摘要：现代大型汽轮发电机组A级周期一般为6-8年，大修工期通常非常紧张，检修中通常伴随着通流间隙调整、大型缺陷的消除及各部件的解体清扫等众多工作，其中汽轮机组轴系中心的调整为重中之重的主线工作，直接关乎到大修整体工期进度及机组投运后的安全稳定运行。如何在最快的时间高效、高质量地完成汽轮机轴系中心调整工作成为众多发电企业及电建单位业不断探索的课题。本文详细地介绍了大唐七台河发电有限责任公司（以下简称七电公司）在一期两台GE350MW机组A级检修中在汽轮机轴系中心调整中探索并应用的一种快速算法，该算法可快速确定汽轮机轴系中心调整方案，大大降低计算强度和误差，提高轴系中心调整的效率。通过介绍该算法在七电公司的实例应用与分析，为今后各类型机组轴系中心调整提供参考。
关键词：汽轮机；EXCEL表格；轴系中心调整；扬度；轴封洼窝中心
0引言
七电公司一期2×350MW工程采用美国GE公司生产D5TC2F42型汽轮机，机组高中压转子与低压转子及发电机转子之间均采用刚性联轴器连接，对轮与各自的转子整锻一体。七电公司分别在2018和2019年对两台机组进行A级检修，探索并实例应用一种快速算法对机组轴系找中心进行调整，极大地提高了找中心效率。本文详细介绍此快速算法在七电公司的应用与分析，并探讨该种算法在各类型机组A修轴系中心调整中的推广应用。
1简述汽轮机轴系中心调整
1.1汽轮机轴系找中心目的
现代汽轮机对于中心要求较高，汽轮机轴系找中心目的即是要使汽轮发电机组各转子的中心线连成一条连续光滑的曲线，使连接转子的联轴器中心线成为一根连续的轴，以避免因中心不正所引起的机组振动，甚至造成个别径向轴承负荷过重、乌金磨损、润滑油温升高等异常现象；同时也使机组的各动、静止部件基本保持同心，偏差值在允许范围内，防止出现动静碰磨事故［1］。
1.2汽轮机联轴器找中心基本原理
汽轮机联轴器中心的调整通过调整轴瓦的水平及上下方向的位置来实现，任一轴瓦位置的调整，都会相应地改变转子两端联轴器的张口及偏差值，由于每台机组的转子长度、对轮直径、轴瓦相对位置都是固定的，根据相似三角形原理，即可确定张口及偏差的数值改变与各轴承位置变化之间的比例换算关系，通过修前全实缸、半实缸轴系中心数据的收集，对照中心标准确定调整方案，将半实缸中心调整改变反映到全实缸中，达到完成机组轴系中心调整的目的。
1.3汽轮机联轴器找中心基本计算方法和步骤
中心数据的收集可以使用塞尺量块、内径百分表等方法，但均存在不同程度的误差，现场双架桥百分表法使用较多。根据采集到的合格的中心偏差数据即可绘制出对轮的中心状态图，共有四种情况，见表1。转子中心调整值的计算，需要提前规定正负方向，根据最终上下左右叠加后数值的确定调整方向及大小，上下与左右两个方向的计算方法相同。
表1 转子对轮中心状态及调整
.png)
备注：D为对轮直径，L1为对轮至X轴承的距离，L为对轮至Y轴承的距离，a为张口值，b为偏差值。
调整数据确定后，需要对轴瓦进行调整。轴瓦位置的调整与轴瓦结构有关，常用的轴瓦位置调整有两种，一种是调整轴承座，另外一种是通过在下轴瓦垫块内加减相应垫片的方式调整。具有专用轴承座的轴瓦主要通过在轴承座与基础台板间加减垫片来改变轴瓦垂直方向的位置，同时通过轴承座的左右移动来改变轴瓦的水平位置。
