超超临界1000MW汽轮机高压模块总装工艺分析

圣右芘论揍DONGFANGTURBINE55房贵明东方汽轮机有限公司，摘要对超超临界L000MW汽轮机高压模块结构特点、总装工艺新难点进行了详细的分析，并根据这些新难点制定了相应的解决方案。关键词超超临界LO00MWI轮机装配新难点工艺ASSEMBLYPROCESSINGANALYSISOFHPMODULEFOR1000MWULTRASUPERCRITICALSTEAMTURBINEFANGGUIMING，CHENPINGDONGNGTURBINECO，LTDDEYANGSICHUAN618000ABSTRACTTHISPAPERANALYSESTHECHARACTERISTICOFHPANDTHEDIFFICULTYOFASSEMBLYPROCESSINGFOR1000MWULTRASUPERCRITICALTURBINE，ANDCONSTITUTECORRESPONDINGANSWERFORTHEDIFFICULTYOFASSEMBLYOFTHESETKEYWORDS1000MWULTRASUPERCRITICALTURBINE，ASSEMBLY,NEWANDDIFFICULTYPOINTS，PROCESSINGANALYSIS盼蠢一嬲0引畜LLLLLLL|_。LL叠东方超超临界1000MW汽轮机组是东汽引进国外公司技术并与之合作生产的产品。它具有大容量、高参数、高效率、低污染、高可靠性、高经济性的特点。该机组是我国目前最大型的发电机组之，结构复杂、轴系长、尺寸大，特别是高压模块压力高、温度高，其结构、材料与常规亚临界机组相比较有很大变化，它的生产及装配中具有很多新难点，制造和总装难度很大，因此高、中压模块的装配过程中更需要根据机组的各结构特点制定相应的实施方案，为顺利进行机组的装配以及按设计要求运行打下基础。1。赣结龋LL0。I超超临界IO00MW机组高、中压部分是分缸结构，分为高压模块、中压模块，每个模块都有自己独立的转子，并且每根转子都是2轴承支撑方式。高压模块、中压模块共采用3个轴承箱支撑，其中2轴承箱为高压模块、中压模块共用箱体，里面共有2个支持轴承及推力轴承。高压模块下半外型尺寸长宽高558137302453，高压模块上下半合缸后外型高4056MM见图1。高压模块的结构是汽流从4根高压进汽管进入后，通过喷嘴向机头侧依次进入高压29级隔板进行做功后，从机头侧出汽管口排出，该模块作者简介房贵明1953一，高级主任R一程师，东方汽轮机有限公司制造技术处长期从事汽轮机总装T艺工作。陈萍1973，【程帅，东方汽轮机有限公司制造技术处从事汽轮机总装工艺工作。萍陈酬56F素言汔粉揍IDONGFANGTURBLNE包括的部套主要为前轴承箱、高中压问轴承箱、高压转子带推力盘，高压外缸、高压内缸、喷嘴室、高压隔板、12汽封体、高压缸附件、高压进汽管、高压第6级抽汽管、高压缸中分面螺栓、高压汽封圈、高压转子等。其结构与其它机组结构均不同，装配工艺设计难度大。图1高、中压模块外型图从总体看，高压模块结构与以前的600MW机组高中压模块的结构大体类似，但是汽机转子共由4根组成高压转子、中压转子及2根低压转子。轴系各转子联轴器之间的连接是加垫片的形式，机组的各轴承箱下是无垫片的调整形式，高压内缸的后部纵向键是圆饼状结构，高压喷嘴室是一个双喷嘴形式，高压进汽管是双层结构，双推力盘在高压转子上，等等，很多结构形式及特点与以往的机组存在差异，因此每个工艺步骤具体方案设计时要充分考虑该机组及高压模块上存在的新难点，制定相应的装配方法和工艺手段。