片来调整内缸在垂直向和水平向的位置。高压缸前后两端的“猫爪”分别支承于前轴承座及#2轴承座两侧台板上。“猫爪”与台板用螺栓相连接，并留有适当间隙使它能自由胀缩。高压缸的轴向死点位于电机端。高压外缸下半设有定位装置，做横向定位，允许高压缸沿轴向向调阀端膨胀。

高压缸负荷分配时汽缸各猫爪上的负荷须尽可能相同，因此，须确定每个猫爪上的负荷。同时在执行负荷分配操作时，不允许转子和静子之间的最小径向间隙处接触。为此，可通过装在汽缸和转子之间的靠表进行监测。

汽缸猫爪的负荷分配按以下的步骤进行：

（1）将磁吸底座的靠表吸在台板上，监测汽缸猫爪的抬高量。（2）将带压力表的液压千斤顶放置就位（按图纸要求）。（3）用液压千斤顶将汽缸抬高0.10mm，同时用靠表监测。（4）读出并记录液压千斤顶上压力表的读数。（5）将汽缸猫爪慢慢落到猫爪垫片上。在4 个汽缸猫爪上重复以上步骤，然后把左边记录下来的数据和右边记录下来的数据进行比较。为修正偏差，交换汽缸前猫爪（左侧+右侧）的垫片，或交换汽缸后猫爪（左侧+右侧）的垫片。当从负荷较大一侧的猫爪下的垫片组里取出0.05mm垫片垫入另一侧时，原来负荷较大的一侧变成负荷较小，就可认为猫爪负荷已均衡。

注意：仅交换前猫爪（或后猫爪）左右侧的垫片，前猫爪（或后猫爪）左右侧垫片的总高度必须保持不变。

（1）安放液压千斤顶。（2）将带磁吸底座的靠表吸在台板上，监测汽缸猫爪抬高量。（3）用液压千斤顶将汽缸猫爪抬高0.3mm，同时拧紧顶缸螺栓以防止汽缸落下。（4）拔出带滑块的猫爪垫片组，修改垫片组厚度使之达到计算值。（5）检查汽缸猫爪支撑面是否清洁，然后重新装入带滑块猫爪垫片组。（6）拧松顶缸螺栓。（7）液压千斤顶卸压，然后将靠表上的读数与计算出的预期值相比较。

注意：在汽缸两端（汽机端和电机端）所有其它汽缸支撑猫爪上按相同的顺序重复上述步骤，确定并记录每个支撑猫爪垫片组的厚度，所有的偏差修正好后，须重新进行测量，同时所有的汽轮机找中工作都完成后，再配准并装入最终的产品猫爪垫片组。

3 结束语

汽轮机的各轴承座落地，通过螺栓与基础固定。各转子均为双轴承支撑，其中高压后轴承为推力及径向联合轴承，整个轴系以此为死点向两端膨胀。各低压缸通过外缸下半侧板上的支架支撑在运转平台上。支撑位置位于低压外缸下半的四个猫爪上。两个低压外缸分别以调阀端猫爪为死点，允许汽缸向电端膨胀。负荷分配作为汽轮机安装过程中的一道很重要的安装工序，其安装质量对后续汽轮机的安全运行起到了至关重要的作用，文章所涉及的负荷分配技术可以为后续的CPR1000机组的汽轮机负荷分配提供借鉴。

参考文献

[1]DL 5190.3-2012.电力建设施工技术规范第3部分：汽轮发电机组[S].

[2]1000MW核电凝汽式汽轮机安装说明[Z].

[3]宣布“For Use”的设计院施工图纸[Z].

[4]宣布“For Use”的设备制造厂图纸资料[Z].