具有可调整垫铁的轴瓦。轴承座的下瓦一般有3-5块垫块，七电公司GE350MW机组#1、#2、#3轴承即含有5块垫铁。本文以3块垫铁为例，如图1所示，轴瓦左右侧垫铁的中心线与垂直方向的夹角均为α，当轴瓦需要垂直方向移动时，若轴瓦上移距离为ΔY，则两侧垫铁垫片厚度需同时加ΔYcosα，下部垫铁垫片厚度加ΔY，轴瓦下移与此相同；当轴瓦需要水平方向移动时，若轴瓦左移距离为ΔX，则右侧垫铁垫片厚度应加Δxsinα，左侧垫铁垫片厚度应减Δxsinα，下部垫铁不动，轴瓦右移与此相同。当轴瓦同时需要在垂直及水平方向移动时，两侧垫铁垫片厚度的调整值应为上述两项的代数和。以上所述即为汽轮机单个轴承中心调整的步骤和方法，通过逐个轴承的调整即可完成汽轮机轴系中心的调整。
.png)
图1 轴瓦调整量与垫铁调整量的关系
1.4汽轮机轴系找中心快速算法
现代大型汽轮机轴系均由多根转子组成，调整某一转子后，必将影响相邻的联轴器圆周及张口中心结果，这样轴系中心的调整就需要不断地反复的计算，耗费了大量的人力物力及时间，也会影响大修其他工作的进行。七电公司在机组大修中探索并应用一种快速算法，取得良好成效。现以七电公司GE350MW机组为例，将快速算法简介如下，机组轴系示意图如图2。
.png)
图2七电公司GE350MW机组轴系示意图
依据相似三角形原理：张口变化量等于对应联轴器直径与同一转子两轴瓦之间的距离的比值再乘以调整瓦的调整量，而圆心差的改变量等于对应联轴器端面到1未动瓦的距离与同一转子两瓦之间的距离的比值在乘以调整瓦的调整量［2］，如此就确定了：当轴瓦调整一定数值时，联轴器的张口及圆周偏差值按照比例关系随之变化了多少，将各项数据代入公式计算形成EXCEL规律变化表格，见表2，计算过程不一一列出。
表2轴瓦移动对应相应联轴器张口、高差变化规律表
.png)
备注：表格前两行配合使用，以第2列的“#1A”、“高差”为例，意思是移动#1轴瓦对A对轮高差带来的影响，后面同此。第4行开始的表格为轴瓦移动相应数值对应各轴瓦中心偏差的改变量，单位：0.01mm。表格可根据实际需要继续延伸，便于现场计算查询使用。
同样，当转子联轴器中心数据收集后，各联轴器张口及圆周偏差对照制造厂家要求的标准需要调整的数量即已确定，将以上的公式变换形式，即可得出另外一个对应关系：为消除张口轴瓦所需要的轴瓦调整量等于需要消除的张口数值乘以同一转子两轴瓦之间的距离再除以对应联轴器直径；为消除圆周偏差所需要的轴瓦调整量等于需要调整的圆心差的数值乘以同一转子两瓦之间的距离再除以对应联轴器端面到1未动瓦的距离，如此就确定了：想要将张口及圆周偏差值消除或减少至标准范围内，对应轴瓦需要调整的数值及比例换算关系，将各项数据代入公式计算形成EXCEL规律变化表格，此表非常便于现场技术人员在调整过程的讨论、分析与决策，在发电企业以及电建公司大修工作中得到大量的实践使用，现以七电公司GE350MW机组为例，将此表列举如下，见表3，计算过程本文不一一列出。
表3消除中心偏差与轴瓦调整量对应关系表
.png)
备注：表中4-9列为比例换算关系，在第3列中输入相应需要消除的调整量，即显示出相应轴承随之需要的调整量，单位：0.01mm，按照确定的方向规定正负。
轴系中心的调整都是从整体出发去分配需要的调整量，将以上两种比例关系配合使用，利用EXCEL软件编辑公式形成轴系找中心调整数据表，使现场检修技术人员合理地分配各轴瓦的调整量，便于现场决策分析，极大地提高了大修中心数据调整中的处理效率。七电公司GE350MW机组轴系中心调整数据表见表4。
表4七电公司GE350MW机组轴系找中心调整数据表
.png)
