汽轮机转子检修工艺规程

汽轮机转子检修工艺规程第一节概述、作用汽轮机转子把蒸汽经过喷嘴产生的动能转变为汽轮机的回转机械能，带动发电机高速运转。汽轮机转子由轴、叶轮、动叶栅和联轴节构成。为此，对汽轮机的加工和组装的精度要求特别高，不能稍有差错，对于高温高压大容量汽轮机更为重要，否则将会发生重大事故。汽轮机转子共2根：即高中压转子和低压转子。转子超速试验为120%额定转速，延续时间W2min,不造成任何永久变形和损伤（制造厂）。运行时允许在110%额定转速下空负荷运行，部件不超应力。轴系能承受出线端母线突然三相短路并切除或单相短路非同期合闸所产生的扭矩。高压转子有一个单列调节级（纯冲动级）和12个反动式压力级，中压转子有11个反动式压力级；低压转子有2x6个反动式压力级，共36级。随着炼钢、锻造、热处理及探伤技术水平的提高，无中心孔的整锻转子被大型汽轮机转子广泛应用。日本东芝和法国G/A公司600MW机组的转子均采用无中心孔的整锻转子，美国西屋公司也改变观点积极采用无中心孔转子结构。CN300-16.7/537/537型汽轮机组高中压转子和低压转子均采用无中心孔转子结构。无中心孔转子具有的优点有：①工作应力低；②安全性能好；③有利于使用更长的叶片；④可以延长机组的使用寿命；⑤有利于改善机组的启动性能，缩短启动时间；⑥造价便宜。、高中压转子高中压转子在运行中不仅承受着高温高压的作用，同时还承受着巨大的离心力、交变的弯应力等，还要传递扭矩，应具有很高的强度和均匀的质量，所以在制造上结构型式很多，但大都采用整锻转子结构。因为这种转子强度高，刚性大，而且叶轮和轴是一个整体，解决了高温下叶轮和轴可能松动的问题，便于快速启动。相反对于套装式转子，在快速启动时，叶轮上的紧圈因质量小、受热快，膨胀速度比主轴大，造成紧口松动是难免的，使叶轮产生振动，所以该机组采用的是整锻转子，如图5-1所示。图5-1汽轮机高、中压转子结构第一级为冲动式单列调节级，叶轮也为整锻式，叶片直接安装在上面，其余各级均为反动式。为避免过大的轴向推力，而采用鼓式转子，即各级没有叶轮，叶片直接装入转子上开出的叶片槽中。同时为克服过大的轴向推力，高中压转子部分汽流反向布置，并成锥体状，这样轴向推力得到初步的平衡。剩余的轴向推力将由高压、中压和高压排汽平衡活塞加以平衡。所谓平衡活塞就是加大了直径的汽封体，在转子上形成明显的凸肩，两侧承受的蒸汽压力不同，则产生某一方向的轴向推力，用以平衡高中压转子的轴向推力。在高压缸进汽区域，转子被加工成一个二级平衡活塞，它用来平衡叶片上的轴向推力。因而在正常运行条件下，向汽轮机的进汽端产生一反平衡推力。对于这种配置，转子的任何浮动（在减小负荷的情况下有可能），只会朝排汽端发生，这样暂时使轴向动静间隙增加一个推力轴承间隙的数量。图5-1所示，高压平衡活塞的一侧为调节级后的蒸汽压力，而另一侧承受着经过高压汽封节流后降低了的蒸汽压力，产生了一个和高压转子轴向推力方向相反的推力。中压平衡活塞的一侧为调后蒸汽经高压汽封节流后的压力，而另一侧为汽缸冷却蒸汽压力。和高压平衡活塞一样，也产生一个和高压转子轴向推力方向相反的推力。这样，高压叶片通道上的轴向推力将由高中压平衡活塞加以平衡。低压平衡活塞的一侧承受着高压缸排汽压力，而另一侧是汽封节流后降低了的蒸汽压力，形成了一个指向调速器端的轴向推力，用以平衡中压叶片通道的轴向推力。通过上述的结构布置，高中压转子的推力在任何运行条件下都将平衡。