第8章 汽轮机的厂内总装与现场安装

动平衡试验按照被平衡转子的性质，可分为刚性转 子动平衡试验和挠性转子动平衡试验二种。一般我们 认为转子的工作转速低于第一阶临界转速30％的转子 称为刚性转子。而工作转速高于第一阶临界转速的转 子通称为挠性转子。 刚性转子的动平衡试验一般是在低速动平衡机上完 成。平衡转速一般选用400-600r／min左右，主要是 消除转子上不平衡质量产生的离心力及力偶对转子的 影响。 挠性转子的动平衡试验是在真空室内高速动平衡机 上完成的。挠性转子是通过测量转子的轴承振动或轴 振动来求得相对应的原始不平衡量的大小及其分布规 律。通常采用振型分离法和影响系数平衡法来进行动 平衡试验的。
第8章 汽轮机的厂内 总装与现场安装
本章讲述以下几个问题：
8.1 汽轮机转子的装配和平衡 8.2 汽轮机的厂内总装工艺 8.3 汽轮机的现场安装
8.1 汽轮机转子的装配和平衡
8.1.1 汽轮机转子动叶的装配工艺 8.1.2 套装式转子叶轮装配 8.1.3 汽轮机转子的动平衡试验 8.1.4 汽轮机转子装配工艺主要流程 8.1.5 主要安装设备、工装及检测工具
(1) T形叶根动叶片的装配工艺
①T形叶根或双T形叶根与轮槽的配合靠加工保 证，在安装时不需钳工修配就能满足图纸要求；
②从轮槽锁口（如图8-2所示）内试装动叶片， 用红丹粉检查叶根之间及叶根与轮槽间的接触 情况，接触面积要求大于总接触面积的70％， 接触不好的需研磨，最终应达到装配要求（如 图8-3所示）；
（二）动叶片的安装方法 叶轮的旋转方向：从叶片进汽侧向出汽侧看， 顺时针旋转的叶轮为正向；逆时针旋转的叶轮 为反向。叶片的方向必须与叶轮的旋转方向一 致。 动叶装配方法主要分为以下四种类型： 第一种类型：叶轮轮缘上设有末叶窗口， 叶片从窗口径向装入轮槽内并推到预定的位置。 如倒T形叶根、外包倒T形叶根、双倒T形叶根 和外包双倒T形叶根叶片的安装。
第二种类型：叶轮的轮缘上没有末叶窗口， 叶片直接从径向插入轮槽上的任何位置。如双 叉形叶根、三叉形叶根、四叉形叶根、多叉等 强度叉形叶根和齿形叶根的叶片安装。 第三种类型：叶轮的轮缘上没有末叶窗口， 叶片从轴向直接装入轮槽内。该类叶片装配须 考虑叶轮间的开档尺寸。如枞树形叶根的叶片 安装。 第四种类型：同第三种类型基本相同，但其 安装方法同围带有关。如整体围带叶片装配和 整体互锁围带叶片装配。
2. 套装式转子叶轮轴向尺寸的控制
叶轮在主轴上的轴向位 置直接影响到汽轮机转子 与静体间的轴向间隙，保 持转子与静体间轴向间隙 的准确性是关系到机组安 全运行和提高经济性的一 个重要因素。套装式转子 各叶轮在主轴上的轴向位 置必须在转子套装时加以 保证。
3. 叶轮的套装工艺 套装式转于是依靠轮孔与主轴之间的过盈量 用热套方法将叶轮紧固于主轴上。转子装配可 以先装好叶片，后红套叶轮。也可以先套好叶 轮，然后再装叶片。 叶轮套装过程： 1）准备工作 2）加热 加热时要求匀速升温，轮面温度均匀，以防 止叶轮变形。一般常用的加热方法有以下几种： 喷灯加热、煤气火圈加热、沸水加热、电感应 加热和气炉电炉加热等。
(5) 对于汽道高度大于250mm的动叶，或 汽道高度大于150mm且汽机转速大于3000 转/分时，动叶的装配应按其重量矩合理分 配。 (6) 动叶的安装数量应与计算数量相同，但 对汽道高度小于150mm的动叶，并且该级 动叶的数量超过150片时，允许相差1-2片。
(7) 在装配动叶时所进行的一切铆接和焊接等 工作，不应在动叶或其附件中产生额外的应力， 应符合图纸要求。 (8) 对末叶的安装要求，应符合图纸要求。 (9) 对某些图纸有要求的动叶，其装入叶轮后， 应做测频和调频试验，使叶片频率达到图纸规 定要求。 (10) 确保动叶安装后的喉部面积符合图纸技 术要求。
