汽轮机转子（精选8篇）
汽轮机转子 篇1
0 引言
转子是汽轮机重要的组成部件, 由于其工作环境温度高、旋转速度快、应力集中部位较多等特点, 其寿命长短直接决定着汽轮机的寿命。汽轮机转动部件的组合体统称为转子, 它主要包括主轴、叶轮、叶片、联轴器以及安装在其轴上的零件。由于汽轮机转子结构复杂, 尺寸精度和跳动要求较高, 因此加工难度很大, 转子加工质量的好坏对汽轮机的使用性能有着直接的影响。针对汽轮机转子特点并结合相关加工经验, 经过反复的工艺研究, 可采取诸多行之有效的加工工艺方法。
1 汽轮机转子装夹方案
在汽轮机转子加工过程中, 选择正确的装夹方法是保证工件加工质量的前提, 比如:转子前、后轴颈外圆的表面粗糙度要求为Ra0.8, 形位公差 (圆柱度、垂直度等) 保持在0.01~0.02 mm范围内。转子对加工精度的要求很高, 每一尺寸都有公差带。为保证转子各处的精度要求, 须在事先确定好加工次序的前提下, 依照制造流程, 选择合理的装夹方法。
为避免定位转子时产生变形, 采取一夹一顶的定位方式, 即初始加工时, 先夹住转子的前端, 顶住汽轮机排汽端, 在花盘处车削一段基准外圆, 用以搭建中心架, 然后掉过来进行装夹, 也在汽轮机排气端车削一段用以搭建中心架的基准外圆。利用支承架支承在转子的前端, 割出转子第一轴段长度, 需留出2 mm, 重打中心孔。然后掉头进行装夹 (夹住转子前端, 顶住汽轮机排气端) , 并将支承架支承至排气端, 切割轴段长度, 并留有相同的加工余量, 重修中心孔, 待完毕后, 利用滚压工具对第一轴段和第五轴段进行滚压, 确保基准外圆的表面粗糙度为Ra0.8。滚压前需确保外圆径向跳动与椭圆度要求, 以保证加工转子时的同心度要求。按上述步骤重搭中心架, 待校准完毕后, 紧固尾架顶尖。
2 汽轮机转子叶根槽的加工工艺分析
转子通流部分是一个复杂的结构体, 在生产制造中存在着诸多难题, 进而对转子的质量造成很大的影响。
2.1 槽型结构加工工艺分析
转子通流部分转鼓级和持环挡驱动级的槽型结构大体呈倒T字形, 槽底分布着一个半圆形的垫隙槽。
1) 确定定位基准。以直槽右侧端面作为T形槽的轴向定位面, 以末级持环右侧大端面作为转子通流部分的轴向加工基准面。按照客户的不同要求, 计算出转鼓级倒T形槽的级数。T形槽尺寸长度为从转子通流部分轴向加工基准面到T形槽轴向定位面之间的距离, 粗、精车倒T形槽的各部位。
2) T形槽加工路线。依据T形槽的形状, 先用割刀加工直径8.4mm, 上公差为0、下公差为-0.1mm、槽深为14.8±0.1 mm的矩形直槽。然后利用90°正反劈刀加工横槽上部外圆直径12.5 mm, 上偏差为0.04 mm, 下偏差为0。完毕后以其为基准, 加工横槽7.5 mm, 上公差为-0.04 mm, 下公差为-0.07mm, 并进行倒角加工。最后对半圆形垫隙槽进行加工。
3) 加工刀具要求。倒T形槽加工大体分为4步, 在加工横槽过程中, 要求横槽刀必须能够放到直槽内, 并留点间隙, 在对深为2.3 mm, 上公差为0.2 mm、下公差为0的横槽进行加工时, 使用弯头割刀, 要求切削刃到刀体深度应大于2.5 mm。叶根槽底部半径为2 mm, 其横槽内侧半径为0.4 mm, 这就要求刀具有一定宽度和刀体强度。在加工横槽过程中, 通常横槽刀尺寸为5 mm, 深度为2.8 mm, 而且确保进入直槽内的刀体宽度也为5 mm, 具体尺寸如图1所示。
2.2 转子加工过程中的排屑问题
当刀具 (横槽刀或直槽刀) 正装时, 铁屑向上排出, 容易使刀具与槽子产生碰撞, 可能会崩碎刀头, 进而会损坏刀具, 同时铁屑排出中与工件产生挤压, 直接影响到工件的加工精度和表面粗糙度。被挤压的工件也会致使转子产生振动, 进而影响转子的形位误差。为阻止上述问题的产生, 转子加工过程中, 采用刀具反装、机床主轴反转、冷却液下冲等措施, 此时铁屑畅通无阻地往下排, 进而保证了工件的加工精度和表面粗糙度, 也提高了工件的加工进度。
2.3 转子本体刚性差、形位公差难以保证
转子结构特点为两头细长、直径小, 且中间通流部分外径尺寸大又长, 转子运行时转速很高使得通流部分转鼓级和叶轮槽轮的刚性变差。在对这两个位置的横槽进行加工时, 转子受到轴向串动和径向离心力的作用, 导致转子本体产生振动, 加大了刀具的切削力, 从而难以进行切削加工, 转子的形位误差难以达到图纸设计要求。
为了增强转子本体加工部位的刚性, 在转子本体加工处侧搭中心架, 具体步骤为:在加工通流部分转鼓级的倒T形槽时, 分段使用中心架, 并尽可能保证刀具位置靠近中心架, 尽量确保转子不产生振动, 从而确保了加工部位形位公差的要求。在进行试加工后, 避免了上述不利因素, 从而可以轻松地完成对工件的切削加工。
