摘要：在工业领域，汽轮机得到很广泛的应用。汽轮机是利用蒸汽热能做功的旋转式原动机，汽轮机本体结构通常由转动部分和固定部分组成。转动部分主要有：叶片、叶轮、主轴和联轴器等部件；固定部分主要有：汽缸、蒸汽室、喷嘴组、隔板、隔板套、汽封、轴承、轴承座和机座等部件组成。汽轮机的大修及安装施工复杂，要求精度高。汽轮机大修、安装中过程中按照技术要求,对台板，键，汽封，轴瓦等配合间隙调整。这些间隙影响的汽轮机的振动，热膨胀，中心及效率等，此项工作是汽轮机安装检修的重要内容。
关键词：汽轮机；安装检修；间隙测量与调整
引言
汽轮机本体大修的目的主要有两个：一、机组的安全稳定运行；二、机组的经济效益。而汽封、轴封径向间隙的调整，则是这两个目的的矛盾体。径向间隙过小，会引起转子碰磨，这一情况恶化严重会导致转子弯曲，使轴瓦振动增大，影响安全运行。但是，径向间隙偏大，则会使漏汽量增大，降低了机组的经济效益。因此，在对汽封、轴封间隙进行调整时，一定要调整至标准范围，并保证其准确性。要做到这一点，要求在测量和调整这两个环节都要运用科学的方法来保证。
1问题的提出
现今汽轮机大修期间汽封间隙测量大都采用压医用胶布或压铅丝的方法。压医用胶布是在汽封齿尖贴上层数不等的胶布，并在对应转子部位抹上红丹，将缸内各部件及上缸装复后盘转子，根据医用胶布压痕判断汽封间隙。压铅丝与压医用胶布相似，只是不能盘动转子，揭开缸后用卡尺测量被压铅丝厚度，测量数值就是汽封间隙。以上2种测量方法存在如下弊端:汽缸接合面螺栓未紧前，由于内、外缸自重使外缸下半部分垂弧增大(如图1中虚线部分所示)。内缸汽封上半间隙减小，医用胶布或铅丝已与转子接触上。当外缸接合面螺栓紧固后使外汽缸整体刚度增大，外缸与内缸上升成图1中实线部分，这才是汽轮机实际工作的汽封间隙。这2种方法无法准确测出上半汽封间隙(可以测出下半汽封间隙)，而且起吊过程转子与内缸存在摆动，时而碰到医用胶布或铅丝，也会造成测量错误。因测量数据不准确，汽封间隙经多次调整才能合格，不仅造成检修人员劳动强度增大，而且在机组启动和运行时转子易与汽封碰摩，威胁汽轮机安全运行。
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图1原理示意
2影响汽封间隙的因素
(1)每一道汽封圈实际上是一个由多块汽封块组成的近似椭圆:汽缸变形导致汽封块不是一个整圆;下猫爪支撑猫爪热膨胀导致下缸上抬，一般会影响汽封间隙0.30mm左右，即汽封间隙上部增加，下部减少0.30mm;
(2)油膜影响:资料显示，对于机头看顺时针转向的转子，运行中转子将向左侧偏0.20~0.30mm，转子将比静止状态下抬高约5~8µm。
(3)汽缸两侧温差产生的影响:汽缸连接管道对汽缸力矩的影响，如高压、中压导汽管、抽汽管道都会对汽缸施加一定的力矩，理论设计上是互相抵消或者减少到不使汽缸偏移，但实际上由于安装质量可能造成导汽管等冷拉值与设计有偏差，或管道设计上存在问题，还有运行中工况的变化，都会导致汽缸受到复杂的力矩，使汽缸在运行中的偏移难以计算，如果力矩够大，就会导致汽缸滑销系统的偏磨，最终导致汽缸跑偏，影响汽封间隙。
(4)转子运行状态的影响:转子启动过程中，在临界转速以下时，转子最大弯曲点在其垂弧处，转子挠曲随转速升高而逐渐增大;在接近临界转速时，其挠曲迅速增大;当转子转速超过并远离一阶临界转速时，其挠曲值将随转速升高而显著减小;运行中的转子形状与其有几阶不平衡有关，是个与转子回转中心有多个点交点的曲线。汽轮机启、停过程中，汽封间隙是变化的，挠曲大的位置间隙变小、挠曲变小、间隙变大。
3汽轮机安装检修中的间隙测量
3.1径向间隙的测量
