002_关于汽轮机转子的轴向定位问题

关于汽轮机转子的轴向定位问题
张国旺
2015年11月29日
一、关于“规范”中对转子轴向定位的要求：
在《DL/T5210.3-2009 电力建设施工质量验收及评价规程第3部分：汽轮发电机组》的“表4.4.7通流部分间隙测量调整”中讲到了“转子定位尺寸K值”“用塞尺或楔形塞尺检查”，“最小轴向通流间隙”在“转子按K值定位后，分别在半实缸及全实缸状态下顶推转子进行测量”。

在《DL 5190.3-2012 电力建设施工技术规范第3部分：汽轮发电机组》中也明确规定：“4.7.11 通流部分间隙的测量应符合下列规定：
1）通流部分间隙应符合图纸要求，测量后的记录应比对制造厂的出厂记录；
2）测量通流间隙前应先按制造厂提供的第一级喷嘴与转子叶轮间的间隙值对转子进行定位，定位时，转子推力盘应紧贴工作面；
3）第一次测定时应使车头侧危急遮断器的飞锤向上；第二次测量时，顺转子运行方向旋转90°，每次应测量左右两侧的间隙；
4）转子最终定位后应测取汽缸外部上汽封端面与该转子上外露的精密加工面的距离尺寸作为汽缸轴向位置定位的依据，测量部位应作出标记。

4.7.12 速度级与转向导叶环上半部的最小轴向间隙，可采用前后顶动汽轮机转子的方法进行。

测量时应拆除可能阻挡转子前后位移的部件，并防止顶坏设备。

4.7.13 转子轴向窜动的最终记录，在完成汽机扣盖工作后，以热工整定轴向位移指示时测定的数据为准。

4.7.14 通流部分间隙及汽封轴向间隙不合格时，应由制造厂确定处理方案。

”
二、关于转子定位尺寸K值的定义：
一般地讲，对单汽缸结构的小汽轮机来说，转子定位尺寸K值就是制造厂提供的第一级静叶（喷嘴）与动叶之间的轴向间隙；对多汽缸结构的汽轮机来说，在制造厂提供的安装说明书中，对每一个汽轮机的转子都提供了一个确定的K值，即是各汽缸第一级静叶（喷嘴）与动叶之间的轴向间隙，对于对分双流结构的汽缸（如对分双流结构的低压缸）其转子的K 值，通常是指汽缸调阀端的第一级静叶与动叶之间的轴向间隙。

由此可见，K值就是制造厂提供的汽轮机的每个转子在各自的汽缸内的第一级静叶（喷嘴）与动叶之间的轴向间隙。

习惯上，K值也叫喷嘴与动叶之间的最佳轴向间隙。

一般大修时都测量K值与上次大修时的K值比较，以便发现问题，但要在常温下进行。

三、关于测量和调整K值的时间和测定动、静叶通流间隙的时间：
各个K值的测量和调整工作应在汽轮机组轴系找中心合格后进行。

当各个K值搞定后，才可以进行各汽缸内的动、静叶通流间隙的测定工作。

四、关于K值外引问题：
K值是汽轮机制造厂给定的，新机组安装时各汽缸内的动、静叶通流间隙的测定是在搞定K值的基础之上测得的。

K值的数量与汽缸的数量相同，每个汽缸和自己的转子都拥有一个K值。

一般在安装时，扣缸前，都要将K值做一个外引点，引到缸外面。

这样，就可以在不揭缸时，判定各转子在其汽缸内的相对位置。

但这种判定是有前提的，前提是判定时汽缸的温度必须与做K值外引点时的温度基本相同。

比如做K值外引点时的汽缸的温度为18℃，判定
时的汽缸的温度为80℃，那么这个判定就不准确，原因是汽缸和转子都会随着温度变化而产生膨胀。

五、整定K值的方法：
（一）单缸结构的小汽轮机的K值的整定方法：
对于单缸结构的小汽轮机，在制造厂里就已经将转子在汽缸内的轴向定位做好了，现场安装时，一般要进行复测并做好记录，当然，如偏差较大，还是要进行调整的。

其复测的方法可以举一个例子来说明，下面是湖北省荆州市监利生活垃圾焚烧发电厂2015年11月13日对其准备扣盖的一台6MW汽轮机(该机是青岛捷能汽轮机集团股份有限公司制造的凝汽式汽轮机)转子在汽缸内的轴向定位的复测情况：
1）取出上、下汽缸内前、后汽封块和上、下缸内各隔板汽封块。