3 汽轮机转子轴颈和推力面加工工艺分析
汽轮机工作时转子转速很高, 为保证轴颈和推力面的形位公差和加工精度要求, 采用滚压方法进行加工。根据多年实践探索, 在滚压加工中积累了一些经验。
1) 滚压操作前, 确保被滚压件外圆不能有锥度和椭圆度, 表面粗糙度要求为Ra0.8以下, 并保证好加工误差要求。
2) 控制好车刀刀尖半径尺寸。在一定范围内, 车刀半径越大, 滚压时压入量越小;车刀半径越小, 滚压时压入量就越大。经过多次实践, 车刀刀尖半径尺寸在0.2~0.3 mm为最宜, 压入量在0.02~0.03 mm之间, 从而在滚压前确定出尺寸控制的公差范围。
3) 确定加工参数。在经过滚压试加工后, 控制转子转速在80~120 r/min之间, 当压入量在0.5~1 mm时, 可将工件直径压下0.01~0.03mm, 此时的进给量为0.1~0.15 mm。
按照上述加工方法, 经过滚压后的转子轴颈和推力面, 其加工精度和形位公差等均达到了设计要求。
4 结语
本文针对汽轮机转子叶根槽及轴颈和推力面的加工工艺进行分析, 转子加工采用了合理的装夹方案, 通过分析在加工过程中出现的诸多难题, 并针对这些难题提出了合理的加工方案, 从而保证了转子的加工精度和表面粗糙度要求。
参考文献
[1]曹红波, 李明超, 葛春新, 等.F级燃气轮机转子加工工艺研究[C]//2011年“天山重工杯”全国机电企业工艺年会暨第五届机械工业节能减排工艺技术研讨会论文集, 2011.
[2]杜胜宝, 周卫东, 周焕军.基于曲轴专用机床的350MW电机转子加工工艺[J].上海电机学院学报, 2011, 14 (2) :133-136.
[3]许阿萍.转子型线加工技术及关键工序分析[J].压缩机技术, 2011 (6) :33-34.
汽轮机转子 篇2
摘要：根据同步电机dq轴下的方程推导出二相静止坐标系下的方程，求出二相静止坐标下电感与交直轴电感的关系和反电势方程。提出了在二相静止坐标系下，通过反电势强滤波方式求宽范围变频状态的转子位置角的方式，详细阐述了滤波器参数设计的原则，给出了在考虑数字控制器中实现的滤波器参数设计的约束条件。该方案简单可靠，易于工程应用。通过实例仿真和实验验证了该设计方法的可行性。endprint
摘要：根据同步电机dq轴下的方程推导出二相静止坐标系下的方程，求出二相静止坐标下电感与交直轴电感的关系和反电势方程。提出了在二相静止坐标系下，通过反电势强滤波方式求宽范围变频状态的转子位置角的方式，详细阐述了滤波器参数设计的原则，给出了在考虑数字控制器中实现的滤波器参数设计的约束条件。该方案简单可靠，易于工程应用。通过实例仿真和实验验证了该设计方法的可行性。endprint
摘要：根据同步电机dq轴下的方程推导出二相静止坐标系下的方程，求出二相静止坐标下电感与交直轴电感的关系和反电势方程。提出了在二相静止坐标系下，通过反电势强滤波方式求宽范围变频状态的转子位置角的方式，详细阐述了滤波器参数设计的原则，给出了在考虑数字控制器中实现的滤波器参数设计的约束条件。该方案简单可靠，易于工程应用。通过实例仿真和实验验证了该设计方法的可行性。endprint
国产汽轮机转子防止弯曲方案 篇3
随着科学技术的进步和材料技术的发展, 汽轮机进汽的主蒸汽温度和蒸汽再热温度呈逐步升高趋势, 但随着温度的升高, 材料的力学性能有所下降, 造成转子 (尤其中压转子) 蠕性变形弯曲, 这一方面会使转子产生很大的离心力, 易引起机组振动偏大, 另一方面容易造成汽轮机动静摩擦。导致中压转子弯曲的原因如下:一是机组的材料性能不过关;二是在机组的原始设计中, 没有考虑增加冷却蒸汽系统或冷却结构, 因而使机组在运行中发生大轴弯曲, 最终导致转子永久弯曲。针对以上原因, 为防止转子 (尤其中压转子) 弯曲, 除了采用高温性能较好的材料之外, 还应采用蒸汽冷却技术和相应的冷却结构设计。本文重点介绍了4种在300MW、600MW、1000MW机组中应用的冷却结构设计方案, 以降低再热蒸汽所包围的中压缸进汽口处的叶片根部的温度和转子的温度, 提高受影响区域的叶根和转子的蠕变强度, 减少转子弯曲的可能性。
2 亚临界300MW机组冷却技术
亚临界300MW机组冷却蒸汽系统是采用美国西屋公司技术, 使调节级后的一股蒸汽反向流动通过调节级叶轮根部的平衡孔, 来冷却高压转子及蒸汽室;另一股蒸汽通过高压平衡环汽封漏进高压外缸和高压内缸的夹层, 来冷却高压进汽部分及高压内缸外壁;然后经过冷却蒸汽管进入中压进汽平衡环第一道汽封的后部, 与另一股漏进中压进汽平衡环汽封蒸汽汇合, 漏进中压第一级冷却中压转子, 中压内缸与中压外缸的夹层中有来自中压5级后的冷却蒸汽来冷却中压外缸内壁和内缸外壁。
