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文档简介

索玄汽粉按DONGFANGTURBINE65刘祥东方汽轮机有限公司,罗霞四川德阳,618000摘要在详细阐述了1080MW电汽轮机高中压外缸水压试验工装设计及应用的基础上,该文对水压试验的关键工装设计和重要工艺进行了分析研究、对工装装配中的难点提出了解决方案,探索并总结了一套适合核电高中压外缸水压试验的工装设计、装配及水压试验过程控制的工艺方法,为东汽以后核电产品水压试验的5装设计及应用奠定了基础。关键词核电高中压外缸水压试验;调整环卡环DESIGNANDAPPLICATIONRESEARCHONHYDRAULICTESTTOOLFORHIPCASINGOFHALFSPEEDNUCLEARSTEAMTURBINELIUXIANG,LUOXIAABSTRACTONTHEBASISOFDESCRIBINGTHEDESIGNANDAPPLICATIONRESEARCHONHYDRAULICTESTTOOLFORHIPCASINGOFNUCLEARSTEAMTURBINEOUTPUT1080MWINDETAIL,THEARTICLEANALYZESANDSTUDISTHEDESIGNOFKEYTOOLFORHYDRAULICTESTANDKEYMANUFACTURINGPROCEDURE,TOPROVIDEONESOLUTIONFORDIFFICULTIESOFTOOLASSEMBLY,TOEXPLOREANDSUMUPONESETOFTOOLDESIGN,TOOLASSEMBLYANDPROCEDURECONTROLMETHODFORHYDRAULICTEST,TOLAYAFOUNDATIONOFHYDRAULICTESTTOOLDESIGNANDAPPLICATIONFORFUTURENUCLEARPOWERPRODUCTSINDTCKEYWORDSHIPCASINGOFNUCLEARPOWER,HYDRAULICTEST,ADJUSTABLECIRCLE,CLAMPINGCIRCLE1概述核能发电作为种安全清沾的新能源已被世界许多国家所接受,它是继水、火电之后的一种技术最成熟、应,L最一泛的新能源。岭澳II期1080MW核电机绀采川进型压水堆核电技术CPRIO00,是目前1LL最成熟、较为先进的曲代核电技术,高R1压外是汽轮机【J最大、最复杂的静止部件,高中瓜外精_JJ【_L工序完成后,需要通过水乐试验来验证汽缸超过一1作压力少15倍最恶劣的工况极限的状况卜汽缸的刚性、强度、变形、密封性等。因此水压试验也是高中压外缸制造中最后道关键L序,水压试验的成功与否,决定高中压外缶R是甭具备发货的条件。2工装设计及应用分析21水压试验的主要技术特点作者简介刘F1972,IJJ,旧JILIL1人,高级一程师1996Q毕业于苏理1大学机电一体化专业,现主要从汽轮机制造披术1一作。66I圣言乞粉拔DONGFANGTURBINE核电机组高中压外缸外形尺寸10270MM长6580MM宽7200MM总高,水平中分面有168个连接孔连接螺栓从M52M140,汽缸总重含缸体、堵板、试验水达6OO,。水压试验腔室达6个,其中上半背部的B、C腔室无管口,密封内腔最大直径达4米,最小的直径已超过2米,上下半背部共有22个管口,其中16个管口已完成坡口加工,水压试验最大压差达4000余吨,装配的工装数量达2000余个,仅泵水工装从装配到最终升压降压至少需一个月时间,远远多于常规机组汽缸泵水的时间。