高中压转子是高中压部分合在一起的1根30Cr1Mo1V耐热合金钢整锻结构，高压部分为鼓形结构，中压部分为半鼓形结构，总长7268.8,带叶片最大外缘直径为1631。推力轴承位于前轴承箱处，与推力盘形成轴系的膨胀死点。高中压转子前端连接一伸长轴，推力盘、主油泵、危急遮断撞击子装在上面。高压动叶片叶根为T形叶根，有效地防止了叶根处的漏汽,提高高压缸效率。调节级正向布置,高压叶片反向布置,中压叶片正向布置,同时还设计有3个平衡鼓,机组在额定负荷运行时保持不大的正推力。三、低压转子随着汽轮机单机容量的提高,低压级叶片高度和重量相应增大,使得低压转子承受的离心力很大,必须保证低压转子有很高的强度和严密的锻造质量。但由于低压转子在运行中承受的温度较低,且温度变化小,不会有叶轮松动的问题,所以低压转子的结构采用套装和焊接。随着锻造设备的进步和锻造技术的提高,采用整锻式的低压转子,避免了套装叶轮的缺点。例如,机械加工、装配的工作量大,刚性差,转子超速时叶轮易松动以及在叶轮热套过程中,叶轮套收缩对主轴产生的压应力使其伸长,带来精确控制转子和隔板间的轴向间隙的困难。该机组低压转子采用的是整锻结构。低压转子为30Cr2Ni4MoV合金钢整锻结构，转子总长为8181.5,带叶片最大外圆直径3511。低压转子为双分流对称结构,1—4级为半鼓形结构,5—6级带有较大的整锻叶轮。低压末级采用900叶片，强度好，跨音速性能好。低压转子通过中间轴与发电机转子刚性联接。由于低压转子采用对向分流式结构，因此其轴向推力基本能自行平衡，无需采用其他平衡措施。四、转子的动平衡由于转子重量很大，一般对高中压转子和低压转子以及发电机转子都分别在制造厂试验台上进行动平衡的校正。当汽轮发电机总装后，高中压、低压转子和发电机转子连成一体，不平衡重量将变得更大，此外，主轴上又增添了一些零件，其他各种原因也都会使得整个转子的不平衡重量的增大。在这种情况下，如果开缸进行动平衡工作是不可能的，特别是大机组往往都采用双层缸结构，装配要求精密，一般不轻易开缸。为了解决这个矛盾，该机组采用了一种可以不开汽缸进行转子动平衡校正的结构，见图5-1。在高中压转子的排汽端面，高压排汽平衡活塞端面（调速器端）和中压平衡活塞顶部三处沿圆周方向钻了很多螺孔，沿这些螺孔的轴线方向有一圆孔穿过内缸（或只穿过外缸）通到外面。在汽轮机总装完毕后，如果发现转子动平衡不合格，就可以根据不平衡重量的位置，由圆孔中把起平衡作用的螺丝送到转子上拧紧，以消除不平衡，而不必拆开汽缸，使动平衡工作大为简化。低压转子的两端面和中部也有不开缸校动平衡的螺孔。第二节转子检修前的准备一、转子解体前的准备工作.起重行车检查试验合格。.起重索具检查试验合格。.专用工器具检查试验合格。.检修场地规划明确。二、转子检修前的准备工作.设备状态评估已完成。.安全措施已全部落实。.技术方案或作业文件包已编制完成。.专用工具准备就绪。.备品材料已准备就绪。.特殊工种应持证上岗。.检修人员已落实，并经安全技术交底，明确检修目的、任务。三、转子的起吊.转子起吊前的测量工作①测量各道径向轴承的油隙、浮动油档的径向与轴向间隙、外油档的径向间隙。②测量各对轮的同心度。③将整个轴系向车头方向推足，应采用百分表监视推力轴承外壳是否有位移，要求外壳稍动即可。测量各对轮与轴承球面座端面的距离，作为修前动静间隙折算的依据。④拆去各对轮螺栓，测量各缸通流部分动静间隙，应注意测出转子轴向位置尺寸、对轮与轴承端面的距离。