3 亚临界600MW机组冷却技术
亚临界600MW机组冷却蒸汽系统是在高中压分缸的基础上, 为降低中压进汽区域的温度, 由来自高压排汽来的冷却蒸汽, 通过冷却蒸汽管道进入中压部分, 利用中压叶轮与正反向纵树型叶根的预留间隙流动, 来冷却中压第1级叶根, 从而达到防止中压转子弯曲的目的。
4 600MW超临界、超超临界机组蒸汽冷却
600MW超临界、超超临界机组冷却蒸汽系统是在三菱公司高中压合缸结构基础上, 由来自调节后的节流蒸汽为高中压转子中压进汽部分进行冷却, 冷却蒸汽覆盖在高中压转子中压部分的表面, 使得高温再热蒸汽不会接触转子。高中压缸采用双层缸, 高压缸的低温蒸汽有一部分直接通过内缸和外缸的夹层, 进入中压进汽口, 以降低内外缸的温差及压差, 从而冷却中压第1级叶根, 有效防止了中压进汽区域由于鼓风导致的温度升高, 既消除了转子发生大轴弯曲的可能, 又可以延长转子的设计寿命。
5 1 000MW超超临界机组蒸汽冷却
1 000MW超超临界机组冷却蒸汽系统是在东芝公司高中压分缸结构基础上, 为降低中压进汽部分前几级的温度, 设计了中压转子冷却蒸汽系统, 来自高压排汽的冷却蒸汽, 通过冷却蒸汽管道进入中压部分, 利用中压转子前两级叶轮与菌型叶根的预留间隙流动来冷却中压转子前2级叶根, 有效防止了中压进汽区域由于鼓风导致的温度升高, 消除了转子发生大轴弯曲的可能, 达到防止中压转子弯曲的目的, 如图1所示。
6 结语
以上4种方案在国产300MW、600MW、1 000MW汽轮机机组中应用广泛, 降低了转子发生大轴弯曲的可能性, 为机组安全运行和延长转子寿命提供了保证。同时, 还应注意在运行过程中确保操作准确无误, 这不仅是防止转子弯曲的关键, 而且可以及时发现其他原因造成的转子弯曲, 避免事故的进一步恶化。
摘要：汽轮机组转子弯曲将严重影响机组运行安全和转子的使用寿命。针对此问题, 介绍了4种在300MW、600MW、1 000MW机组中广泛使用的防止转子弯曲技术方案, 着重指出防止汽轮机转子弯曲的重要性。
关键词：汽轮机,转子,弯曲
参考文献
[1]王仲奇, 秦仁.透平机械原理[M].北京:机械工业出版社, 1988.
[2]靳智平.电厂汽轮机原理及系统[M].北京:中国电力出版社, 2006.
[3]肖高绘, 葛庆, 蒋浦宁, 等.600MW超临界机组高中压转子弯曲的动平衡修复[J].热力透平, 2009 (12) :259-262.
某汽轮机转子动力学分析 篇4
随着现代工业的发展, 汽轮机的发展非常迅速, 转速越来越快, 效率也得到很大的提高。 当汽轮机在运转时, 转子系统常常会因为发生振动而产生噪声, 使转子的工作效率降低, 甚至发生失稳, 引发安全事故[1], 因此在汽轮机的设计之前, 对转子动力学进行分析研究, 就具有重要的理论意义和实用价值[2]。
应用ANSYS有限元分析软件对某汽轮机转子-轴承系统进行了动力学分析, 包括模态分析、临界转速计算以及不平衡响应分析。验证了其在设计上的合理性。
1 分析方法
转子动力学以转子横向振动为主要研究对象, 对旋转机械转子系统的动力学特性进行研究。 主要的求解方法有传递矩阵法和有限元法。 本文采用有限元方法进行分析。
转子的动力平衡方程[2]为:
式中:[M]—质量矩阵, [G]—陀螺阻尼项, [C]—阻尼矩阵, [K]—结构刚度矩阵, {}—加速度向量, {}—速度向量, {U }—位移向量。
2 转子动力学分析
2.1 计算模型
某汽轮机转子-轴承系统由主轴、叶轮和轴承组成, 根据转子-轴承系统之间的关系, 并按照质心不变原则, 对其进行简化, 将主轴、叶轮、叶片简化为阶梯转轴、圆盘和支承[3]。 将主轴模拟成三维梁单元 ( BEAM188) , 叶轮模拟成质量单元 ( MASS21) , 轴承模拟成二维弹簧-阻尼单元 ( COMBI214) 。 有限元模型图见图1。
2.2 模态分析
模态分析的主要内容是研究结构或机器部件的振动特性, 得到其固有频率和振型。 在转子-轴承系统中, 对模态进行计算, 可以使设计者清晰地认识到该结构的振动特性, 加以利用或控制。 由于该模型弹簧单元具有阻尼, 故对有限元模型进行模态分析时, 选用QR阻尼法[4]进行求解。 由于转子系统中叶轮转动会产生陀螺力矩, 使得转子的固有频率在数值上与不计这种力矩影响时的不同。表1 给出了六种不同转速下转子前六阶的固有频率值。 图2~图4 给出了转速为0 时前三阶弯曲振型图。
由表1 可知, 考虑陀螺力矩影响的计算结果表明当转子做正进动时, 转子固有频率随转速的增大而增大;当转子做反进动时, 转子固有频率随转速的减小而减小。
2.3 临界转速计算