高压模块装配时的新、难点具体为高压内缸的找中由于高压内缸与外缸的纵向定位键，前部为槽型键结构，后部为圆饼键结构，这种结构在东汽还是首次采用。上、下半找中时，前部的槽型键的左右问隙可从外缸外侧进行测量，而后部的圆饼键是把在内缸后部，由于此处与外缸的间隙很小，只有95MM，因此根本没有办法用直接测量的方式配准圆饼键的左右偏心量，只有采用问接测量的方法对内缸进行找中。在内缸找中配键时，此工作是一个精细而复杂的过程。根据内外缸的结构，需要设计一种新的工艺方法进行内缸的找中配键。它既是一个难点，也是一个创新点。喷嘴室的找中由于喷嘴室是双喷嘴结构，东汽也是首次采用此结构。喷嘴室上、下半的定位部分的结构情况是上、下半都有轴向定位键槽、支承垫片，纵向键槽为司太立合金结构。喷嘴室双喷嘴与通流的同心度及找中就成了新难点。推力轴承需要进行扭矩试验，东汽首次对推力轴承有此要求，其扭矩试验的要求和具体过程以及工装的设计也是该机组的创新点。由于高压外缸上高压进汽管密封环的安装部位深而内孔较小密封环到外缸管口最深为1081RM，最浅为801MM，进汽管的颈口内孔却只D386MM，因此高压进汽管密封环的安装以及档块间隙的测量是非常困难的，人工无法直接安装，需要从工艺工装上进行考虑。由于2轴承箱是2、3支持轴承及推力轴承的共用箱体，为了给现场留最小的修配余量，因此轴承标高的确定以及转子的找中也是一个难点。对辩确工和谚31高压内缸的装配及找中由于高压内缸与外缸的纵向定位键前部为槽型键结构，后部为圆饼键结构，如图2所示。并且内缸上把合的圆饼键整体不带调整垫片的结构形式，找中后直接和外缸上凸键相配合的间隙为00250075MM。因此内缸装配时将内缸吊入外缸中，若直接采用整体的圆饼键，则进行准备工作的时候将圆饼键与凸键的间隙按要求配合好键槽左右偏差中心对称或不定，然后将圆饼键安装在内缸上。由于外缸、内缸中心键加工时肯定存在一定的偏差，而内缸找中的要求很高，左右中心偏差不大于01OMM，因此内缸无法一次找中合格，这样整体的圆饼键需要报废最少12件，由于这种圆饼键外径为300MM，重量较大，因此造成很大的浪费且不方便安装。为了解决这个问题，因此设计了工艺圆饼键在内缸找中过程中使用在圆饼键两侧加垫片的形式，如图3所示。这样每次找中时，只需要根据内缸实测中饲铬垫片的厚度就可以，而工艺圆要取下，待内缸中心确定合格后，建键槽左右中心偏差配准产品圆饼压内缸与外缸的纵向定位键3工艺定位键儿组内外缸找中时，纵向键是左右GFANTU乞RBNEL57DONGGLLV。加垫片的调整形式，由于结构原因，内外缸前后纵向键左右调整垫片安装部位的厚度尺寸可以直接进行测量后配准调整垫片即可，因此内缸上下半找中都很方便。由于IO00MW高压模块内外缸找中时上、下半前部的槽型键的左右间隙可从外缸外侧进行直接测量，而后部的圆饼键是把在内缸后部离中分面500MM左右，而高压外缸与内缸圆饼键安装处的内缸与外缸左、右、后的间隙只有9MM，此处相对密封，不能直接测量间隙后配调整垫片找中，特别是上半找中配键时还要保证上下半内缸内孔径向错位量小于005MM，需要重新设计一种内缸找中的方法。那就是采用间接测量的方法代替以前的直接测量方法对内缸进行找中。高压内缸找中流程下半找中外缸中心合格安装工艺圆饼键加调整垫片后中心对称吊放内缸一定位环紧贴测量内缸中心根据中心要求重新配工艺圆饼键调整垫片厚度并安装内缸重新找中根据工艺键中心偏差，配准产品圆饼键并安装后，确认内缸中心合格根据实测尺寸配制前侧槽型键。