三门核电汽轮机低压缸通流间隙测量工艺分析

【摘 要】在汽轮机大修过程中，通流间隙测量是一项非常重要的工作，其测量准确性是保证机组能否安全经济运行的关键。本文主要介绍汽轮机低压缸通过新工艺消除缸体变形对通流间隙测量的影响，实现通流间隙的准确测量。

【关键词】三门核电;通流间隙;测量工艺

中图分类号： TM623 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）08-0101-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.08.042

【Abstract】In the course of steam turbine overhaul， the measurement of flow clearance is a very important work， and its measurement accuracy is the key to ensure the safe and economical operation of the unit. In this paper， a new process is introduced to eliminate the influence of cylinder block deformation on the measurement of flow clearance， and the accurate measurement of flow clearance is realized.

【Key words】Sanmen nuclear power plant;Flow clearance;Measurement technology

1 低压内缸变形对低压缸通流间隙测量的影响

由于三门核电低压缸重量、尺寸较大型火电汽轮机有较大幅度的增加，在解体检修时，低压缸由于重量、尺寸、刚度等因素，上下部分解体后，不可避免的面临变形的问题，对低压缸通流间隙的测量带来一定的影响。

1.1 缸体变形分析

低压外缸与内缸采用独立落地支撑，内外缸变形不发生相互传递。内缸支撑在低压外缸的台板上，两侧支撑点间的跨距达到11米，内部套安装在内缸中，由内缸支撑，总重达到了156T。在解体检修过程中，上半缸体拆除，在长跨距、下半缸体自重、刚度及内部套重量等因素的共同影响下，下半缸体将下沉变形，且两侧向内轻微弯曲。由于内部套支撑在内缸上，将随内缸一同下垂变形。以内缸下半部分就位为基准点，通过测量，随着内部套的逐渐落入，内缸持续下沉、向内弯曲，如图 1所示。当所有内部套落入时，底部最大下沉量达到了2.47mm，两侧向内弯曲变形量最大0.9mm，呈现如图2状态。

1.2 缸体变形对通流间隙测量影响分析

在汽轮机低压缸解体检修时，通常采用落转子压铅丝等类似方法来测量通流动静部分间隙。转子由两端径向轴承支撑，径向轴承落在基础上，转子位置不发生变化。而内部套支撑在内缸上，且与内缸相对位置固定，位置也随着内缸向下、向内弯曲变形。内缸变形量的存在导致内部套汽封圈与转子下部间隙测量值变大，上部间隙测量值变小，左右间隙测量值变小，如直接按照此间隙值进行修磨、加工汽封圈，将导致机组在运行状态转子与汽封圈间隙不符合要求，严重时将导致发生动静碰磨，引起机组振动，跳机风险增加，给机组安全运行带来很大的隐患。所以需要改进测量工艺，消除缸体变形，准确测量通流间隙。

2 低压缸通流间隙测量工艺分析

三门核电低压缸测量通流间隙时，采用常规的落转子压铅丝工艺+缸体防变形工艺测量通流间隙。

2.1 独特内缸防变形工艺，消除内缸变形

针对内缸及内部套的变形，三门核电汽轮机专门设计了三种独特的检修防变形措施，相对国内其他百万机组，也是首次采用。通过防变形工具的使用，控制缸体变形，准确测量通流间隙。

（1）低压内缸底部液压千斤顶，配合百分表，监测并调整缸体变形量;

（2）内外缸之间液压拉杆，消除低压内缸解体后的向内弯曲变形;

（3）内部套固定装置，将内部套与内缸的相对位置进行固定，保持变形量同步调整。

2.2 低压缸通流间隙测量特殊工艺流程

由于需要控制缸体变形量，在通流间隙测量时需要采用一些不同于其他机组的工艺进行监测和控制，结合专用工器具的使用，形成独特低压缸通流间隙测量工艺流程。

2.2.1 修前通流间隙测量工艺步骤及分析

（1）初始状态记录：在低压外缸吊出后，用量块测量低压转子末级叶顶间隙左右进行测量，记录内缸相对转子的位置，并与安裝数据进行对比。由于转子位置不发生变化，也可以通过此间隙判断内缸后续变形量和缸体位置是否发生移动。在每次测量之前都要通过末级叶顶汽封间隙确认缸体状态，在缸体保持解体前状态时进行测量。

（2）防变形工器具安装：将液压千斤顶及液压拉杆安装到位，并在液压千斤顶旁以及中间肋板处安装三块百分表，记录初始读数，后续此数值变化作为内缸下沉量的参考数据。然后内缸两侧的六个液压拉杆加压至30MPa（根据安装数据，后续以上次大修数据为依据）。

