汽轮机高压转子直轴方案

#3汽轮机高压转子直轴方案 #3机(#4机)系哈尔滨汽轮机厂生产超高压中间再热纯凝汽式汽轮机（69型），机组额定功率210 MW，由于各种原因造成高压转子弯曲(弯曲部位及弯曲值不详)，为确保直轴工作顺利进行， 制定本方案如下： 一、设备主要技术规范及其转子结构型号：N210130/535/5351型；形式：超高压中间再热纯凝汽式机组(69型)；额定功率：210MW；额定转数：3000 rPm；新蒸汽压力：12.75 MPa；新蒸汽温度：535 ；再热冷段压力：2.507 MPa；再热冷段温度：313 ；背压：6.376 KPa；新蒸汽耗量：627.6 t/h；高压转子临界转数：1869 rpm。 高压转子有一个单列调节级和11个压力级，高压转子的叶片与轴为整锻成一体， 轴中心孔为100，转子材料为30CrMo20合金钢，经调质处理，布氏硬度HB240，转子总长为4381mm,转子总重为6404Kg。 二、汽轮机高压转子弯曲情况(详情待查)略。 三、直轴方案选择： 转子发生永久性弯曲大都因单侧磨擦过热而引起，金属过热部分受热膨胀，因受热周围温度较低部分的限制而产生压应力，该压应力大于该温度下的屈服极限，受热部分金属受压而缩短，则产生永反方向的弯曲，永久变形。大直径合金刚转子采用其它方法直轴有一定局限性，其共性是转子校直后，都存在残余应力，这些应力决定着校直的轴可承受的弯曲力矩，当轴局部受热时，校直位置上的残余应力可能超过强度极限而引起裂纹，以及校直处稳定性差，运行中还可能产生弯曲裂纹等缺点。内应力松驰法是比较安全可靠，直轴效果为现阶段最好的一种方法，其原理是利用金属在高温下的松驰特性，即在一定的应变下作用于零件的应力会逐渐降低的现象，而在应力降低的同时，零件的弹性变形转变为塑形变形，人为控制加热温度外加一定力并持续一定时间而完成较直工作。这样校直后的轴具有良好的稳定性，因此选用松驰法直轴较为稳妥。 四、组织措施： 成立直轴专业组：其成员由汽机、电气、热工人员组成，约计40人，其组织及分工如下：总指挥：1人；领班指挥(组长)3人；电感加热操作及参数记录，每班3人(计9人)；热工原件设备维护记录，每班2人(计6人)；盘转子、加压操作百分表记录等,每班8人(计24人)。 五、安全措施：、整个直轴全过程的回火处理、升温、加压及稳定 回火处理等均听从总指挥一人的指挥。发现异常 情况应及时通知总指挥；、校直平台、转子及加力装置的起吊须由起重专人 指挥；、转子校直过程中的升温、恒温、降温速度及温度 要严格控制好，轴内外温差不得大于60，轮盘 根部两则温差不得大于50，切实做好保温措施， 以确保轮盘根部与外缘温差不大于150；、各校直用平台、支架、加力装置、盘转子滚架等 应安放牢固，并进行冷加压以检验直轴装置的稳 固、强度情况，发现异常情况应停止直轴工作；、加压时应缓慢进行，作用力方向要对正，严禁受 力偏斜；、各百分表及支架必须安放稳固，自开始记录后， 严防触动表架及支座；、各温度表计应准确可靠，焊接点牢固，被测点布 置对称；、感应线圈用紫铜管必须焊接牢固，水压试验合格；、电气设备作好绝缘设施，防止触电伤人；10、正确使用好劳动保护，做好防止烫人、伤人措施。 