上半找中下半内缸定位上半内缸扣合内缸中分面打工艺定位销上半工艺圆饼键安装加调整垫片后中心对称打表监测内缸上半拔出内缸中分面销子，扣合外缸上半检查内缸上、下半错位量重新配准后部调整垫片重复内缸上半找中工作，直至合格照配产品圆饼键进行其它工作。在进行内缸上半找中过程中，特别要注意的是打表监测上半内缸的移动量。在内缸下半中心合格并定位的情况下，扣合内缸上半并装上中分面定位销后，安装百分表。百分表的安放位置是外缸下半前后汽封端面两侧共4只，表针指向内缸上半靠巾分面前后两端内孔处，表针预压5MM，如图4所示，拔出内缸中分面定位销后并扣合高压外缸上半，检查百分表读数的变化量，根据变化量照配上半工艺圆饼键调整垫片的厚度尺寸，并重复内缸上半找中工作直至百分表的变化量不大于002MM。检查合格后，根据工艺圆饼键中心偏差照配产品键，确定内缸中心合格。58I索右粉接IDONGFANGTURBINE图4高压内缸找中32喷嘴室找中方案1000MW机组高压模块是倒流进汽结构，为了减少汽缸喷嘴室部位的热应力，该机组喷嘴室设计成双喷嘴结构，如图5及图6所示。喷嘴室上、下半的定位部分的结构情况是上、下半都有轴向定位键槽，以固定喷嘴室与内缸的轴向位置；在喷嘴室上下半都有4猫爪支承垫片以便调节喷嘴室的中心和调节与内缸的周向间隙；上、下半喷嘴室的前后各有一个纵向键加镶嵌键调节喷嘴室的左右中心。镶嵌键在找中完成配好厚度后，需要焊接在喷嘴室上并且工作面焊接了司太立合金，如图7所示。喷嘴室找中的方法和各调整件的安装是喷嘴室装配的重点。喷嘴室找中流程上、下半分别找中高压内缸支撑平稳上、下半分别中分面向上支撑分别吊放上下半工艺垫片支撑定位环贴合后，检查前后纵向键槽左右的平行度根据喷嘴室找中要求，配准前后纵向键调整垫片安装各配准的工艺调整垫片扣合上下半喷嘴室和内缸根据上、下半喷嘴室中分面错位量，配准产品调整垫片焊接产品镶嵌键检查与内缸的周向间隙等。在喷嘴室找中时，要求喷嘴室两侧出汽侧与内缸内孔是同心的，且内缸内孔圆弧面到喷嘴室出汽侧圆弧面的距离较近，因此采用了直接用百分表找中的方法，即将百分表的表座安装在内缸内孔圆弧面上，表针指向喷嘴室出汽侧的圆弧面，然后将百分表直接沿内缸圆弧面滑动，观察百分表的读数，要求测左、右A、B读数值的差不大于002MM，底点C的中心数值AB2一C003MM，如图6所示。喷嘴室镶嵌键与内缸的单侧间隙要求为0170005咖，但在配准产品镶嵌键时，考虑到镶嵌键焊接过程中司太立合金表面有一定的变形，因此镶嵌键的厚度按照单侧间隙015MM配准，焊接后对喷嘴室两侧镶嵌键对称刮削，直到满足设计要求的间隙值。在镶嵌键焊接过程中，由于需要对两侧镶嵌键进行固定，因此需要制作专用的固定装置，对镶嵌键固定后进行焊接，如图8所示。图5双喷嘴结构外型图图6喷嘴室找中示意图7喷嘴室镶嵌键剖视图DLILIII【LI广_图8镶嵌键固定装置33推力轴承扭矩试验该机组推力轴承由推力瓦套、推力瓦体、推力瓦块等组成，其中推力瓦套和推力瓦体之间是球面接触，问隙要求为002005RAM，转子推力盘和推力瓦块的总间隙要求为046051RAM，如图9所示。由于汽轮机组在启停过程中温度的变化以及转子承受的轴向推力的变化使转子所处的状态不同，随着转子的膨胀并移动，转子上推力盘的角度相应是一个变量，转子施加在推力轴承上的力的方向和大小是变化的。