⑥装锁口动叶片时，先测量两叶根距离，将锁 口动叶片研配合适后装入，钻销钉孔，配好后 固定； ⑦拆下动叶片并做标记序号，清洁后，重新按 动叶片标记序号逐只进行动叶片安装，在封口 处的两叶根间装入楔子楔紧，此时用铜棒贴在 动叶片进汽侧滑一圈听音，全部动叶片的声音 均应清脆； ⑧检查合格后，测量两叶根间距离，用该尺寸 再加0.10mm-0.20mm的研配余量，配制封口动 叶片，最后进行封口动叶片安装和封口动叶片 销孔的钻铰、封口动叶片销的配作和冲铆。
3）叶轮套装
叶轮套装的方法有两种，即垂直装配法和水平装配。
4) 冷却 一只叶轮热套结束后，必须冷至室温后，方可进行 第二只叶轮的热套工作。
4.叶轮套装后的检验
1） 利用平尺和千分表测量轮缘端面和轴上某凸肩 端面之间的距离； 2） 用塞尺依次在相距90°的位置插入轮毂端面与 轴的环形凸肩的端面之间测量其间隙，确定叶轮冷却 时轴向位置是否有变化，以保证叶轮具有规定的热膨 胀间隙； 3） 用塞尺检验键与键槽的贴合紧密度。键的工作 表面与键槽壁之间的间隙应小于0.05mm； 4） 转子装配后还应检验各部位的跳动量。
8.1.3 汽轮机转子的动平衡试验
转子装配完成后，由于转子材质密度不均匀、 加工和装配过程中的误差等原因，造成转子的 质量中心与几何旋转中心不重合。在高速旋转 时，各质点的离心力和力矩不能互相平衡，使 转子轴承承受周期性变化的干扰力，引起汽轮 机的振动。因此，为了确保汽轮机的安全运行， 对装配完成后的转子进行动平衡试验是非常必 要的一道工序。
图8-11
图8-12
(b)从轮槽出汽侧将1号动叶片插入轮槽，深 度约l0mm。从出汽侧在不妨碍1号动叶片的围 带及拉筋情况下，将2号动叶片插入，深度约 10mm。依次插入所有动叶片，同2号动叶片一 样，深度大约为l0mm。 (c)在转子的正下方，从出汽侧先装入固定短 垫片。 (d)按图纸测量汽道的Sa值，复测围带、凸台 拉筋的间隙。 (e)在动叶片围带的中间及出汽侧 打入木楔，在保证围带间隙的情况下，将围带 塞紧。在数控围带车床上，按车准围带外圆保 证通流间隙，最后拆下软木楔。
间隙为A1=A2=22mm士0.2mm如图8-8所示； c) 在下作状态下，凸台拉筋的两相邻表面
图8-7 不同截面的喉部尺寸
图8-8
平行，间隙为B1=B2=0.4mm士0.2mm如图89所示。
图8-9
图8-10
动叶片的装配过程：
1)装配前的准备来自百度文库作 2)预装和测量 3) 正式装配 (a)将进汽侧锁紧片插入轮槽。
转子的平衡精度是指转子经过平衡校正后， 允许最后存在着的剩余不平衡量的大小。国际 标准化协会（ISO）用转子重心振动速度A作为 衡量刚性转子平衡精度的指标，将A值在 0.4~4000mm/s范围内划分为11个等级，公比 数为2.5，即G0.4、G1、G2.5、G6.3、G16、 G40、G100、G630、G1600、G4000级。 转子重心振动速度A
(2)叉形叶根动叶片的装配工艺 (3)枞树形叶根动叶片的装配工艺 (4)自带围带动叶片的装配方法
(5)动叶片装配工艺示例 600MW超临界汽轮机低压末级动叶片汽道高 度为1 029mm，属于自由动叶片。在下作状态 下，只有叶根与转子轮槽接触，要求动叶片叶 根的承力面与轮槽的承力面接触紧密，并具有 一定的紧度。在动叶片全部装入轮槽后，为防 止动叶片轴向串动在叶轮的进出汽侧，分别用 锁紧片进行轴向定位。 动叶片间各截面的喉部尺寸及动叶片围带和 中间的凸台拉筋都有一定的间隙要求： a) 在动叶片的不同截面的喉部尺寸Sa,如图 8-7所示； b) 在下作状态下，围带的两相邻表面平行，
(4)装配时须保证动叶在叶轮上有正确的轴向 位置。同一级动叶的进出汽边应位于同一平 面上，以便使动静部件之间有正确的轴向间 隙，避免动静部件碰坏和提高机组效率。其 轴向偏差应符合表2规定的要求。
┌────┬─────┬─────┬────┬────┬────┐ │汽道高度│ l≤100 │100<L │200<L │ 350<L │L>500 │ │ L │ │ ≤200 │ ≤350 │ ≤500 │ │ ├────┼─────┼─────┼────┼────┼────┤ │允许轴向│ ±0.20 │ ±0.50 │ ±1.0 │ ±1.5 │ ±2.0 │ │ 偏差 │ │ │ │ │ │ └────┴─────┴─────┴────┴────┴────┘