六、直轴前的准备工作：、参加直轴人员认真学习直轴方案，掌握直轴步骤 及方法；、准备好各种有关的技术资料、图纸、记录纸、笔、 表格等；、转子弯曲部位清扫打磨，对转子进行金相、硬度 和光谱检验及中心孔探伤检修，中心孔探伤检验， 确定和校核转子的热处理情况与材质情况；、直轴平台就位，操平找正，（其数量根据弯曲度 及加热位置待定），热工温度测量所用表计为数 字仪表，其精度应在允许范围内，一次仪表与二 次仪表采用高温补尝导线连接，一次仪表采用 11.5的镍铬，镍硅电极线焊接而成；、承压轴承座下垫好紫铜板，转子在直轴台上就位， 制做百分表架，该表架应保证不受直轴台弹性变 形的影响；、变压器等就位，制做表盘，做电缆头，感应线圈 导线用紫铜管焊接而成(其长度根据弯曲度定)， 并做退火处理，水压试验合格，并缠绕玻璃丝布 带两层，做好绝缘；、校验热电偶，用电熔点焊机将热电偶焊在被测轴 表面，焊接牢固，接触良好，同时考虑好测点的 对称性和幅向性的分布；、精确测量转子弯曲值，以确定加热段，选定加压 点、支承点、缠绕线圈，转子保温；、接引电缆线，制做冷却水联箱、回水槽，接引好 线圈冷却水(冷却水采用凝结水供给)；10、准备好直轴用工具、材料（附后）。 七、转子加压及支承装置的选定： 如图一所示， 加压支承装置系由100吨油压千斤顶，六根60号工字钢组成的框架(即直轴平台)滚球支承装置及两根直径90mm的拉力螺杆等部件组成，直轴台是直轴质量的关键设备，要有足够的钢度、强度、稳定性和整体性，是放置支架、滚架，联系转子的支承部件。 滚动支架是作为盘转子及测量弯曲之用，承受转子、线圈及保温材料的重量，配制滚动轴承材质应低于轴的材质，以防损伤轴颈，滚动支架分别设在#1瓦轴颈处和#2瓦挡油环轴颈处，当直轴加压时，两滚动支架撤离#1、#2轴颈，使轴作用在两个固定加压支点上（下支点）。 加压支点不仅承受转子全部重，而且在直轴过程中，还承受外加力，其作用力很大，应有足够的接触面，根据转子结构，两个支点分别设在低压轴封处（1瓦侧）和高压轴封处（或对轮处， 根据弯曲部位而定），在配制弧形垫块时，根据矩形齿距、齿高相吻合，接触严密，保证受力均匀，齿不应受力，加力点应选自拉力点较近一侧。 拉力点（上支点）起约束作用，要有足够的刚度，其弧型垫块配制同下支点相同，加力点的位置选择根据转子弯曲部位待定，但应尽量靠近弯曲部位。 八、加热装置位置、采用工频感应加热法；、加热功率计算。 根据弯曲部位（数值待查）及加热段几何形状，采用下列公式进行计算：2.1 被加热段金属重： Tr(D2d2)L(D12D112)b 4 式中： 轴心加热段平均直径； 轴中心孔； 叶轮轮缘直径(单级)； 叶轮轮毂直径(单级)； 轴加热段长度； 叶轮平均厚度（单级）；2.2 加热段所需热量： KGC(t-t0)大卡 式中： 热损失失数，取3.0； 被加热段重Kg； 钢的高温比热，取0.16KCaL/Kg； 加热最高温度，取660； 0室温；2.3 加热所需功率： /0.24t KW 式中：加热量（大卡）； 加热所需时间（秒）； 取平均温升速度50/h； t(tt0)/V3600；2.4 加热段电阻： L/S式中：材料电阻率，取0.110-4Cm2/Cm 加热段周长； CP（取加热段平均直径）； 导线的等效截面积Cm2； 0.02B ，（B为加热段长）；2.5 加热段感应电流： P （）； R2.6 加热段感应电动势： 2P/I.C0S （）；2.7 感应线圈总匝数(计算)； 11.2 根据现场电流实际，取每匝电流， 1 则： （匝） I 九、加热位置及线圈匝数分布：略（由于弯曲部位及弯曲值不祥，根据具体数值而定）。 十、导线102退火紫铜管作为感应线圈导线,管内通凝结水，用以降低导线温度，铜管导线先焊接后退火，焊接接头应平滑、牢固无气孔，接头处内孔不应减少面积，焊后进行0.5Kg/Cm2水压试验， 五分钟内不降压。 