2）取出推力瓦工作瓦块和非工作瓦侧的调整垫片（见图1）。

3）吊入汽轮机转子，将推力轴承外壳装复并紧好螺栓和螺母，架好百分表（见图2）。

4）在半实缸的状态下，使车头侧危急遮断器的飞锤向上，用小千斤顶轻轻来回顶动转子，测出转子在下汽缸内的总串动量C=3.73mm，推力轴承球面的串动量F C=0.13mm。

5) 在全实缸的状态下，使车头侧危急遮断器的飞锤向上，用小千斤顶轻轻来回顶动转子，测出转子在下汽缸内的总串动量D=3.10mm，推力轴承球面的串动量F D=0.13mm。

6) 在全实缸的状态下，使车头侧危急遮断器的飞锤向上，装上推力瓦工作瓦块，用小千斤顶轻轻来回顶动转子，测出转子在下汽缸内的总串动量E=1.51mm，推力轴承球面的串动量F E=0.13mm。

8）考虑推力瓦工作油膜厚度H=0.15mm。

9）计算：最小动、静叶间隙J=E-F-2G-H=1.51-0.13-2×0.1825-0.15=0.865mm
注:其中F=（F C+F D+F E）/ 3
10) 分析：因为C>D，所以K=J= 0.865mm 就是第一级喷嘴与动叶的轴向间隙。

注：（1）如果 C=D,则最小动、静叶间隙J 可能是第一级喷嘴与动叶
的轴向间隙，但也可能不是第一级喷嘴与动叶的轴向间隙。

（2）如果C>D,则最小动、静叶间隙J 就是第一级喷嘴与动叶的
轴向间隙。

11）将K值引出缸外：在全实缸的状态下，使车头侧危急遮断器的飞锤向上，实测后汽封挡汽环与#2轴承油挡洼窝外侧之间的尺寸为：北边65mm，右边64.9mm，并做了记录。

（二）多缸结构的汽轮机的K值的整定方法：
对于多缸结构的汽轮机，每个汽轮机转子在各自的汽缸内都有一个K值。

一般都是在推力瓦贴紧推力盘（至于是工作瓦面，还是非工作瓦面贴紧推力盘，就要看各家汽轮机厂家的要求了。

）的状态下先调整好高压转子或高中压转子在高压缸或高中压缸内的K值（例如：
125MW、300MW汽轮机都是一个高中压缸+一个低压缸；600MW是一个高中压缸+两个低压缸；汽轮机1000MW汽轮机是一个高压缸+一个中压缸+两个低压缸。

），然后在向电机端依次调整好其余汽轮机转子在各自的汽缸内的K值。

在汽轮机安装时，每根转子按K值定好位后，就可以精确测量出各相邻转子靠背轮之间的间隙数据，然后由汽轮机厂家依据精确测量出的各靠背轮之间的间隙数据磨制成相应厚度的专用垫片，这样当用上这些专用垫片并将各转子靠背轮连接后，整个汽轮机的轴系的轴向定位就搞定了，换句话说，就是整个汽轮机的各个转子都按各自的K值定好了轴向位置。

当整个汽轮机的各转子都按K值定好轴向位置后，将推力轴承轴的工作瓦（或非工作瓦）与推力盘贴紧，此时，多缸（轴）汽轮发电机轴系的轴向位移、胀差的零点就定好了。

在调整高压转子或高中压转子在高压缸或高中压缸内的K值时有三种方法：
方法1:首先把转子推到喷嘴间隙要求的K值范围内，记录数据，然后将转子推至推力轴承的主推力瓦方向，如果推向主推力瓦方向有间隙，那么在推力间隙合格的情况，就要增加调整垫片的厚度消除转子推向推力轴承的间隙，如果是转子无法窜动或者是当转子在喷嘴间隙符合要求的K值的情况下，推力轴承的瓦块若无法放进去，这时候就要考虑将推力轴承的调整垫片减薄，当然此时要综合考虑推力间隙要求的数值。

方法2.在推力间隙符合要求的情况下，可以将汽轮机的转子推向推力轴承的主推力瓦位置，测量第一级喷嘴间隙，如果喷嘴间隙比设计K值小，那么将主推力瓦后面的调整垫片减薄，为了保证推力间隙不变，相应的增加副推力轴承后面的调整垫片的厚度；如果是喷嘴间隙比设计K值大，那么加厚主推力瓦后面的调整垫片，相应减薄副推力瓦后的调整垫片即可。

方法3.如果是推力间隙和喷嘴间隙都不符合技术要求，那么需要结合方法1和方法2综合考虑调整垫片的厚度。

汽轮机大修后，要定转子零位时，与安装过程基本一致，但要在整个汽轮机处于室温状态下进行，定位过程只需将转子按K值定好位就行了。