国产三代核电常规岛汽轮机内部套找中及轴系找中新工艺研究

1引言

汽轮机内部套找中和轴系找中以及润滑油系统油循环是历来汽轮机组的攻关项目，如何采取有效的过程控制来缩短汽轮机内部套找中和轴系找中以及润滑油油循环的工期、提高施工效率成为制约大型核电常规岛汽轮机安装技术进步的瓶颈。

2方法或方案

2.1利用激光跟踪仪进行汽轮机内部套找中

国和一号示范工程汽轮机为单轴4缸6排汽冷凝式再热汽轮机，高压通流9级，中压通流4级，低压隔板为3×2×5级双分流对称分布，内部套找中工作面临设备空间尺度大、精度要求高结构复杂等被测特征，且汽轮发电机本体整体轴系长达72米，若采用传统拉钢丝测量的方法，钢丝的挠度较大，影响数据的准确性，且由于厂房封闭不够完善，风力会使钢丝产生晃动影响测量数据准确性。本项目采用激光跟踪仪大尺寸精密三维坐标测量技术代替传统拉钢丝法对汽轮机内部套进行测量。激光跟踪仪是一种高精度移动式测量设备，主要采用了干涉测距技术和基于位置探测器的目标跟踪技术，实现对空间目标的实时跟踪和高精度定位，操作简便，设站灵活，现场适用性较强，能够满足大型设备安装与制造中大尺寸、高精度、结构复杂等测量特征的要求。

准备工作（1）将汽轮机的隔板套、隔板、内缸、汽封体等静子部分的内部套的下半初步装配到汽轮机汽缸中，清理汽缸水平中分面、垂直端面、各内圆的表面，保证上述表面无影响中分面间隙的油污、灰尘等杂物。（2）可将激光跟踪仪用三脚架固定到轴承箱内部，并使轴承中心线的延长线能穿过三脚架，激光跟踪仪头的高度要高于水平中分面50mm以上，确保激光能达到各内部套的内圆表面。连接仪器并接通电源。仪器需预热15～20min，在预热期间检查激光跟踪仪的激光能否覆盖各圆表面，若不能则需调整激光跟踪仪的位置。待预热完毕后利用TrackerCal软件对仪器进行校准，校准时靶球相对于激光头的方向应与汽缸相对于激光头的方向基本一致。当前视后视镜检查中回转和俯仰角误差小于0.5%时方可进行测量工作，否则需进行QVC矫正。

建立基准轴线。打开SA软件，并链接仪器。利用人工手持靶球的方式对电调端的轴承油挡洼窝分别采点，要求每个轴承内圆采点不少于2个截面，每个截面不少于3个点，覆盖角度不小于170°。将电调端轴承油挡洼窝采得的点分别拟合成圆柱体，要求拟合的圆柱体的圆柱度不大于0.015mm，否则需重新采点测量，连接圆柱或圆中心，建立基准轴线。

测量各静子部套的中心。手持靶球，利用激光跟踪仪对各静子部套内圆的左、右、地部位进行采点，并利用SA软件测量各测量点到基准轴线的距离，根据设计要求，计算出静子部套应调整的方向及距离。根据测量结果调整静子部套的径向位置。

利用激光跟踪仪进行内部套找中可统一考虑整体调整方案，可大大减少因外部引起的钢丝颤动及钢丝自身垂弧的误差，避免了调整一件内部套必须拆除钢丝的工序。

2.2利用顶轴油提前投用工艺进行汽轮发电机轴系找中

润滑油系统包含汽轮发电机润滑油、顶轴油两个子系统，顶轴油系统采用顶轴油泵直接供油至各轴承，润滑油系统采用大流量冲洗装置供油方式，大流量循环冲洗可与顶轴油投用平行进行，互不影响。