将汽封弧段装入隔板，每装一段就用小木楔或小竹楔将汽封弧段的背部垫死，以汽封弧段不会退让为宜，此目的是防止转子进缸时，汽封弧段退让，引起假数值，当这步工作完成后，就可以进行径向间隙的测量工作了。汽封径向间隙的测量分为上下侧间隙测量和左右侧间隙测量，上下侧汽封间隙的测量在下文详细阐述，左右侧汽封径向间隙测量采用塞尺直接测量，塞尺的厚度取厂家规定的间隙最小值，用塞尺在转子的左右两侧逐个汽封片测量，测量时用力要均匀，每次的手感要保持一致。要注意的是测量塞尺不应超过3片，插入深度以20~30mm为宜。汽封上、下径向间隙的测量通常有两种方法：一是贴胶布法；二是压铅丝法。
（1）贴胶布法：贴胶布法就是在每道汽封环的端部和底部各挨着贴两道医用胶布，两道胶布的层数、厚度分别根据厂家规定的汽封最大间隙值和最小间隙值来确定，每道胶布由一层一层胶布重叠而成，重叠的胶布要错开一点位置而成阶梯状，值得一提的是通常我们认定一层医用胶布的厚度为0.25mm，实际因生产质量的良莠不齐，医用胶布的厚度往往达不到这个厚度值，所以在购买的医用胶布到达现场时，需要实测一下胶布的厚度。清洗完汽封上的脏物与油污后，就可以进行贴胶布的工作了，胶布要紧贴在汽封齿上，每一个齿上的胶布都要手压实，待各级汽封环上都贴好胶布后，吊入在相应部位打好了红丹的转子，打好防止转子窜轴的推力刀，然后盘动转子1~2周，盘动的转子就会与贴在汽封上的胶布接触、摩擦，然后吊出转子，将胶布逐级撕下，按各级通流粘贴在记录本上，做好标识，接下来的步骤就是检查转子与胶布之间的压痕，根据压痕的轻重来判断间隙，作为下续调整工序的依据，见表1。
（2）压铅丝法：压铅丝法就是在汽封环的端部和底部根据厂家规定汽封间隙要求放置不同规格的铅丝，铅丝的两端用胶布固定好，吊入转子，再将上隔板、上隔板套装复，冷紧好隔板、隔板套接合面的螺栓然后再拆开，这样汽封齿与转子就会形成压痕，吊开转子，将各铅丝按各级通流排列好，测量压后的汽封齿与转子之间压痕的厚度，即可得间隙值，此间隙值就作为汽封间隙调整的依据。为防止各级铅丝混淆，最好是在每根铅丝尾部粘一胶布，上面做好属于哪个位置的标识。对于下半汽封的左右两侧间隙，如果汽封齿的型式不影响塞尺的进入，可以用塞尺直接测量。
3.2轴向间隙的测量
轴向间隙测量前，转子必须按制造厂给定的值，通常叫K值，定好位，然后用塞尺+标准块测量间隙，标准块为根据轴向间隙值精加工的一个测量工具，有条件的话可直接用楔形塞尺测量，测量好的数值按各级通流记录在记录本上。
4汽轮机安装检修间隙调整策略
4.1滑销系统间隙调整
机组在启动或加负荷时，由于受热，汽缸以各个膨胀死点为中心向四周移动膨胀，本体设置的各个横向、纵向键进行引导，确保按照规定方向膨胀，保证汽轮机各部件不跑偏，产生动静碰磨，滑销系统需设置合适的间隙配合。各键的间隙要严格按照规定调整，一般键与落地式结构（如台板）连接处要求过盈配合。键的上部与轴承座或汽缸的连接为间隙配合，间隙一般为0.04~0.08mm，安装时要采用研磨的方式保证配合间隙，注意所有键的间隙都要留到同一侧，以保证膨胀时不卡涩。除了这些外，各轴承座和汽缸之间还有立销定位，膨胀间隙也为0.04~0.08mm，它保证了汽缸和轴承座膨胀时中心不变。
4.2汽封及通流间隙调整
4.2.1汽封间隙调整
汽缸内装有轴端汽封和隔板汽封，上半和下半的汽封一般用贴胶布法测量调整。如调整下半的方法为：在下半的0°、45°、90°、135°、180°上分别贴胶布，胶布厚度为要求汽封间隙的上限值。胶布贴好后，将转子吊入汽缸，在转子与汽封相对应的部位涂红丹，安装轴瓦防转挡板，转子盘车一到两圈。根据压痕判断间隙大小，间隙过小用专用的刮刀修刮汽封。上半调整方法与下半类似。比如，下图2，图3分别为高压前汽封，高压后汽封汽封间隙示意图。调整时低压缸，高压缸内气封可以分别同时调整，提高检修效率。
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图2高压前汽封间隙示意图 图3高压后汽封间隙示意图