该类型汽缸泵水,对东汽来说,是工装设计最复杂、创新幅度最大、装配零件最多、汽缸体形最大、泵水周期最长的。汽缸模型见图1,汽缸水压试验分区简图见图2。L汽缸模型22工装设计整体方案的策划汽缸水压试验划分为六个区域,汽缸外壁上大大小小的各类型孔有30余个,其中B、C腔室的上半无孔,各腔室的压强大小DCBAEF,各管口及内腔分区密封类型分为四种。1管口四周螺孔分布密封方式该结构类型包括上半高压排汽管口、中压进汽管口、中压排汽管口,上半高中压两侧转子平衡孔、上下半高中压汽封抽汽孔;由于管口端面上均布各螺孔,管口密封堵板采用常规机组端面密封方式,其中堵板外端面需设计相应对称的两个起吊螺孔,对于F腔室侧放堵板还需在侧面设计起吊螺孔,当消防栓灌水到上半中压排汽管口的位置后,把紧侧放堵板。此时F腔室还需50余吨水,如果仅仅依赖泵机进水进水管内径仅LOMM,需10余小时。为了加快灌水速度,在侧放堵板的上部设计一个M64的灌水螺孔,灌水时间缩短了8D,时以上。由于该类型堵板在汽缸的上半部分,需在堵板上设计排气孔。排汽管口简图见图3,排汽管口工装简图见图4。图2汽缸水压试验分区简图I画圆蟊砭、_L、DD母回,LWL囊喜3排汽管口简2高中压两侧汽封档端面密封方式汽封档内侧端面无螺孔,密封方式为端面密封,两根支撑压板靠在外侧端面上,堵板的密封面贴紧汽封档内端面,用均布的四根螺栓一端拉紧堵板,另一端把紧在支撑压板上支撑压板上、2一L2LIL一4L_1J_口2竖LI昌I5汽封档简3坡口管口密封方式该结构类型包括上半高压进汽管口、下半高中压进汽管口、高中压排汽管口及各抽汽管口,采用常规机组的方法很难完成。4内腔各区域定位环端面密封方式该结构类型包括AB腔室问定位环、BC腔室问定位环、CD腔室间定位环、DE腔室间定位环、EF腔室间定位环,采用常规机组的方法难以解决密封问题。23工装设计难点解决方案231坡口管口密封解决方案索言汔扮揍D0NGFANGTURBLNE67图4排汽管口工装简图的通孔应设计成腰形孔,有利于调整连接螺栓;堵板密封面的止U深度应不小于20RAM。为避免堵板在装配过程中脱落,堵板外端面及侧而设计有起吊螺孔。汽封档简图见图5,支撑压板与堵板装配简图见图6。图6支撑压板与堵板装配简图常规机组类似管口第一种方式是先把管口端面加工成坡口形式,然后把堵板装焊在管口端面上,水压试验完成后,去掉堵板,再加工管口端面成坡口形式;第二种形式管口外壁有凸肩,管口端面较宽,采用径向密封方式,把堵板平放在管口端面上,用几个卡板一端在管口外壁凸肩上,另一端在堵板外端面上,并把螺钉穿入卡板,用螺钉紧固堵板,堵板紧贴在管口端面上。第一种焊接堵板简图见图7,第二种管口堵板密封简图见图8,坡口管口简图见图9。68F圣言汔鼢揍LDONGFANGTURBINE7焊接堵扳简圈8管口堵板密封简图根据核电高中压外缸坡管U简图,结合常规机纽管口的密封方式,管口密封方式可进行如F分析1堵板端面密封方式由于管口端面仅12MM宽,管口直径较大,而密封橡皮绳直径至少有8MM,无法保证橡皮绳贴紧管口端面,这种端面密封方式无法实施。2内壁径向密封方式内壁尺寸G1020MM范内C025385B1293MM,深度H范围内有10。20。