推力轴承推力瓦块是由上、下半组成，各半分别由6瓦块组成，与推力盘接触面为巴氏合金，因此机组运行时若推力盘的角度变化而推力瓦块的角度无调节性，转子膨胀移动时作用在推力瓦块上的受力点会不一DONGFA索NG言T汔UR盼BIN嵌EI59LVV样，在接触较大的地方推力盘的受力较大，而接触较小或不接触的地方受力不大或不受力。各推力瓦块的受力不均匀，由此会产生部分推力瓦块受损的情况或者推力瓦油温过高。图9推力轴承示意图俾摊J端_L1L捕端LH_机组的推力瓦块是挂在销钉上的，上下左右都有一定的摆动量，可缓解这一现象的产生，并且推力瓦块和推力瓦体是球面接触，理论上将力作用在推力轴承上时，推力瓦体可以随着力的方向和大小有一定的自定位能力。但是由于该机组推力轴承的外径尺寸大，推力瓦块厚度相对比较薄，因此可能产生的变形比较大，或者扣合推力轴承上下半时对施加的力大小不等，可能使轴承瓦体和瓦套之间的球面在一定的扭矩作用下失去白定位能力，达不到设计要求，因此在装配时，要求瓦体和瓦套的球面在均匀接触75、问隙为002005MM的范围内进行扭矩试验，并记录下满足扭矩试验要求时各螺栓的紧力，以使机组运行时的所有状态均使推力轴承瓦块与转子推力盘接触均匀。在推力轴承上进行扭矩试验，具体流程为清理推力轴承装配瓦套下半装配整个瓦体扣合瓦套上半拧紧中分面螺栓检查瓦套与瓦体的间隙拆开瓦套上下半检查瓦套与瓦体的接触安装瓦套上半，并装上扭矩试验装置进行第一次扭矩试验检查试验失败的原因重做扭矩试验。在进行推力轴承扭矩试验前，必须满足轴承的清洁度要求，推力轴承瓦体和瓦套的接触也要满足要求1正下方90。范围内接触紧密，其余部分60I圣右汔扮拔FDONGFANGTURBFNE为平均50的轻微接触，顶部90。范围内可不接触；2瓦体和瓦套球面之间前侧、中间、后侧三处的间隙，设计规定值为002005MM；3轴瓦套上半把合力矩为1600NM。在满足上述要求后，进行扭矩试验，具体方法装上球面扭矩测定胎具前后侧胎具与轴承瓦体把合在一起，中间用测定杠杆进行连接，如图L0所示，在轴瓦套顶部安装百分表，表针指向轴瓦体，用千斤顶顶起扭矩测定杠杆，在轴瓦体球面发生相对转动的瞬问即百分表转动的瞬问，记录扭矩的大小，若扭矩满足设计要求约216270KGM之间则合格。，”I,L。J。一LIL一图10球面配合力矩测量示意图轴承扭矩试验可能是一个重复的过程，在扭矩不满足设计要求时，应重新做扭矩试验。产生扭矩试验不合格的因素主要有1推力瓦体和瓦套之间的清洁度不合格；2推力瓦套与瓦体的球面间隙不合格；3推力瓦套和瓦体的接触不合格；4工装使用不当。因此当轴承扭矩试验不合格时，应从多方面进行检查或分析原因后，消除影响因素，重新做扭矩试验，直到满足设计力矩要求。34高压进汽管密封环的安装本台机组的高压进汽是采用圆周四进汽管进汽方式，进汽管把合在高压内缸上。由于机组进汽参数较高，为了不引起高压外缸进汽部分的材料成本增加，因此进汽管采用了双层结构高压进汽管加隔热环的形式，如图L1所示。正因为进汽管采用了双层结构，使高压外缸进汽部位不受高参数蒸汽的影响而采用更加耐热的材料，因此在进汽管口装密封环部位较深。由于蒸汽进汽压力较高254MPA，汽缸上安装密封环的部位深而内径小，最深为1081MM，最浅为870MM，管口直径仅为343MM，上管口仅为429MM，外缸上进汽管孔如图12所示，因此，在如此深而小的内孔内进行高压进汽管密封环的安装以及档块间隙的配制是非常困难的，按照以前常规机组直接装进汽管密封环的方法根本是不可行的，需要运用一定的工艺方法和工装解决这一难题。