摘要：汽轮机轴系中心的质量直接影响到机组运行的安全及效率，而在安装及检修过程中，影响汽轮机轴系中心的因素多种多样。本文以国内某核电安装阶段汽轮机轴系中心的反复变化问题为例，对问题的处理过程及数据记录进行分析，对相关影响因素进行探讨。
关 键词：轴系中心；异常变化；影响因素
1简介
在汽轮机安装过程中，汽轮机轴系找中是一项非常重要的工作。轴系找中关系到汽轮机能否正常的运行。理想情况下，机组运行时轴系中心线的俯视图为一条直线，正视图为一条连续曲线，并且与汽轮机静止部分同心。
某核电汽轮机的型式为单轴、四缸六排汽再热凝汽式，其中包括1个高压缸、3个低压缸，共分4根转子由8个支持轴承支撑。推力轴承设置在低压1号转子与低压2号转子间的短轴上，是整个轴系的膨胀死点。
该核电2号机组汽轮机于2015年10月份扣缸完毕。此后至2016年3月份，汽轮机轴系中心多次出现变化。考虑到机组在大修或正常运行阶段也有可能出现轴系中心的反复变化，特将此过程中的数据变化及各影响因素进行分析。
2时间序列
①2015年10月8日，汽轮机二次灌浆结束后
对轴系中心测量并验收合格，低压2号转子与低压3号转子间联轴器联接完毕。
②2015年10月份，发现4号轴承瓦枕螺栓咬
死缺陷。厂家处理缺陷过程中，将4号轴瓦翻出，并将转子以千斤顶于联轴器处支撑。12月26日，缺陷处理完毕，4号轴瓦翻入。12月31日，在准备联接联轴器前对HP-LP1、LP1-LP2的中心进行复测，发现已超出标准。
③考虑到LP1-LP2的中心变化可能与低压2号
转子电端联轴器长期受千斤顶支撑所致，安装公司将低压2号转子旋转180度，并再次在电端联轴器架设千斤顶进行支撑。2016年1月5日，对轴系中心进行复测，并未发生太多变化。同时，安装公司对各轴颈扬度进行测量。
④2016年1月13日，安装公司将LP1-LP2联
轴器联接后，复测HP-LP1联轴器中心，复测结果仍然不符合标准。
⑤2016年1月21日，LP1-LP2、LP2-LP3联
轴器解体，复测整个轴系中心，仍不符合标准。
⑥2016年1月29日，安装公司通过调整轴瓦
底部垫片，将汽轮机轴系中心调整至合格范围内，并按三菱厂家要求测量各油挡洼窝及汽封间隙。
⑦2月21日，在准备联接联轴器前，安装公司
再次对HP-LP1、LP1-LP2中心进行复测，数据再次超出标准。变化趋势与2015年12月份的轴系中心变化趋势相反。
⑧3月4日，在三菱工代的指导下，安装公司
再次将轴系中心调整至合格范围内，并立即进行了联轴器的联接工作。
3数据记录
1）历次轴系中心测量状态
①2015年10月8日。二次灌浆完毕，汽轮机各联轴器未联接。轴瓦及瓦枕上半未安装。
②2015年12月31日。LP2-LP3联轴器已联接，瓦枕及轴瓦上半未安装，瓦枕咬死螺栓缺陷处理完毕。
③2016年1月5日。LP2-LP3联轴器已联接，瓦枕及轴瓦上半未安装，转子旋转180度放置1天。
④2016年1月13日。LP1-LP2、LP2-LP3联轴器已联接，瓦枕及轴瓦上半未安装。
⑤2016年1月21日。LP1-LP2、LP2-LP3联轴器已脱开，轴系中心全面复测，瓦枕及轴瓦上半未安装。
⑥2016年1月29日。轴系中心调整完毕，瓦枕及轴瓦上半未安装。
⑦2016年2月21日。与1月29日测量状态相同，轴系中心数据再次发生变化。
⑧2016年3月4日，瓦枕及轴瓦上半未安装，轴系中心调整完毕，准备进行联轴器联接.