倒角,内壁高度GH范围内粗糙度为RAL25,如果采用内壁FIH范围内径向密封,虽然可采用第二种板把紧方式,板把紧堵板与管壁凸肩,但是存在如下问题一方面堵板内端面需紧【贴管LJ端面很容易损伤管口端面,另一方面由于管口尺寸火常规机组管口直径较小,最大不超过400MM,水压试验过程中堵板承受的最人压力约5OO,远人常规机组管口承受的压力,堵板会轴向移动,橡皮绳与堵板及内壁很容易产生间隙,造成管U处漏水,无法满足水压试验的技术要求。3外壁径向密封方式管口外壁高度B65100MM且粗糙度较高RAG3,同时该段外壁直径D公较高一0250,凸肩外径E公差0LP211且厚度约25LLLM,管口直径较大3851293MM,水压试验过程中,堵板承受的最大压力约5OO,。根据这些数据,进行外壁径向密封方式分析由于堵板承受的压力火,操作者仅仅预紧堵板,堵板会产生一定的轴向移动,橡皮绳随着堵板一起移动由于外壁粗糙度较高,橡皮绳移动过程中不会划伤;为了满足移动过程中橡皮绳与堵板及外壁的压紧程度不发生变化,工装应能压紧橡皮绳及堵板;由于堵板承受压力较火,依靠数个9坡管U简图板来把紧堵板很容易造成K板受力不均,常规材料制成的卡极强度不满足安全要求特殊材料会大大增加制作成本,易造成升压过程中卡板撕裂,因此,需采用两个半环形卡板来替代数个卡板增加了卡板的受力面积,减少了卡板单位面积上的压力。通过以上分析,坡口管口的密封土要结构包括坡口堵板、调整环、环等。坡口堵板设计关键点说明由于坡口堵板、调整环及管口外壁来控制密封橡皮绳,因此坡口堵板C尺寸与管口外壁D尺寸的配合间隙较小单边控制在02O6MM以内,C公差控制在0206NHN以内,由于堵板厚度较厚1O0150RRM1,堵板外端面各均布的通孔需设计成沉孔,以减小堵板与调整环之间连接螺栓的长度保证螺栓强度的条件下,堵板内端面在水压试验过程叫,受到水的推力,应存内端面外侧设计环形槽且根部的R尽可能大可大大降低堵板承压过程中剪切力的影响。环设计关键点说明卡环内侧上下端面受力,A与CY寸同,同时卡环内侧上下端面的平行度应控制01MM以内可能保证卡环内侧上下端面与凸肩、堵板的接触面积相同,有利于水压试验过程中卡环受力均衡,卡环SB与堵板及调整环外壁的间隙在23MM之间;在卡环的外端面需设计起吊螺孔,有利于卡环的起吊和装配。调整环设计关键点说明管口坡LJ精加工完成后,管口外壁为RA63,调整环必须轻且便于装配,A尺寸应小于50RAM。为了保证橡皮绳的密封性,其内径尺寸公差控制在0206MM之间,管口外径与调整环内径E面的单边间隙应控制在0104MM之间,D、E面的表面粗糙度应不低于RA63。调整环采刖径向密封方式,装橡皮绳的密封槽深度尺寸控制在橡皮绳外径的2334之间即B、C,而密封槽根部R1200MM,封头采用整体拼焊,焊缝系数为085。2封头堵板的起吊方式由于封头是椭圆形,按照常规机组方式,封头堵板的起吊位置在法兰外侧正方,则堵板与汽缸定位环的夹角将超过LO。,这将大大增加操作者调整内腔堵板位置的困难。通过PROE软件建模,计算出封头的重心,并在封头的上方装焊一吊耳,为了防止落堵板时,堵板法兰不碰伤汽缸的精加工定位面,同时方便调整堵板法兰与汽缸定位环的倾角,在堵板法兰前端面上方钻、攻一个起吊螺孔,把钢丝绳穿入吊耳孔和起吊螺孔的吊环中,用葫芦吊起吊、调整,大大缩短了内腔堵板的预装周期。3封头与法兰问的焊接方式由于封头选用材料为Q345R,而法兰采用的材料是Q235一B,水压试验的打压过程中,封头与法兰焊接处承受的压力最大。为了保证封头与法兰问的强度,封头与法兰之间要焊透,封头倒角后的尖角约LMM,采用角焊缝形式,焊缝的直边在2025MM之间。