包括：a测量动静叶片径向及轴向间隙；b测量高、中压汽轴封径向及轴向间隙；c测量低压汽轴封径向间隙及轴向间隙；d测量各平衡活塞径向间隙及轴向间隙。⑤测量推力轴承的推力间隙。⑥测量各轴承座油档洼窝中心。⑦测量各轴颈扬度。⑧揭高中压及低压外缸前测量修前高一低、低一电对轮中心。.转子起吊及注意事项①确认对轮螺栓已全部拆除并取出，各轴承外油档已拆除，转子两端专用的转子起吊导向杆已安装完毕。②转子的起吊工作应有专人指挥，转子两端应有熟练工人扶持，转子的水平要求调整到与转子在汽缸中轴颈扬度相差不大于0.2mm/m。③在起吊过程中，应委派专人负责监视动静部分，一旦发现有碰擦现象，立即停止起吊，待查明原因并调整好位置后再行起吊。④在开始起吊转子时，需注意两端轴承内衬是否跟转子一同被吊起。否则，应将转子放下，用定位板固定轴承内衬后再起吊。⑤转子吊出后，应平稳地放在专用支架上。轴颈、推力盘等部位应用塑料布包裹好，在轴颈下部放一张纸板或铜皮、铝皮也可。第三节转子的检修工艺一、高中压转子解体.在拆高中压转子前，确认盘车、各轴承、油档、低压转子和发电机联轴器已解开。.测量轴颈扬度（在解体靠背轮前后各测一次）。①将转子盘到规定位置（以安装或第一原始记录的记号为准）。②将合象水平仪沿轴向放在轴颈中央，校正水平仪横向水平，测量轴向水平并做记录。注意水平仪放置应平稳，不能晃动。③将水平仪调转180度，再在原位置重复测量一次。④取两次测量结果的代数平均值。.松所有高中压转子与低压转子联轴器双头螺栓的螺母，盘动转子二到三圈以便消除联轴器法兰螺栓孔与双头螺栓间的扭应力。.重新紧固六个松双头螺栓，拆其它六个紧双头螺栓。注意在拆双头螺栓时注意不要将螺栓及孔拉毛，若配合较紧，可用二氧化碳气体冷却螺栓。.拆剩下的六个松双头螺栓及垫片。注意螺栓及螺母垫片做好记号。.将顶开螺栓装在低压转子联轴器上，将液压千斤顶装在高中压缸顶推装置上。.取出非工作侧推力瓦块及高中压缸后猫爪横销的推拉键。.逐步旋入顶开螺栓，与此同时加压千斤顶，直至高中压转子与低压转子完全分开。注意架表监视汽缸与转子的相对及绝对位移，防止动静间隙消失而发生碰撞。.对高中压转子与低压转子中心复测，并进行调整。.由起重人员将高中压转子吊至指定位置。注意保持转子的起吊水平。.在解体靠背轮螺栓前应对其同心度进行测量，并做记录（方法同测晃动）。二、清理检查高中压转子.检查围带是否有磨擦、腐蚀、松动、脱开（外观检查）。.检查围带榫头是否有磨擦、腐蚀。一般在中压第一级。（外观检查）。.检查动叶片是否有磨擦、腐蚀、损伤。一般在中压第一级。（外观检查）.检查围带是否有松动（塞尺检查）。.检查动叶片是否有松动（塞尺检查）。.检查围带是否有裂纹（染色检查）。.检查围带榫头是否有裂纹（染色检查）。.检查轴颈及推力盘、叶轮①检查轴颈有无锈蚀、电腐蚀、划痕（外观检查）。②用外径千分尺在轴径的同一横截面上测得最大和最小直径差，即为轴径椭圆度。③用外径千分尺在轴径的同一纵截面上测得最大和最小直径差即为轴径锥度。④测量推力盘、联轴器、叶轮平面的瓢偏度（百分表检查）。⑤轴颈和推力盘用精磨油石油光。⑥将平尺靠在推力盘的平面上，用塞尺检查平尺与推力盘平面的间隙即为推力盘的不平度（不常修项目）。.检查转子平衡块是否松动（外观或锤击检查）。.检查叶轮根部角落是否有裂纹（染色检查）。.检查联轴器法兰螺栓及孔工作面应光洁、无拉毛，螺栓与螺母配合自如。.检查联轴器法兰螺栓是否有裂纹（超声波检查）。.