汽轮机转子-轴承结构比较复杂, 可能由于安装条件改变、设计制造误差或大修后安装不当等原因的影响, 在运行的过程中难免会存在着不平衡量, 产生离心力的作用, 导致汽轮机转子-轴承系统在运行的过程中发生振动, 转子的振幅随转速的增大而增大, 到某一转速时振幅达到最大值, 超过这一转速后振幅随转速增大逐渐减少, 且稳定于某一范围内, 转子振幅最大时的转速称为转子的临界转速。 一般在计算转子系统的临界转速时, 通常只需要考虑正进动时的临界转速。 对转子系统进行临界转速的分析是转子动力学很重要的部分, 临界转速的求解可以使设计人员有效地规避工作转速与临界转速相差过近的风险, 避免共振, 提高工作的稳定性。 坎贝尔图 ( campbell diagram) , 是ANSYS计算临界转速时, 很直观的图形。 其横轴是转子的转速, 纵轴是转子的固有频率。进动频率曲线和等转速线交点对应的转速即为临界转速。 转子-轴承系统的坎贝尔图见图5。
由坎贝尔图可以得到某汽轮机转子-轴承系统的一阶临界转速为2066.7rpm, 二阶临界转速为9066.6rpm, 转子的额定工作转速为2991rpm, 高于一阶临界转速, 小于二阶临界转速, 故转子-轴承系统是柔性转子, 其相对于一阶、二阶临界转速的裕度都大于30%, 满足文献[5]关于转速偏离临界转速裕度的要求。转子-轴承系统的临界转速设计合理。
2.4 不平衡响应分析
不平衡响应分析是转子动力学分析中与临界转速计算同等重要的基本任务。 不平衡响应分析也可以用来确定系统的临界转速, 但是进行不平衡响应分析的一般目的是用来求解当转子系统中存在不平衡量的作用时, 转子-轴承系统的振幅随转速变化的规律。按最不利的情况考虑, 计算了在转子中部施加一不平衡量作为激励载荷时, 两个特征位置 ( 分别在前后轴承位置) 的不平衡响应。图6 为计算所得的不平衡响应曲线。
从曲线可以看出, 振幅与转速呈抛物线关系, 基于转速和频率的关系n=60*f, 其中n为转速 ( rpm) , f为频率 ( Hz) , 不平衡量引起的最大振幅所对应的频率与模态分析所得到的固有频率是一致的, 均在34.44HZ左右, 且与不平衡量大小无关; 通过不平衡分析可以得到转子-轴承系统在工作转速范围内的最大响应值, 在额定工作转速范围内, 转子的动态响应较小, 最大变形为0.038mm, 可为转子-轴承系统安全运行提供实时监测的依据。
3 结论
( 1) 对某汽轮机转子-轴承系统进行模态分析得到不同转速下对应的频率振型图, 了解了转子-轴承系统的振动情况, 为转子-轴承系统结构的设计提供了重要的理论依据。
( 2) 转子动力学分析得到了转子-轴承系统的坎贝尔图, 进而得到了转子-轴承系统前两阶正进动临界转速, 通过与额定工作转速进行比较分析, 结果满足设计要求, 说明结构设计合理。
( 3) 通过不平衡响应分析得到振幅与转速呈抛物线关系, 不平衡量引起的最大振幅所对应的频率与模态分析所得到的固有频率是一致的, 且与不平衡量大小无关。通过稳态不平衡分析可以得到转子-轴承系统在工作转速范围内的最大响应值, 可为转子-轴承系统安全运行提供实时监测的依据。
参考文献
[1]钟一谔, 何衍宗, 王正, 李方泽.转子动力学[M].北京:清华大学出版社, 1987.ZHONG Yi-e, HE Yan-zong, WANG Zheng, LI Fang-ze.Rotor dynamic analysis[M].Beijing:Tsinghua university Press, 1987.
[2]曾攀.有限元分析及应用[M].北京:清华大学出版社, 2004.Zeng Pan.Finite element analysis and application[M].Beijing:Tsinghua university Press, 2004.
[3]曾嫣, 樊久铭, 姚大坤.汽轮机转子动力学建模[J].电站系统工程, 2007, 23 (4) :27-28.Zeng Yan, Pan Jiu-ming, Yao Da-kun.Modeling on dynamics of Turbine rotor[J].Power station systems engineering, 2007, 23 (4) :27-28.
[4]包陈, 王呼佳.ANSYS工程分析进阶实例[M].北京:中国水利水电出版社, 2009.Bao Chen, Wang Hu-jia.ANSYS advanced example of engineering analysis[M].Beijing:China Water Conservancy and Hydropower Press, 2009.