制作过程中,焊接材料选用GBE5015,吊耳与封头之间焊缝进行PT探伤,按DZ5121O92执行;封头与法兰焊缝进行UT探伤,按GBT473022005I执行,对焊缝进行煤油渗透试验,并进行热处理除应力。4内腔直堵板与封头堵板方式对比见表1封头堵板薄、重量轻、有利于腔室密封表1内腔直堵板与封头堵板方式比较MM5相互关联的封头堵板II、III、IV的设计难点上下半合缸后,操作者无法进入B、C腔室调整封头堵板II,而分丌调整D腔率中的封头堵板III、封头堵板IV也相当困难,通过分析研究找到一套行之有效的方法把三个封头堵板相互关联、调整,实践证明这套方法可行。首先在封头堵板III和IV之问H均布的12一M36螺栓来调整,调整封头堵板III的_两组螺母,可拉、町顶封头堵板III、IV问的距离;穿过封头堵板III法兰的12M36的螺栓来顶紧封头堵板法兰索言汔粉愤DONGFANGTURBINE71II,其中上半位置处有两根螺栓可拉可顶防止落上半汽缸时碰伤堵板上的橡皮绳,由于封头堵板II与III的距离较长,在封头IL【点焊了贯通螺栓的吊耳。封头堵板II、III、IV简图见图L6,封头II装配图见图17,封头III、封头IV装配图见图L8,坡口堵板装配图见图19。16封头堵板II、II1、IV简图图19坡口堵板装配图24工装装配、水压试验过程控制难点解决方案241难点分析由于半转速核电机组高中压外缸的泵水工装涉及汽缸上下半共16个坡口管口,6J腔室,涉及的大中型工装达52种及300个螺栓等紧固件共计2000余个,这种复杂程度及工作量是前所未有的,如果其中一个环节在打压过程中出现差错需要开缸检查,仅汽缸放水、拆除内腔堵板、水平中分面螺栓、重新合缸后把紧螺栓、装配内腔堵72F需盲汔豁梭1D0NGFANGTURBLNE板、灌水、具备打压的条件至少1O天以T。由于腔室多达六个,在打压过程中,按照以前步骤从高压往低压打压,无法解决问题,而且容易出现操作失误,造成不可估量的损失。水压试验简图见图2O。20水压试验简圈2。42工装装配难点解决方案为了大大降低L装装配及打压、降压过程中的操作失误,相关工艺人员编制了核电汽轮机水压试验操作指导书,其基本流程适用范罔目的水压试验作业流程水压试验作业准备水试验作业等。该作业流程保证了水压试验的场地准备、汽缸装配前的检查、各种所需工具、量具准备、装配工装的装配等,有效降低了在装配过程中人为因素造成的工作失误率。由于该汽缸的上下半有16个坡口管口,由卡环、坡口堵板和调整环装配组成,涉及的工装零件多,这种装配方式以前从未遇到,橡皮绳怎么安装、怎么把紧卡环T的螺钉、卡环与坡口堵板的间隙要求,经过分析研究并通过多次实践,相关人员编制了坡口堵板的装配操作指导书。其基本流程装配前的准备钳工打磨、测量汽缸相关管口的尺寸、测量工装的重要尺寸、工装配对、1装预装工装装配调整环的安装、坡口堵板的安装、卡环的安装、装配后的检查等图文并茂地详细描述了坡口堵板装配的细节及其装配办法,解决了坡口堵板装配中的难点。内腔五个封头堵板把汽缸分为六个腔窀,其中封头堵板II、封头堵板III、封头堵板IV之问相互关联,同时有一定的安装顺序要求,其作业流程装配前的准备清除封头法兰及汽缸内腔的毛刺、尖角;检查橡皮绳等封头堵板装配顺序封头堵板III、封头堵板IV的安装;封头堵板II的装配;封头堵板II、III、IV的预调;封头堵板I的安装;封头堵板V的安装;封头I倾角调整及排气管的安装;各封头法兰间隙调整等。