图11高压进汽管图12高压密封环安装孔装配高压外缸密封环时，需要根据015025MM间隙要求配各档块的厚度，常规的方法是将各密封环和档块放进进汽管中实测各间隙再照配各档块。因为管口太深，若直接采用常规测量的方法是很难实现的，由于高中压外缸是数控机床加工，精度很高，因此我们要求在加工外缸进汽管时将进汽管各凸台的深度尺寸记录下来，在装配各密封环时实测其厚度尺寸，再根据进汽管凸台深度进行加减换算，将各档块的厚度配准。然后将加工好后的密封环等按顺序装到进汽管上。高压外缸进汽管上密封环外环与进汽管内壁的间隙为单边3咖，直到汽缸内壁最深处深1081LNN1。因此我们制作了一个如图13所示的J装。首先将密封环装入工装的卡套上，然后将密封环送到安装部位，转动工装上的旋转拉杆，工装上的支撑块收缩到卡环内，F1于卡环外径小于密封环内孔，工装脱离密封环，冉进行下一个密封环的安装。雠转托仟|一|。图13密封环安装工装35高压模块安装钢丝基准的确定在汽轮机安装过程中，轴系的找中工作是整个机组安装的核心工作，机组所有静子部件的安装、找中，包括水泥垫块的浇注，都是围绕着轴系的中心进行的。轴系找中时，首先要确定轴系标高，轴系标高主要由基架和轴承座的标高确定，厂内总装就要结合现场基架和轴承座装配的实际情况，制定相应的工艺方案，以减小现场装配的工作量。由于部分机组高压模块在厂内进行的是无转子装配方案，因此轴承箱、高压内外汽缸、通流部件等中心由基准钢丝确定。根据1000MW机组的轴系冷态安装标高曲线如图14所示，设计要求各轴承的标高差为L轴承与基准点的标高差为383MM，2轴承与基DONGFANT芘UR论BINI61GGE1、，0准点的标高差为178MM，G3轴承与基准点的标高差为078MM，4轴承与基准点的标高差为一032MM，其中58轴承的标高为OMM设为基准点。T_I”0IC0_0IR一一一一IL图14轴系冷态安装F1线整个机组共采用了3个轴承箱支撑高压转子和中压转子，低压转子是支撑在低压外缸上，其中2轴承箱是高压转子和中压转子的共用箱体2、3轴承以及推力轴承全在2轴承箱体内，而推力盘在高压转子上，所有轴承箱都采取钢台板进行支撑。然而各轴承座的中心到轴承箱底而的设计高度为1轴承座为760MM，2轴承座与3轴承座共用一个2轴承箱，中心高度为9144MM；4轴承座中心高度为9144MM，58轴承座分别坐落于A、B低压外缸上，中心到外缸台板支撑面的高度为9144MM。因此1轴承座与其它轴承座高度差达1544MM，其余28轴承座高度差为0MM，而每个轴承箱下面都采用不加减垫片的结构形式。根据轴承箱的结构特点，只有通过调整轴承箱的基架达到要求。第一、二台IO00MW机组现场装配时，根据机组的结构特点和轴承标高差，对各基架按有扬度方式安装，还是按水平方式安装的方案进行了分析和对比，最终采用各基架水平安装方式，这样可使安装便利、机组运行相对平稳。考虑到2与3轴承标高差为LMM，2轴承箱加工时，两支持轴承座按同心方式加工，使2或3轴承外圆的偏心量将达到LMM，加上设计要求的中心偏心量035MM，这样轴承外圆大小半差值为135MM，现场翻瓦工作困难相当大。因此要求加F时，将2和3轴承座的中心按LMM高差加工实际安装及运行检验时表明上述安装、处理方案是合理的。厂内装配时，考虑到现场安装方案和2轴承箱内有多个轴承座以及高压、中压分模块装配，为避免高、中压分模块装配带来更多的接口问题下转第73页设计及应用实践，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