检查测量转子止口配合情况（用外径千分尺、内径千分尺、深度尺检查）。.检查高压和中压第一级叶片的燕尾槽是否有裂纹（用超声波检查）。.检查高中压转子的弯曲度（用百分表检查）。.动叶片清理（液态砂洗，不常修项目）。①砂洗前用布将轴径、推力盘、调速保护部套、联轴器等精密部件和损坏叶片断面包好，必要时外面再覆盖塑料布，以免损伤。②使用专用液态喷砂工具，按顺序冲洗各道叶片，使叶片见金属本色。③冲洗结束后，用压缩空气吹净残留砂粒。三、低压转子解体.在拆吊低压转子前，确认盘车、各轴承、油档已解开。.测量轴颈扬度①将转子盘到规定位置（以安装或第一原始记录的记号为准）。②将合象水平仪沿轴向放在轴颈中央，校正水平仪横向水平，测量轴向水平并做好记录。③将水平仪调转180度，再在原位置重复测量一次。④取两次测量结果的代数平均值。.松所有发电机与低压转子联轴器双头螺栓的螺母，盘动转子二到三圈以便消除联轴器法兰螺栓孔与双头螺栓间的扭应力。.对称拆下四个双头螺栓，装上四个假螺栓，装上垫片并紧固螺母。.拆其余的双头螺栓。注意在拆双头螺栓时不要将螺栓及孔拉毛，若配合较紧，可用二氧化碳气体冷却螺栓。.拆下四个假双头螺栓。.将顶开螺栓装在发电机转子的对轮上，均匀旋进直至将低压转子与发电机转子分离。.复测低压转子与发电机转子中心，并进行调整。.装好转子起吊工具，将低压转子吊至指定支架上。注意保持转子起吊水平，动静间隙。.在解靠背轮螺栓前应对其同心度进行测量，并做记录（方法同测晃动）。四、清理检查低压转子.检查围带是否有磨损、腐蚀、松动、脱开（外观检查）。.检查围带榫头是否有磨损、腐蚀（外观检查）。.检查动叶片是否有磨损、腐蚀、损伤（外观检查）。.检查围带是否有松动（塞尺检查）。.检查动叶片是否有松动（塞尺检查）。.检查围带是否有裂纹（着色检查）。.检查围带榫头是否有裂纹（着色检查）。.检查轴颈①检查轴颈有无锈蚀、电腐蚀、划痕（外观检查）。②用外径千分尺在轴径的同一横截面上测得最大和最小直径差即为轴径椭圆度。③用外径千分尺在轴径的同一纵截面上测得最大和最小直径差即为轴径锥度。.检查转子平衡块是否松动（外观或锤击检查）。.检查低压转子的弯曲度（百分表检查）..检查低压末级叶片锁定销是否有裂纹（超声波检查）。.检查低压倒数第二级拉筋是否有裂纹。.检查低压末级叶片是否有腐蚀、裂纹。.检查联轴器法兰螺栓及孔工作面应光洁、无拉毛，螺栓与螺母配合自如。.检查联轴器法兰螺栓是否有裂纹（超声波检查）。.检查低压转子叶轮、联轴器的瓢偏度（百分表）。.对低压转子动叶片进行测频检查，并做好记录。五、叶片的检修.叶片的清理。叶片的清理目前广泛采用人工喷砂清扫的方法。喷砂前应做好准备工作，河砂必须经过严格筛选并加以干燥。将转子轴颈、对轮、危急遮断器小轴头等部位用塑料布包好，尽可能做到密封。将转子与支架绑扎牢固后，用吊车吊至平板车上、然后运至室外或喷砂问进行喷砂清理。喷砂时，要求喷枪到被清扫叶片的距离要适中，同时应均匀移动喷枪，不可一直停留在一个地方。对复环内部、叶片内弧等不易清理的部位，应不断改变喷枪角度，以便清理干净。喷砂清理结束后，用压缩空气将转子吹干净。同时应回收残砂，以备重新使用。对于转子上不能喷到的部位或局部未清理干净的地方，应用小铲刀、00号氧化铝砂布等工具将其清理干净。.叶片的检查。叶片清理结束后，应仔细检查复环、铆钉头、叶身、叶根拉金孔等处有无裂纹、松动、碰擦等现象。叶片如有损伤、凹凸、吹损等异常情况应做好记录，并将毛刺、尖角等修光；叶片如有小裂纹可根据实际情况研究处理方案。