同时为把责任落实到人,做好质量全过程跟踪控制,技术人员编制了详细的过程控制跟踪卡,每一步都有人签字负责,有人签字监督,从而增强了制造者的工作责任感。坡口堵板装配,密封橡皮绳的粘接,内腔封头堵板装配等关键L序,作出了更加详细的检查确认表格,作业者和检查者必须确认无误后,才能够进行下道工序。合缸时把紧水平中分面螺栓后,调整内腔封头堵板还有一道更为关键的工序,由IR操作者无法进入B、C室直接预紧封头堵板II,只能在D腔室通过封头堵板III的顶杆预紧封头堵板II,仅仅依靠经验,无法确定封头堵板II是否预紧到位,为此编制了针对封头堵板II预紧的操作指导,操作者应洲量相关的每根顶杆的数据、封头堵板III的法兰与内腔定位环的间距等,计算出封头堵板II预紧后的橡皮绳与汽缸内腔定位环的间隙,满足相应的技术要求后,才能够进行下一步灌水工序。在实际应用中,这套方法收到了很好的效果。243水压试验过程控制解决方案在完成灌水工序后,下一步将进行打压工序。核电高中压外缸的水压试验分为六个腔室进行。六个腔室A、B、C、D、E、F的压强分别是185MPA,285MPA,415MPA,93MPA,125MPA,035MPA,虽然压强不大,但是腔室的内径从25米到4米,打压达到要求后,堵板承受的压力达几千吨,仅靠以前的经验操作,很有可能对汽缸造成毁灭性的破坏。为此,编制了详细的升J玉、降压曲线表,其中升压工序分为3232步,降压分为2O工步。经过实践,很好地完成了预期目标。3结0誊通过对核电机组高中压外缸水压试验工装的设计及应用实践,并顺利通过了业主的见证,我们获取了许多宝贵经验,由此可以得出如下结论1首次使用的坡口堵板和封头堵板的设计、制作、装配、现场承压均满足相应的技术要求,坡口堵板径向密封效果良好。封头堵板具有重量轻、预紧方便等特点。对于操作者无法进入的内腔,封头堵板的顶杆结构具有很好的效果。这对常规火电汽轮机及其它类型汽轮机缸体的水FA索NG言T汔UR粉BIN按EDONGFANGTUR13L73LV压试验有很好的借鉴作用。2对于腔室复杂、装配繁重、工装零件众多的汽缸水压试验,必须制定详细的各种类型的标准化作业模板、操作指导书、重要工序确认表等,否则不可能顺利完成复杂、烦琐的试验任务。3通过对几台核电高中压外缸的水压试验,积累了一些经验,为以后1500MW、L7O0MW核电机组高缸的水压试验奠定了基础。上接第61页满足要求以2、L轴承座油档建立钢丝基而使现场工作量增加,在厂内装配时,各部套的找中工作要接近轴系的最终标高值,因此厂内高压模块装配时,要求2轴承箱111轴承箱的工艺基架全都调整成水平状态,水平允差002RAM。但由于高、中压模块装配台位上的工艺基架全是分体式结构,要将几块分体式基架按要求调整是很困难的,因此,结合首台轴承箱最终的水平中分面的水平状态以及轴承箱的加工精度,箱体水平中分面按002MMM的要求调整后,使箱体底面与工艺基架表面的均匀接触在75以上。然后进行各部套安装和找中工作。高压模块基准钢丝建立的工艺流程2、1轴承箱上台并调整水平度拉钢丝基准以2、3轴承座洼窝油档建立钢丝基准,应考虑轴承座洼窝中心标高差、轴承座大小半的值,使钢丝处于水平状态以钢丝为基准找1轴承箱的中心测点为L油档,应考虑1与2轴承标高差以及1轴承座大小半。前轴承箱应调成水平度允差002MMM状态,前中轴承箱距离准。钢丝基准建立后,高压

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