此外汽封间隙调好后，用深度尺测量调整上下半汽封高低值，整圈汽封留出0.1mm的膨胀间隙。
4.2.2通流间隙调整
汽封调整完毕，复核通流间隙（动静间隙），根据下图a值定位。定位后复核其他通流部分的间隙，对照厂家给定的标准是否合格。如：图4、5分别是机组高压喷嘴间隙和第2~6级通流间隙标准值。图4中a=b=1.5mm。图5中，a=7.15mm，b=7.92mm。
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图4高压喷嘴间隙 图5第2~6级，第8~11级
完成通流间隙调整，转子就定位了，这时找到一个基准点（一般以中箱处），测出转子和它之间的距离，用来以后通过推力轴承将轴定在测量好的位置，保证推力轴承紧固后的动静部分相对间隙准确。
4.3衬瓦，球面瓦，瓦枕的间隙及紧力调整
轴承盖应严密的压住轴瓦，并有一定的紧力。轴瓦因为压力不够会产生额外振动。瓦口间隙及衬瓦与轴的顶部间隙也需按照标准调整。瓦口间隙可用塞尺直接测出，不合格需修挂的规定值。顶隙a可用压铅丝的方法测得，在下衬瓦中分面上和轴顶部放铅丝，在下球面瓦中分面上放塞尺片计算高度差，若不符合要求则通过打磨中分面，中分面加垫片等方式调整。轴承紧力的测量通常用压铅丝的方法测量。方法与上面压顶隙的方法相同。也是用铅丝的厚度减去塞尺的厚度得来，要求配合过盈量为0.02~0.04mm此外，汽轮机安装中的间隙还有联系螺丝间隙、汽缸结合面间隙、油挡间隙等，联系螺丝在机组运行过程中是松开的，以便机组自由膨胀，它与接合面要有0.1mm左右的膨胀间隙，汽缸的结合面间隙必须消除，否侧漏气，油挡间隙的调整可以直接用塞尺塞，然后调节到规定值。
4.5隔板间隙调整
4.4.1隔板的轴、径、辐向间隙调整
隔板间隙包括径向间隙，轴向间隙和辐向间隙。轴向间隙的的测量方法为将隔板沿轴向撬向一侧，使隔板紧贴汽缸上隔板槽的一侧面，在隔板两侧架百分表，再撬回隔板至汽缸隔板槽的另一侧，记下两表读数的变化值求平均值即为轴向间隙。记下数值和标准值比较，并进行调整。径向间隙即为隔板及持环底键间隙，只有下隔板有底键。测量方式与轴向间隙类似。辐向间隙为隔板持环圆周方向间隙，通过压橡皮泥的方法测得，通过掉入持环，测量橡皮泥被压后的厚度测量，若超出标准值需处理。
4.4.2上隔板坠落值挂耳间隙调整
所谓坠落值是指低压上内缸翻转扣上后低压下隔板将对应上隔板顶起的高度值，坠落值可以保证上下两隔板中分面的汽密性。坠落值的测量方法是测量上下隔板高低值，测量上下半隔板挂耳高低值，调整后保证坠落值在0.5~1mm内，挂耳间隙保证在0.1mm左右。
结语
本文通过自己对汽轮机检修安装的研究，结合理论知识，对本体安装技术进行总结，改进一些不合理的做法，将实际上升到理论阶段，对间隙的测量和调整确定了更合理的方案，按照本文阐述的间隙调整方法，可以准确定位汽轮机本体的各个部件，使汽轮机平稳高效的运行。
参考文献
[1]苏云禔.汽轮机本体安装.中国电力出版社.1999-1-1.
[2]上海汽轮机有限公司CC100-8.83/4.12型汽轮机说明书，2004.
[3]校内自编.汽轮机原理.华北电力大学.
[4]李立中,曹红彪.汽轮机汽封间隙调整及解决方法[J].华东科技：学术版,2014(6):342.
[5]汽轮机汽封间隙调整及解决方法[DB/OL].网上数据库：中国论文网.https://www.xzbu.com/8/view-5814371.htm.
[6]张海鑫.汽轮机汽封间隙调整经验介绍[C].全国火电300mwe级机组能效对标及竞赛年会.2010.
论文作者:杜春
论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/9
标签：间隙论文; 转子论文; 胶布论文; 汽轮机论文; 隔板论文; 测量论文; 汽缸论文; 《电力设备》2019年第19期论文;