汽轮机中压转子弯曲治理方案介绍 篇5
目前在我国运行的俄制机组普遍存在中压转子易弯曲现象, 一方面使转子重心与旋转中心分离而产生很大的离心力, 从而使机组发生振动, 另一方面容易使汽轮机动静部分之间的径向间隙减小, 导致动静摩擦。造成中压转子弯曲的原因如下:一是原机组的材料性能不过关、在机组的原始设计中, 没有考虑增加冷却蒸汽系统或冷却结构, 因而导致机组在运行中发生大轴弯曲。二是当机组运行时, 部分蒸汽在经过中压正、反向第一级后, 直接进入到导流环与中压转子形成的腔室中, 高温蒸汽直接与进汽导流环相接触, 使得导流环与中压转子间的腔室蒸汽温度升高, 导致该处运行时的温度高于中压进汽温度, 大大超出了原机组材料允许的蠕变强度, 发生转子弯曲, 甚至导致转子永久弯曲。针对以上原因, 本文提出了以下3种改进方案。
2 中压切向涡流冷却技术
如图1所示, 中压切向冷却方式是在中压进汽导流环上双侧各开8个切向孔 (取冷却孔的通流量为再热蒸汽量的2%) , 再热蒸汽进入这些切向孔后形成高速切向流动, 热能转化为动能后, 温度下降, 可起到冷却中压转子的作用。
本方案计算采用ANSYSICEM CFD进行网格划分, 用ANSYS CFX进行迭代求解。由于结构具有对称性, 取结构的1/8进行建模、网格划分及数值计算。
具体边界条件如图2所示, 其他壁面为默认的无滑移壁面。其边界设置及参数如表1、表2所示, 计算结果如图3~图5所示。
通过分析图3~图5, 我们可以看到蒸汽在冷却孔中速度增大, 压力降低, 温度降低, 以较低温度吹拂转子表面。这种方法结构简单, 且冷却效果良好, 蒸汽损失较小, 对机组效率影响小。
3 冷却抽汽方法
如图6所示, 在中压缸上镶套钢管, 将中压第1级喷嘴后的蒸汽引至内外缸夹层, 采用下部管螺纹连接, 并与中压进汽分流环焊牢, 上部碟片密封, 以保证密封性及膨胀的要求。此方法可减少鼓风, 从而降低中压转子温度。这种方法使得部分蒸汽在正反向前三级不做功, 有部分损失。
经核算此方案转子的表面温度为515.7℃, 比改造前理论值低4.7℃。
4 蒸汽冷却
蒸汽冷却方法是采用温度较低的外界汽源蒸汽, 冷却蒸汽来自高压调节级后的节流蒸汽, 通过冷却蒸汽管进入中压汽轮机, 来冷却汽轮机中压转子高温部分以及正反向第一级叶轮, 降低中压转子中间位置的工作温度。冷却蒸汽管上要安装节流孔板、电磁阀以及温度测点, 以便随时检测并控制冷却蒸汽的温度和流量。
但为了使转子充分冷却, 又不会明显降低机组的经济性, 所以冷却蒸汽流量的选取原则是不能使冷却蒸汽进入再热蒸汽流场的流速过大, 冷却蒸汽温度的选取原则是避免出现过大的温度梯度。因此蒸汽冷却的缺点是结构复杂, 现场安装麻烦, 对汽源的选择、冷却蒸汽温度和流量的控制比较严格。
5 结语
通过以上3种方案的比较, 同时由于转子材料性能的提高, 中压切向冷却方式为俄制机组中压转子弯曲治理实施最为简单、效果最好的方案。当今国内俄制汽轮机组普遍存在的中压转子弯曲, 是电厂运作中的一大隐患, 电厂应给予特别重视, 积极处理。
参考文献
[1]王仲奇, 秦仁.透平机械原理[M].北京:机械工业出版社, 1988.
[2]靳智平.电厂汽轮机原理及系统[M].北京:中国电力出版社, 2006.
[3]肖高绘, 葛庆, 蒋浦宁, 李道云.600MW超临界机组高中压转子弯曲的动平衡修复[J].热力透平, 2009 (12) :259-262.
[4]王涛.防止汽轮机组转子弯曲的技术措施[J].江西电力职业技术学院学报, 2007 (6) :22-23.
[5]何国安, 张礼强, 张学延, 等.国产600MW汽轮机高中压转子弯曲的动平衡策略[J].热力透平, 2011 (12) :274-277.
汽轮机发电机转子的安装浅述 篇6
确保铁芯的硅钢片, 和转子的护环、联轴器和轴颈等关键部位不受任何损伤。在任何时候都必须保持护环干燥, 以防止发生应力腐蚀。
为此推荐在工作之前参阅有关安装图纸以及随机拆装工具示意图及其使用说明, 并按照发电机说明书附录或者用户自备工具表准备好工具。总之, 在给汽轮机安装发电机转子之前, 要做好充分的准备工作。
2 汽轮发电机转子安装注意事项
2.1 安装方法可以参照示意图等已有的图纸工具, 检修时要抽出转子只需反其顺序操作就可以完成, 但在安置工具时, 由于气隙小, 一定要注意防止损伤铁芯;对水氢氢型300MW转子还要注意防止损伤转子动风叶片, 因为动风叶片是装在转子上与转子一起出厂, 一起插入定子的内膛的。
2.2 在水氢氢型600MW的定子内圆的六分之五圆周上沿轴向设有10道风区隔圈。穿装转子时千万不要损伤它们。万一发现它们遭受伤残或者松动时, 必须认真消缺, 不留后患。此外, 在穿装转子前必须临时拆下汽端的动风页以求万无一失的安全性。
2.3 安装转子的指挥员应该关心汽端, 密切监视进展情况, 熟练地、果断地进行指挥。其助理员应该在励端监视励端的情况、协助指挥员工作。
2.4 固定弧形滑板四角的尼龙绳索不得接触铁芯的齿部。
2.5 不得将钢丝绳挂在轴颈上或护环上起吊转子, 挂绳的或顶起的部位上应有安全可靠的保护垫板, 如6毫米的软铜板等。
2.6 起吊时转子磁极面中心线必须垂直于地面, 并核实转子处于平衡状态。
3 安装汽轮发电机转子的准备工作
3.1 如果定子机座单独做过气密试验, 则要先排放掉机座内气体以确保安全。再拆掉两个上半端盖。如定子机座不单独做气密试验, 则应该把两端的两个半端盖先就位。对于水氢氢600MW级发电机则应该在两端下半端盖就位前先装由左右两片组成的下半内端盖, 并在汽端装好位于其垂直合缝面上大孔的盖板, 在励端相对应孔上的法兰, 然后装好汽端下半端盖。一般应该在机座励端或环端的端壁上方, 先装上两只吊攀T5G, 在该端的下半端盖的水平结合面上装好两只吊攀T6A, 利用5吨手动葫芦及钢丝绳将励端或环端的下半端盖下降500毫米左右, 在端盖与机座之间用硬木垫块隔开。对600MW级, 别忘了在该端绕组的可调绑环上临时拆下气隙挡风板的内环, 并保存好。