对于调节级及低压末级、次末级叶片，要求叶片根销、半圆销不松动，销子及保险良好，并用着色法进行探伤。对有怀疑的地方可用00号氧化铝砂布打光，进一步检查。由于引进300MW汽轮机的高中压及低压转子叶片根部均为枞树型安装，故需要着重检查叶轮、叶根松动的情况，并应做好详细记录。.叶片的测频。在大修中，所有的调频叶片均需做叶片测频试验。引进300MW汽轮机的动叶除低压末三级外均为不调频叶片，末三级叶片虽为调频叶片，但叶根均为松装的，测频时必须向其叶根与叶轮的缝隙中注胶，待胶水凝固后再对叶片进行测频。对频率变化较大的叶片应重点检查，一般可用下列方法检查：①用着色法进行探伤。②用小铜锤敲打叶片听其声音，如有损坏声音嘶哑，反之声音清脆。③磁粉法：比较方便，可探出表面缺陷。④超声波探伤，可查出叶轮轮缘内叶根的裂纹。六、叶轮的检修.清理各级叶轮，检查叶轮应无裂纹、损伤，特别对各平衡孔圆周上应仔细检查。如有疑问，应联系有关部门加以鉴定。.检查叶轮上的平衡螺丝应不松动，叶轮上的平衡螺丝孔应用专用丝攻逐个回攻。.测量轮缘外径的晃度及叶轮端面的平面偏差。要求轮缘外径的晃度不大于0.05mm，叶轮端面的平面偏差不大于0.03mm。七、轴的检修.大轴的检修①喷砂清理后的目视检查。目视检查就是不借助任何仪器设备，用肉眼对转子做一次全面仔细的检查，即对整个转子的轴颈、叶轮、轴封齿、推力盘、平衡盘、联轴器、转子中心孔、平衡螺栓等逐项、逐条用肉眼进行检查。实践证明，很多设备上的问题，大都是肉眼检查发现的。所以，检查必须齐全、查细、查透，要杜绝走马观花等流于形式的检查。②检查各转子大轴应无裂纹、损伤等异常情况。用氧化铝砂布将大轴清理干净，低压转子焊缝应做超声波探伤，并写出专门报告。③轴颈的研磨。由于汽轮机在运行中润滑油质不清洁、润滑油中断及机组振动等原因，常使转子轴颈遭受损伤。轴颈的研磨通常采用的研磨工具。是采用8〜12mm厚的铁板制成带法兰的圆筒，在法兰之间加适当厚度的垫片。车圆筒的内表面，要求圆筒内径比轴颈直径大10〜20mm，长度与轴颈长度一致。将转子吊至专用支架上，不要用轴颈支承。测量并记录研磨前轴颈锥度及椭圆度。在轴颈上包一层涂油砂布，垫上厚度均匀的毡子并装好研磨工具。将毡子和砂布的两头夹在法兰中间后紧固螺栓，使其不致松动。然后利用手柄转动研磨工具进行研磨，每隔15〜20min更换一次砂布，每隔1h将转子按旋转方向转90°。当转子转动一圈后，用煤油把轴颈洗净，检查轴颈的光滑程度并测量轴颈锥度和椭圆度，以防研磨不均匀。砂布号数的选择及研磨时间，取决于轴颈损伤程度和轴颈上金属被研磨掉的快慢。在研磨过程中，随着伤痕被逐渐磨掉，应更换较细的砂布。当伤痕全部被磨掉后，测量轴颈的锥度和椭圆度均不大于0.02mm时，拆去研磨工具，用细油石将轴颈磨光并擦干净。当轴颈上仅有轻微锈蚀、划痕时，可用10〜15mm厚的毡子作研磨带，其长度应能在轴颈上绕两圈、宽度等于轴颈的长度。用00号氧化铝砂布涂汽轮机油或用纸板、柔软的皮子涂上研磨膏包在轴颈上，外面包上毡带，用麻绳绕一圈，在两侧用人拉绳子来回转动研磨。应定时更换氧化铝砂布或涂研磨膏，同时检查研磨质量，直到磨光为止。④对轮的检修要求。各联轴器应无裂纹、毛刺等现象，对轮接合面要求光滑、平整。对轮螺孔应无拉毛、错口现象。若对轮需要修理，则应用什锦锉和油石，切不可使用粗糙工具，以免留下刀痕。