在此状态下拆除内缸中分面螺栓，并将内缸上半吊出。

在拆除内部套中分面螺栓前，安装内部套固定装置，将下半内部套与内缸的相对位置固定。记录内部套挂耳与内缸之间的径向间隙，后续参考。

（3）上部径向间隙测量：拆除内部套中分面螺栓，将所有上半内部套吊出。对上半内部套中的汽封圈取下清理后，仅回装最顶部汽封弧段，布置铅丝并汽封圈背部用楔形块固定。并将转子至于中间位置，并通过液压拉杆或液压千斤顶调整底部百分表恢复到初始位置。然后将一个上半内部套吊起回装，重新紧固中分面螺栓。此时对底部百分表读数进行记录。然后拆除中分面螺栓，将上半内部套吊出，取下铅丝，用刀口千分尺测量铅丝厚度。此时再次记录底部百分表读数。然后逐个测量其他部件上部通流间隙。

左右径向间隙测量：调整液压拉杆压力，将左右末级叶顶汽封间隙恢复至首次安装阶段或上次大修时左右间隙测量时的状态，清理左右汽封圈，并在背部用楔形块固定，用塞尺测量左右通流间隙。在此状态下测量内部套挂耳与内缸之间的径向间隙。

轴向间隙测量：将转子置于K值位置，将内部套向蒸汽流动方向推动，并固定，用斜尺测量轴向间隙值。

说明：根据安装经验，缸体不能同时恢复左右和上下状态，所以采用左右和上下间隙分开测量的方式进行。左右径向间隙测量时，需要調整液压拉杆压力，将左右数据恢复至与安装状态或上次大修时一致。同时由于无法安装百分表，需要将安装阶段百分表变化量转换为低压转子末级叶顶间隙变化量。例如安装阶段当调端左侧百分表读数为5.35mm状态下测量左右间隙（初始读数为5.00mm），大修阶段通过液压拉杆将调端左侧叶顶汽封间隙调整至：合缸状态左侧叶顶汽封间隙值-0.35mm。

由于内部套是直接挂在内缸上，缸体上下移动可以直接判断内部套的上下移动量，所以测量上下间隙时，只需要将底部百分表数据恢复原位即可。而对于左右间隙测量，引入了内部套挂耳与内缸之间的径向间隙作为参考值，虽然内部套和内缸之间安装了固定装置，但是内缸的左右拉伸变形量并不能直接反应出内部套的变形量，所以引入两者之间的间隙作为参考值。

（4）下部径向间隙测量：将转子吊出，将下半内部套中的所有汽封圈取出清理，仅回装最底部汽封圈，布置铅丝并汽封圈背部用楔形块固定。调整液压拉杆和底部千斤顶压力至底部百分表恢复初始状态。将转子重新吊入，吊入时将转子置于中间位置。将转子吊出，取下铅丝，测量厚度值，即为底部径向间隙。

（5）将内部套固定装置取下，将下半内部套吊出清理检查。液压拉杆和液压千斤顶泄压。

2.2.2 修后通流间隙测量工艺步骤及分析

在各级汽封圈清理并根据测量结果修整完成后，需要对通流间隙进行复测，确保修整后的间隙满足标准要求，并为下次大修提供参考。由于整个过程与修前测量工艺类似，本文不再累述，仅对不同点进行说明。

（1）由于解体后，上下内部套全部吊出清理检查，在回装时，首先需要将内部套上下半回装，并用中分面螺栓紧固连接，然后将液压千斤顶和液压拉杆压力调整至固定装置解体阶段安装时的压力值，回装内部套固定装置，确保测量状态与修前测量状态一致。然后拆除内部套中分面螺栓，吊出内部套上半部分，然后开始进行通流间隙的测量工作。

说明：这点也是三门核电独特的地方，其他机组由于内缸变形较小，不需要在复测前对内部套上连接，而直接进行通流间隙的测量。而三门核电为了消除变形带来的影响，内部套设计有固定装置，而固定装置安装前，首先需要将内部套进行上下连接，以消除内部套在解体后的变形，保证内缸及内部套下半与修前状态完全一致，保证通流间隙测量的准确性。然后安装固定装置，最后拆除内部套上半部分，开始进行通流间隙的测量工作。

（2）底部通流间隙测量完毕后，需要将背部楔形固定块取下后再测量左右通流间隙，因为左右间隙测量时，内缸底部处于向上变形状态，而底部最小通流间隙最小只有0.3mm，为了防止液压拉杆加压时，内缸向上变形，汽封齿与转子相碰，可以考虑将背部楔形块取下或将汽封圈取下测量左右间隙。

3 结论

由于三门核电汽轮机低压缸存在较大的缸体变形，通流间隙的测量工艺与常规方式有较大不同，相对其他机组，测量工艺更为复杂，更需要精确控制，结合缸体防变形工艺，为汽轮机通流间隙的准确测量提供了保障，也可为同类型核电机组的解体检修提供参考。

【参考文献】

[1]郭延秋主编.大型火电机组检修使用技术丛书，汽轮机分册，中国电力出版社.

[2]魏波，等.AP1000核电站汽轮机低压缸防变形工艺，华电技术，2013.02.