4后续处理
考虑到在2号机组轴系中心偏差问题处理过程
中对轴瓦进行了调整（调整数据见表1），可能对高压缸及低压缸内部的通流间隙产生影响，若影响过大，必须对高压外缸及低压内缸进行调整。
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1）高压缸
根据表3，#1轴瓦下落0.13mm，#2轴瓦并未进行调整。三菱通过对整个过程及数据进行分析后，要求将高压外缸调端左右侧猫爪垫片减少0.13mm，使高压缸外缸调端下落0.13mm，使高压缸内部通流间隙的变化达到最小。
2016年3月25日，汽轮机轴系各联轴器联接完毕后，安装公司对高压缸进行负荷分配。测量结果得到三菱厂家的认可。
高压缸外缸和前后轴承箱之间通过定中心梁进行连接（如图1所示），其作用是将高压缸和前后轴承箱连为一体，保证运行期间高压缸受热膨胀后，相对于轴承的轴向及径向位置。定中心梁由螺栓固定，并通过偏心套筒进行定位。偏心套筒通常在汽轮机轴系和汽缸位置固定后，现场进行配做。
由于在2015年汽轮机扣缸后，安装公司已将定中心梁就位，并将连接螺栓及偏心套筒封焊。2016年3月，在高压外缸调端下落0.13mm后，安装公司并未对定中心梁进行调整。
按照图纸要求，偏心套筒与螺栓孔之间直径间隙为0.05~0.10mm，此次高压缸调端猫爪垫片调整量为0.13mm。如果偏心套筒是在此次调整前配做完成的话，由于此次的调整量大于要求的直径间隙，可以推断，偏心套筒及偏心销将额外承受高压缸的部分重量。如果考虑极端情况，偏心套筒及偏心销由于承受较大的剪切应力发生断裂，高压缸的位置将无法确定，有可能会发生动静碰磨。
针对上述问题，三菱厂家通过计算后表示不需要对偏心套筒进行后续调整。在机组正常运行状况下，定中心梁的设计可以保证高压缸可以下落2mm，而此次调整仅仅为0.13mm，因此不需要对定中心梁进行后续调整。
2）低压缸
2016年3月25日，在轴系各联轴器联接完成后，
安装公司对低压缸轴封的最外道间隙进行测量。三菱对数据进行评估后，表示低压内缸不需要进行进一步调整。
5原因分析
通过对汽轮机轴系中心反复变化问题的处理以及与厂家技术人员的交流，可以得出引起汽轮机轴系中心变化的原因有很多，以下对在该问题处理过程中提出的影响因素及分析过程进行举例说明。
1）转子长期放置产生变形
问题出现伊始，考虑到2015年10月8日至2016
年1月4日间，转子几乎未进行盘动，转子在长期放置的情况下有可能产生变形，变形会使轴系中心的测量结果发生变化。
为了证明该因素对轴系中心的影响，在此对2015年12月31日及2016年1月3日HP-LP1联轴器中心的过程数据进行分析。
①如果转子产生变形，那么在中心的测量过程中，转子在0度和180度两个位置的联轴器上下部端面距离应有很明显的变化。但根据上图中可得，转子盘动180度后，上下部端面距离不变。
②如果转子产生弹性变形，那对HP-LP1的必然影响为：
垂直方向：上张口变大或下张口变小。
根据“表3：历次轴系中心测量记录表”，自2015.10.8至12.31过程中HP-LP1在垂直方向的面差变化为上张口变为下张口。
由上述分析可见，由转子变形引起的轴系中心变化的可能性不大。
2）相邻联轴器联接对联轴器中心的影响
问题出现时，由于低压2号转子与低压3号转子
间联轴器已联接完毕，因此推断LP1-LP2联轴器中心的变化可能与相邻联轴器的状态有关。
根据“表3：历次轴系中心测量记录表”中1月4日和1月15日测量结果可得，LP1-LP2联轴器联接后，HP-LP1圆差变化0.0125mm.，面差变化0.006mm。根据以上数据分析，联轴器的联接对相邻转子联轴器的中心影响不大。
3）凝汽器水位及真空度
截止至问题处理完毕，凝汽器进水，也未建立过真空。而且，该核电轴承箱为落地式，轴承位置的变化不受低压外缸的影响。因此该因素可以忽略。
4）轴承箱基础沉降
若轴承箱基础发生沉降，各轴承的位置发生变化，汽轮机轴系中心也会产生影响。对该因素安装公司表示，轴承箱与缸体为共用厂房楼层基础，发生沉降的可能性比较小。
6结论
引起轴系中心变化的原因有很多，除上述因素外，还有温度、设备土建基础特性、测量工具等。而轴系中心不合格可能导致机组运行时振动大、轴瓦温度高，严重时可引起烧瓦、机组停机等。
汽轮机大修轴系的检修，不仅仅要密切关注上述因素，同时也需要参考以往检修时中心对振动、瓦温的影响和检修前机组的振动、瓦温状态，结合检修供汽要求等因素，按照标准调整或维持解体时中心值。
参考文献
无
冯洋、维修部、机械维修处
论文作者:冯洋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/16
标签：联轴器论文; 汽轮机论文; 中心论文; 转子论文; 轴瓦论文; 低压论文; 高压论文; 《电力设备》2017年第31期论文;