3.2 合适各类随机工具T6B、T6C、T6D、T6E、T6F、T6H、T3无锈、无毛刺、无尖角、无突出、无损伤、无松弛、清洁光滑, 处于随时可以使用的良好状态。
3.3 核实用户自备工具表中的液压千斤顶、6毫米厚软铜板、6.5高强度尼龙绳和硬木垫块CT1及CT2。
3.4 核实定子机座、铁芯、定子绕组及绕组连接线均清洁、无异物、无损伤, 下半端盖内的轴承、密封油进出油管路清洁无异物。
3.5 用橡皮板覆盖两端定子绕组端部地面120度范围内, 从边端铁芯到绕组边端, 保护了约三分之一面积的区域。再将铁芯保护板T6L在6.5尼龙绳索引下敷设在铁芯内膛的底面, 其橡胶面应向下接触铁芯。
3.6 先将弧形滑板T6B加热, 再其滑动内表面上均匀地薄薄的溶化一层石蜡。待冷却后放在铁芯内的T6L之上。注意:一般润滑脂大多不是是绝缘体, 待用要慎重, 以免污染定子绝缘系统。就位后T6B的两端都不得越过两端铁芯贴片段的边缘, T6B的两侧遍应该位于铁芯的嵌线槽空间, 不得放在齿区, 必要时予以修配。
3.7 用6.5高强度尼龙绳将T6B的四角通过花兰螺丝固定在基座上, 要注意尼龙绳不得接触铁芯的齿区, 以免损伤铁芯。
3.8 用干净的氯丁橡胶垫片保护轴颈将轴颈托架T6C装夹在汽端轴颈上, T6C的圆弧凸面应该向下, 其中心线应该与转子磁极中心线处于垂直时相一致。
3.9 在汽端联轴器端面的底部装上吊攀T6D, 应该找正使其位于垂直的转子磁极中心线上 (供固定牵引钢丝绳之用, 但要保护好接触表面) 。
3.10 在转子励端联轴器端面上装好转子托架T6H, 其底部朝下, 其底面则垂直与转子磁极中心线。
3.11 在机座靠近励端的左右两侧吊攀上用钢丝绳各挂上一个手动葫芦放在近机座端水平中心线处 (用户自备) 以备最后阶段供轴向牵引转子之用。
4 安装汽轮发电机转子
4.1 用电站行车将转子的汽端送入发电机定子的励端, 在指挥员的指挥下, 缓慢地向汽端移动, 助理员则监视轴颈托架T6C, 使其妥善地落在滑板T6B上。沿着滑板将转子推向汽端直到电站行车上的钢丝绳离机座端面约25毫米处停止前进。
4.2 将励端托架T6H通过硬木垫块 (自制工具CT2) 搁在方箱上用垫片将转子找水平。取下转子上的钢丝绳及保护垫片。
4.3 在汽端联轴器的吊攀T6D上接上轴向牵引钢丝绳, 核实此绳已经与转子垂直中心线找正。
注意:如牵引转子时发现转子有滚动的倾向, 必须立即停止前进, 这滚动意味着托板或轴颈托架的轴线未对中, 或牵引方向和转子磁极中心线不一致。必须立即消缺, 否则转子将滚翻, 后果十分严重。
4.4 在行车及轴向牵引装置之间协调转子进程缓慢朝汽端靠近, 在适当的时机提升励端转子, 将第一块托板T6E垫放在转子大齿下距离汽端护环边缘约76毫米处, 再将奖转子的励端使转子刚好能压住托板带着它一起前进。
4.5 待托架T6C接近滑板T6B的边缘时, 稍稍下降转子励端使得气短转子的重量转移到托板T6E上, 待T6C移出滑板T6B并越过定子线圈端部时, 将T6C转过180度, 以避开汽端下半端盖内腔。
4.6 当汽端联轴器进入机座边端而轴向牵引不能继续进行时则需在汽端拆掉轴向牵引装置, 包括转子上的牵引工具T6D;在励端将端壁上足有两侧的两个手动葫芦, 用钢丝绳接到励端托架T6H上。
4.7 用电站行车及励端的轴向牵引装置继续把转子推向汽端。两个手动葫芦必须保持同步, 使得转子与铁芯内膛保持平行。待汽端联轴器端面达到CG尺寸时停止移动。
注意:CG尺寸出厂时已经打印在汽端机座端面的9:00点钟的位置。
4.8 对于气隙较小、不容易取出托块T6E的水氢氢发电机, 必须待汽端联轴器穿出几座外壁, 而在励端护环内侧距弧形滑板T6B约620毫米时用另一台吊车钢丝绳吊住联轴器的套筒, 但不得碰上汽端机座外壁, 提升转子汽端, 将转子重量转移到钢丝绳上, 拆掉励端两侧手动葫芦;再提升转子的励端以便用索绳从励端拉出托板T6E。注意不得将转子碰到铁芯, 然后放低转子励端, 是转自处于水平状态。
4.9 拆掉励端的轴向牵引装置, 提升转子的励端使得第二块托板T6E刚好能塞进气隙放在距离励端护环内端约76毫米处, 将转子落在第二块托板上。
4.10 拆除转子的轴颈托架T6C, 并提升转子的汽端约13毫米。
4.11 在汽端下半端盖上装好发电机轴承拆装工具T3及自备工具液压千斤顶, 在千斤顶与轴颈之间垫上6毫米厚的铜板, 并升起两个千斤顶螺栓, 夹住铜垫板。
4.12 将转子励端搁在转子托架T6H上, 而后安装汽端的下半轴承座及下半轴瓦。然后拆下汽端的轴承拆装工具T3, 用行车吊起转子的励端拆去T6H转子托架下的垫块CT2。
4.13 升起液压千斤顶使得刚好能取出第一块汽端托板T6E, 再降下转子的汽端, 通过铜垫板搁在工具T3的两个千斤顶螺杆上。此时转子在励端则搁在第二块托板T6E上。
4.14 用行车提升励端转轴, 以抽出滑板T6B及保护板。
4.15 安装汽端的下半轴承座及下半轴瓦, 然后拆下装在汽端上的轴承拆装工具T3。
4.16 将励端转子搁在转子托架T6H和方箱上, 安装复励端下半端盖、下半轴承座及下半轴瓦后载拆除转子托架。
至此, 转子安装完毕。
结束语
本文详细介绍了汽轮发电机转子安装的步骤, 在步骤中省略的部分可以参加文献[1]和[2]中的安装工艺的详细说明以及附图。
摘要：汽轮机发电机转子安装是一个十分重要的安装工序, 在操作过程中必须非常谨慎。针对转子安装过程中容易出现的问题, 对转子安装前的准备工作以及转子安装时需要注意的问题作以详细介绍, 更加详尽的内容可参见文献。
关键词：汽轮机,发电机转子,安装
参考文献
[1]汽轮机设各检修技术[M].北京:水利电力出版社.