8.1.1 汽轮机转子动叶片的装配工艺
①套装式转子装配就是将已完工的叶轮、轴 封、联轴器等其他套装零部件，热套到主轴上， 最后进行低速和高速动平衡试验； ②整体式转子装配就是将动叶片(包括围带、 拉筋等)安装到转子的叶轮上，然后进行转子低 速和高速动平衡试验；
③焊接式转子装配方法同整体式转子基本相 同。但末级动叶片安装顺序有所区别，且须进 行二次低速动平衡试验。合格后再进行高速动 平衡试验； ④组合式转子装配是先装整体转子部分动叶 片(包括围带、拉筋等)，再装套装部分叶轮等 部件。最后进行低速和高速动平衡试验。
8.1 汽轮机转子的装配和平衡
汽轮机的转子主要是由动叶片、叶轮和主 轴组成的。此外，在转子上还装有汽封套筒、 中间轴套、联轴器及某些传动机构。在一般情 况下，转子装配完毕之后，就成为永久性的部 件，除特殊情况外，一般很少拆卸。由于转子 是汽轮机最重要的一个部件，转子装配和平衡 的质量，对汽轮机的安全运行有着密切的关系， 因此，转子的装配和平衡是一个非常重要的工 序。
8.1.2 套装式转子叶轮装配
1. 套装式转子的结构和技术要求
1-推力盘 2-前汽封 3-隔离圈 4-叶轮 5-定位环 6-紧圈 7-后汽封 8-主轴 9-联轴
套装式转子装配技术要求： 1）组成转子的全部零件必须可靠地连接在主轴上。 在各种工况下，这些零件之间的相互位置和接合情况 不应改变或破坏； 2）套装式转子上的全部零件和部件装配后，必须 保证它们之间具有规定的热膨胀间隙； 3）套装式转子上所有零部件的尺寸必须保证与汽 轮机静体，例如汽缸、静叶环、喷嘴组、隔板等零部 件之间具有规定的轴向间隙和径向间隙； 4）为了使汽轮机能安全平稳地运行，套装式转子 装配后应进行一些必要的机械加工，并严格要求进行 动平衡试验； 5）套装式转子的装配，应符合《汽轮机主要零部 件（转子部分）加工装配技术条件》。
(3)动叶装入叶轮后，辐射线的偏差应符合表1 规定的要求，否则，当汽轮机运行时，叶片会 由于离心力作用而产生额外的应力。
┌──────┬───┬──────┬─────┬──────┬───┐ │汽道高度L │L≤100 │100 <L≤200 │200< L≤350│350<L≤509 │L > 500│ ├──────┼───┼──────┼─────┼──────┼───┤ │允许辐射线偏差 │±0.20 │ ±0.50 │ ±1.0 │ ±1.5 │ ±2.5 │ └──────┴───┴──────┴─────┴──────┴───┘
图8-2 T型叶根的轮槽锁口结构
图8-3 T形叶根接合面研合位置
③装配时，先沿轮槽锁口分别向两侧装入动叶 片，轮槽要涂好润滑材料，叶根底部放入垫片， 最好每片动叶片下装一片，垫片两端有坡口， 先把垫片放入槽内，然后装动叶片； ④每装一组动叶片后，用楔形铜棒楔紧，用样 板检查动叶片轴向和辐向位置，用0.03mm塞 尺检查叶根相互贴合情况，在叶顶测量动叶片 节距； ⑤每侧尚有10个动叶片的距离时，分别测量待 装设动叶片的一段轮槽到锁口的弧长，然后测 量剩余动叶片其叶根弧长，以便使动叶片装好 后保证节距要求，并使锁口两侧动叶片的叶根 均伸人锁口内1-2mm；
一、动叶片的装配工艺
（一）动叶片装配的技术要求 (1)采用垫隙条或垫片的叶根，应使叶根两 肩与轮槽接触。动叶与铆接围带须牢固连接， 确保动叶和围带在离心力作用下，不会产生 径向移动而破坏转子动平衡精度。 (2)动叶根部与轮槽、叶片与叶片、叶片与 隔叶块、铆钉头与围带、围带与围带、拉金 与拉金之间的配合要求应符合图纸要求以保 证动叶的自振频率和频率分散度在允许范围 之内。
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