对轮螺栓应无裂纹、变形、螺纹卷边、毛刺等现象，螺栓直径应比孔径小0.01〜0.03mm,并且螺栓与螺母配合不松动。对轮垫片应光滑、平整，垫片各点厚度差应不大于0.01mm。.大轴的测量工作。①对轮端面平面偏差的测量。平面偏差表示被测对轮平面与主轴中心线不垂直的程度,包括对轮平面本身的凹凸不平度。测量方法如下：将转子圆周按转子旋转方向分成8等分,并使危急遮断器飞锤击出的方向为1号。在对轮端面左右、靠近边缘处相对180。各装一只百分表。要求百分表指针应垂直于端面,两表与边缘距离相等。放置两只百分表是考虑到转子在旋转时可能沿轴向移动。测量前将转子用临时支架止推,将两百分表小数放至50的位置。盘动转子一圈,检查两只百分表读数应一致。然后盘动转子,每转一等分,记录一次,回到起始位置时,两只百分表读数仍应相等。两只表同一直径两端的最大读数差减去最小读数差取其半数,即为对轮端面平面偏差。对轮端面平面偏差应小于0.02rnm。②大轴弯曲度及晃动度的测量。以测量高压转子大轴弯曲度为例。将转子圆周分成8等分,并使危急遮断器飞锤击出方向为1号,并沿转子全长选出8点作为百分表的测量位置。测量各点间的尺寸,并做好记录。注意大轴弯曲度的测量必须在汽轮机转子完全冷却的状态下进行。在各个测点处装好百分表,百分表的原始读数最好放在同一数值上。盘动转子,每转一等分,记录一次各百分表读数。当转动一圈后,检查百分表读数,仍应回到原始读数。要求连续测量两遍。根据百分表的读数,计算出各百分表在相对180°时的读数差,记录在记录图的中间,并以箭头表示相量,即为轴在该断面处沿四个方向的晃动值。然后用图解法将各断面的晃动值综合起来,求出轴在四个方向的弯曲情况。作图方法是以轴中心线为横坐标,把各个百分表的位置按距离比例,标在横坐标上；将各测点百分表同一方向读数差的一半值,按比例标在垂直坐标上,然后连接各点成弯曲折线。为便于说明起见表示成两直线，直线交点A为轴在某一截面的最大弯曲点，与横坐标的距离B为该方向的弯曲度。在四个方向的弯曲度中，选取最大的一个，就是轴的弯曲度。应该指出,大轴也有多弯曲点及不在一个平面上弯曲的情况,因此应综合分析测量数据。大轴弯曲度的允许值为0.03mm,大于0.06mm必须直轴。大轴晃动度是上述某一百分表最大读数与最小读数之差，大轴晃动度可以从测量轴弯数据中求出。大轴各部分的晃度要求是：联轴器径向晃度W0.02mm,轴封外圆晃度W0.03mm,大轴其他各圆校面晃度W0.03mm。.轴颈锥度和椭圆度的测量。轴颈锥度的测量方法是：先将转子全圆周分成8等份,并使危急遮断器飞锤击出的方向为1号。在同一纵断面内，采用外径千分尺测得在A-A、B-B、C-C三个横断面的最大直径与最小直径之差，即为锥度。取四个纵断面内最大的锥度作为轴颈锥度。轴颈椭圆度通常采用下列两种方法测量：①将转子放置于轴承内，采用百分表测量轴颈的最大晃动度，即为轴颈椭圆度；②采用外径千分尺在同一横断面内测得的最大直径与最小直径差,即为轴颈椭圆度。在正常大修中,不要求测量轴颈锥度及椭圆度,但是,当汽轮机运行中振动较大、轴承合金剥落或检修中研磨轴颈时,则应测量轴颈锥度及椭圆度。第四节转子检修的质量标准.各道轴颈的扬度与上次大修比较基本无变化。.各轴颈扬度应符合各转子组成一光滑曲线的要求。禁止有折点出现。.清理叶片用砂粒干燥,并用40目以上筛子筛过,叶片清理后无锈垢。.叶片、围带、榫头、叶根等无损伤、裂纹,否则应更换。.围带两边与叶片间隙应小于0.5毫米,否则更换。.