备注：1、中心标准：A/B对轮：圆周偏差：上下方向为高中压转子比低压转子中心低0.635 mm；左右方向不大于0.058mm；端面偏差：上下方向取下开口，不大于0.025mm，左右方向不大于0.025mm。
C/D对轮：圆周偏差：不大于0.058mm；端面偏差：不大于0.025mm。2、表中消除张口及圆周的4列为对应比例关系，在前面3列中输入相关数值，后面即显示调整后数值，单位：0.01mm，按照确定规定的方向确定正负；3、表格左右方向与上下方向计算方法一致。
1.5汽轮机轴系扬度及轴封洼窝中心调整
汽轮机轴系找中心过程中的轴瓦位置调整，必然随之带来对转子扬度以及轴封洼窝中心与转子中心差值的改变，这是轴系找中心中必须兼顾考虑的两个因素，因其直接关乎机组运行期间的安全和稳定。同轴系中心调整一致，转子扬度改变以及轴封洼窝中心差值的改变同样符合相似三角形原理，随着各轴瓦位置的改变，各转子的扬度与轴封洼窝中心也随之按照比例发生变化，参考以上轴系中心调整的表格，整理出比例换算关系，可以分别形成转子扬度以及轴封洼窝中心变化对应轴瓦调整量的数据表格，列出原始数值以及调整后的汇总数据，即可一目了然地对照标准掌握两个因素的变化情况，原理一致，本文中不再针对扬度以及轴封洼窝的改变展开具体的分析与列举。这样，将这几个数据记录表格汇总成模块使用，即可快速完成汽轮机轴系中的调整。
1.6汽轮机轴系中心调整相关注意事项
1、中心数据收集时注意相关测量工器具的精度，对于内径百分表、塞块加塞尺等方式要进行检验，明确误差以防计算数据偏差太大，数据记录时视向及位置要标注清楚。
2、轴瓦调整时要注意轴瓦型式，尤其是可倾瓦，盘动转子时要注意采取措施防止转子的窜动和下轴瓦的翻转，相关轴瓦的轴颈要支正。七电公司GE350MW机组的#3轴承，每次盘动转子后，需要用千斤顶等工器具将转子位置恢复至中心位置方能进行读数。
3、转子轴系找中心中除需综合考虑扬度、轴系中心、洼窝中心外，还需要考虑各轴瓦允许的调整量，如调整#1轴承时需要考虑主油泵中心允许的调整量，调整#5、#6轴承时需要考虑发电机定子允许的移动量等，综合各项因素合理分配各轴瓦调整量确定调整方案。如七电公司在调整#1轴承的过程中，通过研磨主油泵基座方式一并降低了主油泵中心，同时更换#1-#3轴承油档为偏心形式，保证油档各部分间隙合格。
2.结论
七电公司在两台GE350MW机组检修中，探索并应用了这种将轴系中心调整、转子扬度以及轴封洼窝中心变化等几个数据表模块综合使用的快速算法，极快地完成整个汽轮机轴系中心的调整工作，为其他后续工作的开展节约了宝贵的时间。该快速算法现场操作使用简单，实地检验效果与计算结果基本一致，极大地提高了轴系找中心效率，根据不同机组形式仅需要增加部分内容即可在各类型机组轴系A修中推广应用，并可进一步优化开发，使应用效果更佳。
参考文献：
[1] 刘成良.600MW汽轮机组轴系找中心的技术探索［J］.中国新技术新产品.2012，NO.15，143
[2] 王运民.汽轮机设备检修［M］.北京：中国电力出版社.2009.90～92
作者简介：
焦远昭（1992-），男，助理工程师，毕业于东北电力大学热能与动力工程专业，主要从事汽轮机系统设备管理检修及维护工作。
论文作者:焦远昭
论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期
论文发表时间:2020/3/16
标签：轴瓦论文; 中心论文; 转子论文; 汽轮机论文; 联轴器论文; 机组论文; 偏差论文; 《基层建设》2019年第30期论文;