铜管用玻璃丝布带半叠绕两层，在缠绕过程中防止松脱破坏绝缘。 十一、线圈与轴间（叶轮）绝缘及线圈的缠绕和保温。 为了减少热损失及经向温差和热辐射大烧毁线圈绝缘，焊好热电偶测温点后，应将轴表面（或叶轮侧面）进行绝缘热保温，厚度为2530mm，保温层外表面用石棉板盖好，并用玻璃丝布封牢。 按计算结果将每段匝数按规定进行线圈缠绕（盘动转子缠绕），在缠绕过程中要拉紧铜管，保持匝间接触严密、均匀、严禁碰坏或拉脱绝缘，线圈两头用玻璃丝布锁牢，预留长度应方便转子180回转,并应在转子凹曲方向甩头。 线圈缠绕完毕后，仍需进行0.5MPa/5分钟水压试验，并摇测绝缘大于0.5M，合格后用硅酸铝纤维将轴加热段全部包好，外层用石棉布绑扎牢固。 十二、感应加热接线圈、略 十三、测温装置及测点布置 为严密监视加热、升温及降温及温度场的变化，合理掌握升（降）温速度，取各良好的直轴效果，须由温度数字显示表，自动记录仪转换器，热电偶等组成的测温装置，为提高准确性和记录速度，采用自动记录和手动切换记录，重要测点自动记录，各测点应在转子绕线前装好，并对其回路检查和校验，确保准确可靠。 十四、直轴前后的回火处理 直轴前为了消除由于磨擦过热弯曲后引起的内应力和金属表面硬化现象，防止直轴过程中产生裂纹，须进行回火处理，回火处理在直轴台上进行，将最大弯曲点置于上方， 以50/h的加热速度升温到650（低于原回火温度3050）,恒温5小时，为加快直轴时间，恒温后即进行加压直轴并与直轴后的稳定回火处理连续进行。 十五、加压直轴及计算、通过直轴前冷态加压试验推算出转子当量直经D；、准确测量各支点距离和加热中心（弯曲点中心） 距离（如图） 轴抗弯距（空心轴） （3d3）； 32 式中：转子当量直径； 轴中心孔直径； 轴惯性矩： （44）； 64 取弯曲中心处的弯曲应力为SKgf/mm2，则最大弯曲处力矩。 ss 对轮处顶力：（油压千斤施加力） S/C Kg； 通过测出油压千斤顶活塞直径，计算总面积，求出控制油压； 上支点点的压力：BPL/a RBa2b2 上支点处挠度：B 3EJL 材料弹性摸量，常温取2.1106 高温时取1.75106 Kgf/Cm2 加力点处挠度：DB.L/a 十六、直轴过程、将转子凸起方向朝上，并进行直轴前回火处理， 加热到660，恒温35小时，以3545/小时 降温至550600，测量轴弯曲值，之后升温到 660（弯曲点最大处），将转子凸面置于上方， 上支点固定好，拧紧拉力螺栓，将上支点摸梁拉 紧，操纵油压千斤顶，分每5MPa停顿一次进行各 表计测量记录，直到所需要达到的油压为止，在 该压力下恒温保持1小时，做好松驰记录,之后再 降温到550600，热态测量弯曲情况、温度、 应力等，直到达到合格为止(过直0.010.02mm), 之后升温到660（直轴后稳定回火处理）,恒温 68小时，然后以3050的速度降到250,即 停止送电，自然冷却直到室温。在恒温及降温过 程中，往复间断盘转子180、300以上时，每 10分钟盘一次，200300间，每15分钟盘动一 次，100200间每30分钟盘动一次,100以下 停止盘车。 十七、直轴后的检查、轴直好后，转子在室温下，测量弯曲情况，由于 剩余弯曲值及方向与原状有差异，必要时进行低 速动平衡；、金相检查加压，加热处轴表面及内孔是否有裂纹；、测量加热轴表面硬度，并与直轴前对比。 十八、主要工具及材料直轴台一套；100吨油压千斤顶一台(配压力表)；2、3、4、5mm紫铜板各1m2；大量程百分表30块，配套磁力表座；游标卡尺、深度尺等；102紫铜管300延长米；玻璃丝布1