汽轮机全实缸无转子测通流 篇7
汽轮机传统的测通流的方法为压铅丝、压胶布等。压铅丝和压胶布的测量方法一样, 都是汽缸及其内部的静子部件下半装配完成后, 在汽封圈上布置好铅丝或胶布, 落入转子, 然后将转子吊走, 测量铅丝或胶布的厚度来确定转子间隙。也就是说在汽轮机装配中, 需要对汽轮机的静止部分 (汽缸及静叶片等) 与转动部分 (转子及动叶片) 进行实际装配, 进而检查通流装配间隙。
1 传统方法存在的缺点
由于压铅丝必须动静部套全部装配完成后进行总装, 测量间隙, 这就要求转子与静子必须在全部完成加工状态后装配。制造厂转子生产周期要大于静子部套的生产周期, 而现场静子部套的安装要早于转子部套, 这就使得装配和发货时间都受转子生产状态制约, 到现场后转子闲置时间要长于静子时间, 从生产到现场安装的整个周期被拉长。此外, 装配过程中吊装转子最为复杂困难, 其准备时间长, 对起吊安全性要求高, 并且在此期间完全无法进行其他的生产作业, 占用场地、吊车时间长。而调整过程决定了不论厂内还是现场均需要进行多次实际装配, 这就使得整个装配过程更加复杂困难, 周期更长。
对于大型机组, 由于静子部件大, 汽缸半实缸和全实缸时挠度变化大, 用压铅丝和压胶布的方法不论是半实缸测量还是全实缸测量均无法测量出间隙的真实值, 数据仅能作为参考, 并且汽缸越大, 偏差越大。
铅丝为金属, 虽然很软, 但是被压扁后还是会有少量回弹, 测量值不准确。
2 全实缸无转子测通流方法简介
汽轮机全实缸无转子测通流方法用于厂内安装时测量汽轮机装配过程中径向及轴向尺寸。分别测量转子和静子, 再进行间隙的计算。
对于轴向, 以设计规定的动静轴向对中基准位置为基准, 即静子部件基准为调端第一级隔板出汽测, 转子部件基准为第一级动叶进汽侧。通过动静测量数据做差得到测量间隙。电厂安装时严格保证动静基准间距离的公差, 以便计算和电厂安装均基准不变, 确保轴向间隙厂内安装和现场安装的一致性。对于轴向间隙, 间隙大, 受汽缸挠度的影响极小, 并且不受径向通流处理的影响, 一般仅进行一次测量即可满足要求。
对于径向, 转子基准为转子中心;低压静子基准为电、调两侧末级隔板半环外圆面拟合的中心线, 高压静子基准为高压缸电、调两端端汽封安装位置内径拟合的中心线。分别测量动静数据, 然后二者进行做差得到径向间隙。在TCCS第一次测量后确定并固化各静部件相对位置, 以此来确保厂内安装与现场安装的径向间隙值一致。测量分为两个阶段, 首次组装后进行第一阶段测量为初步测量, 是为了对汽轮机各内部进行找正, 配准各部套的径向销和支撑键来固化静部件的相对位置, 并根据计算间隙对超差的汽封圈进行处理, 方法同传统处理通流方式一样, 直到满足间隙要求为止。
测量系统由API激光跟踪仪、跟踪仪导轨、小车、传动装置、控制台及测量靶球及测量工装构成。激光跟踪仪固定在小车上, 靶球固定在测量位置, 小车可以沿导轨滑动, 传动装置提供动力。测量时激光跟踪仪可以自动捕捉测量靶球, 输出数据。控制台可以根据需要控制小车的急停、暂停、匀速、加速、减速、复位等运动状态。
3 优点分析及总结
静子部套具备总装条件后, 无需等待转子, 可以先进行静止部套的测量, 测量完成后发货到电厂进行装配。而转子部套在现场吊装转子前到达即可满足安装周期。这样时间可以统筹安排, 避免部套的生产、运输和现场安装的集中进行, 减少了场地占用和集中安装带来的经济成本, 缩短了整体机组的装配周期, 节省了时间成本。
普通测量方法使用铅丝和普通的千分尺, 测量精度有限。本测量方法直接采用激光仪器, 测量精度远远高于普通千分尺, 并且消除了人眼目视测量的误差。
本方法测量的静部件处于全实缸状态, 测量结果不受半实缸状态的影响。而转子部件本身刚性好, 对间隙的测量没影响, 无需担心由于汽缸挠度导致的测量间隙不准。
由上述可知, 使用全实缸无转子测通流方法后, 缩短了汽轮机发货到安装的周期, 减少了测量误差, 测量值准确。
摘要：全实缸测通流采用激光跟踪仪及配套的工具工装进行轴向和径向尺寸的的测量, 然后进行轴向和径向间隙计算。解决了大型汽轮机变形大导致的间隙测量偏差大, 发货和总装受整个通流部套制约的难题。
汽轮机转子 篇8