顶轴油临时管道采用不锈钢管道，轴承箱内冲洗短接管采用厂供钢丝软管插入套装油回油管。润滑油采用厂供钢丝软管和不锈钢管串联方式接入套装油管冲洗用接口。顶轴油供油装置与主油箱独立布置，轴承回油经套装油至主油箱。为满足大流量装置入口流量700L/min的要求，将主油箱排污口法兰段或事故放油管道一次阀与二次阀中间可安装临时管段汇至同一母管接至大流量装置入口，支管接至高精度滤油机入口。经高精度滤油机通过不锈钢管将洁净油输送至临时油箱，将顶轴油泵吸油管道法兰拆解，安装临时油箱至顶轴油供油装置吸油口的临时供油管道，向顶轴油装置提供合格油源。为保证临时油箱内油质满足顶轴油泵运行要求，增设1台板框式滤油机进行临时油箱自循环过滤。

根据油冲洗的技术要求，顶轴油冲洗油循环采用顶轴油泵供油，单泵流量330l/min，经计算临时油箱容积为$12m2$可满足顶轴油投用。

顶轴油冲洗分为两个阶段，第一阶段顶轴油冲洗，汽轮机套装油管道、事故放油管道及主油箱排污管道、临时油箱及临时管道、高精度滤油机安装完成，顶轴油管到轴承回油之间的分配器短路连接的临时管路及阀门安装完成，顶轴油泵电机、高精度滤油机电源及保护装置安装完成并试验合格。分别打开各轴承顶轴油冲洗隔离阀，单独对各轴承顶轴油管路进行冲洗。各轴承顶轴油管路冲洗4h后取样检验合格后进行第二阶段冲洗。第二阶段需复装顶轴油分配器及下游管道，将分配器下游管道在轴瓦接口处断开并用橡胶软管连接至轴承箱回油口，经套装油管回到主油箱，本阶段冲洗为#1～#8轴承顶轴油管路同时冲洗，冲洗大约5h即可。

顶轴油投用阶段，投用前需进行系统严密性试验，在各轴承顶轴油管与轴瓦连接处采用堵头封堵后，启动顶轴油泵升到30Mpa，稳压5min不变，即可投用顶轴油用于轴系找中。顶轴油调节顶轴油压力，顶起转子0.050.10mm，避免了机械盘动对轴瓦产生的轻微损伤。通过长时间盘动转子，测量转子联轴器晃度值达到设计要求的0.02mm，减小了摩擦力，消除了转子自重产生的挠度。

3应用实例

国和一号示范工程项目1号机组汽轮机发电机组安装过程中采用激光跟踪仪进行内部套找中，各静子中心一次测量调整后均达到设计要求，较常规钢丝法找中心所用时间缩短20个工作日，且未制作假轴，累计节约成本60万元。

安装过程中采用顶轴油提前投用方法在轴系找中前便可投用顶轴油，解决机械盘动困难且容易损伤轴瓦、数据不精确的问题，提前投入顶轴油进行盘动转子，累计节约成本40万元。

4结束语

国和一号示范工程项目1号机组汽轮机静子部套采用激光跟踪仪缩短汽缸及内部套找中测量时间，数据测量迅速精准。顶轴油提前投用工艺在不影响润滑油系统循环冲洗的前提下，提前投用顶轴油系统，直接解决本项目汽轮机转子过重，机械盘动困难，轴颈摩损风险，数据测量不精确的问题，保证了转子就位的安全性和通流间隙测量的准确性。利用激光跟踪仪对汽轮机内部套找中心在测量效率、测量精度及测量成本上均有较大提升，在今后汽轮机制造及安装过程中有广阔应用前景。

参考文献

[1]现场大空间测量中精密三维坐标控制网的建立[J].机械工程学报，2011

[2]汽机顶轴油提前投用及大流量冲洗同步实施工艺[J].中国新技术新产品，2010

[3]DL/T5210.3-2018电力建设施工质量验收规程第3部分：汽轮发电机组

[4]DL5190.3-2019电力建设施工技术规范第3部分：汽轮发电机组