近年来, 随着国家经济技术的飞速发展, 各地方电厂装机周期非常短, 因此对电力设备制造厂的供货周期要求严格;目前汽轮机转子供料紧张, 经常与静子部分制造不能同步。因此要求实现将转子直接发送至电厂后现场装配。现以60万机组低压缸为例, 对静子内部套轴向通流进行测量、修配工艺方法进行说明介绍。
2 测量方法
2.1 轴向水平方向测量要求
(1) 平尺端面与隔板下半水平中分面平齐, 测量平尺与基准平尺必须用螺钉与接合面顶死无间隙 (塞尺检测间隙) 。
(2) 测量点在平尺与隔板两侧的接合面附近, 每个测量面需要测量4次并记录。
(3) 将基准平尺固定在低压反向第一级隔板出汽侧处, 并测量出该基准平尺与测量平尺的实际厚度并记录。
2.2 低压部套径向通流的测量
(1) 低压1#内缸部套的找中
在预装台调整假轴与1#内缸同心, 要求a、b、c三点一致, 允差0.05mm, 在反向第五级隔板出汽侧测量, 见图1。通过修磨垫片调整各部套与假轴同心。
(2) 低压1#内缸在2#内缸的就位
在预装台调整假轴与2#内缸同心, 要求a、b、c三点一致, 允差0.05mm。在正向第六级隔板出汽侧测量, 见图1。通过修磨垫片调整1#内缸与假轴同心, 要求a、b、c三点一致, 允差0.05mm, 在正反向第五级隔板出汽侧测量, 见图1。同时确定1#内缸与2#内缸轴向位置, 通过测量1#内缸第五级隔板内环出汽侧与2#内缸第六隔板内环进汽侧的距离, 测量左、右两点, 允差0.10mm。
(3) 2#内缸在低压外缸的就位
2#内缸在低压外缸内初步就位, 通过修磨垫片调整中心, 见图1;确定2#内缸在低压外缸的轴向位置, 测量左、右两点允差0.5。通过修磨垫片调整中心即a=b, c= (a+b) /2+0.13。
(4) 径向通流的测量
在无转子状态下, 通过测量假轴到各级隔板 (套) 内孔左右及上下值, 按以下公式计算B值即为通流值:
B=A+ (d/2) -D/2-H
A-假轴外圆到各级隔板内孔距离;B-通流值;d-假轴直径;D-转子直径;H-隔板 (套) 内孔到汽封齿高度。
2.3 低压电端、调端轴向通流的测量
电端、调端测量记录轴向通流尺寸时都要将基准平尺的厚度计算在内。将作为基准的平尺用顶丝固定在低压调端第一级隔板下半出汽侧, 作为测量基准。
电端、调端各级隔板轴向数据的测量与记录:
测量正反向第二级隔板进汽侧FC2′尺寸时, 测量基准平尺与第二级隔板进汽侧的开档尺寸并记录。测量正反向第二级隔板出汽侧BC2′尺寸时, 将测量平尺固定在第二级隔板下半出汽侧后, 测量基准平尺与该测量平尺的开档尺寸并记录。
在正反向第三级隔板进汽侧FC3′尺寸测量时, 将测量平尺固定在第三级隔板下半进汽侧, 测量基准平尺与测量平尺的开档尺寸, 该开档尺寸要将测量平尺的厚度考虑在内。在正反向第三级隔板出汽侧BC3′尺寸测量时, 将测量平尺固定在第三级隔板下半出汽侧, 测量基准平尺与测量平尺的开档尺寸, 测量平尺厚度尺寸不计算在内。
在正反向第四、五、六、七级隔板进出汽侧尺寸测量时, 按照与正反向第三级相同的方法进行测量, 测量所得到的数据填入表1中相应位置。但应注意, 第六、七级隔板测量时平尺一定要与隔板接触面紧密贴合无间隙, 否则误差将变大。
3 数据整理分析与计算
整理测量结果并记录入表1中, 计算各测量结果的平均值, 平均值通过取左、右两数相加除以2得到。
将各级隔板测量结果与理论数据对照, 各级隔板轴向尺寸测量值的平均值与名义值的差减去公差值即为应处理量。对于各级隔板的出汽边的测量值如果比名义值大, 则隔板需要处理, 但如果小则隔板不需要处理。而对于各级隔板进汽边的测量值比名义值大, 则隔板不需要处理;如果小则需要处理隔板, 具体处理数据视测量结果决定。
对不同型号300MW、600MW机组有不同级数及通流数值, 因此具体执行时应以所装机组的低压通流图来算得名义值。
4 结论
通过以上方法的数值测量, 与以往有汽轮机转子测通流数据进行比较, 完全符合设计要求。自2006年以来已有多台机组实现了转子现场装配, 在实际应用中, 效果良好, 满足了设计及使用要求。作为一项技术创新, 极大地提高了生产效率, 对今后高压机组无转子装配起到借鉴作用。
摘要：汽轮机供货周期短, 汽轮机转子与静子部分的制造周期不同步, 需要将转子直接发运至电厂后装配。为此, 文中以60万机组低压缸为例, 介绍了在无转子的情况下, 对静子内部套轴向通流进行测量、修配的工艺方法。