摘要：三門核電1號機(jī)組汽輪機(jī)是全球首臺AP1000核電汽輪機(jī)，其低壓缸在國內(nèi)首次總裝。文章通過對三門核電1號機(jī)組汽輪機(jī)低壓缸總裝過程中的主要工藝進(jìn)行分析，并對總裝過程中問題的處理措施及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，供后續(xù)AP1000核電項(xiàng)目參考借鑒。

關(guān)鍵詞：低壓缸；總裝過程；處理措施；經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

中圖分類號：TK261 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）04-0113-03

三門核電1號機(jī)組汽輪機(jī)是全球首臺AP1000核電汽輪機(jī)，其低壓缸在國內(nèi)首次總裝。3臺低壓缸均由哈爾濱汽輪機(jī)廠（以下簡稱“哈汽”）在哈電集團(tuán)（秦皇島）重型裝備有限公司（以下簡稱“哈電重裝”）進(jìn)行總裝。人員及配套工器具均由哈汽提供，3臺低壓缸總裝工藝相同，其中2#低壓缸為首臺在國內(nèi)總裝的AP1000核電汽輪機(jī)低壓缸。本文通過對三門核電1號機(jī)組汽輪機(jī)2#低壓缸總裝過程中的主要工藝進(jìn)行分析，并對總裝過程中問題的處理措施及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，供后續(xù)AP1000核電項(xiàng)目參考借鑒。

1 總裝過程中的主要工藝

當(dāng)前所指的低壓缸總裝為內(nèi)缸與內(nèi)部套及轉(zhuǎn)子的裝配和TCCS測量調(diào)整。下面以1號機(jī)組汽輪機(jī)2#低壓缸為例，對總裝過程及主要工藝介紹如下：

1.1 低壓內(nèi)缸下半就位于總裝平臺

將低壓內(nèi)缸下半四個(gè)貓爪全部通過螺栓和舌形墊圈安裝在下半缸體兩側(cè)的支撐上，用行車翻轉(zhuǎn)低壓內(nèi)缸下半，并在總裝坑位兩側(cè)各放上兩個(gè)貓爪支撐。用行車將翻轉(zhuǎn)好的低壓內(nèi)缸下半抬吊到總裝坑位上方，將貓爪落在總裝坑位兩側(cè)的四個(gè)貓爪支撐上。用機(jī)床調(diào)整墊鐵和墊片調(diào)整下半內(nèi)缸水平。然后，清理內(nèi)缸下半水平中分面。

1.2 各內(nèi)部套依次裝入低壓內(nèi)缸并找中及TCCS初步軸向通流間隙測量

將內(nèi)缸下半上的軸向和徑向銷安裝好，并將各內(nèi)部套下半上需要裝固定激光接收器的工裝的汽封弧段用塞緊竹條（竹筷）頂住，防止汽封圈退縮造成誤差，并將工裝安裝在汽封弧段上，然后將各內(nèi)部套下半依次裝入低壓內(nèi)缸并找中，并使用量塊測量內(nèi)部套背弧，通過修磨徑向定位銷將背弧調(diào)整到設(shè)計(jì)公差允許范圍內(nèi)。

TCCS初步測量軸向通流間隙工作，采用較為先進(jìn)的6維激光測量儀，固定激光發(fā)射器，利用移動激光接收器來定位測量。軸向通流間隙測量是在無轉(zhuǎn)子開缸狀態(tài)下對已完成隔板套、隔板及汽封等零部件裝配，且未裝配內(nèi)外汽封體的下半汽缸進(jìn)行測量。固定激光發(fā)射器位于汽缸調(diào)端外側(cè)，激光頭高于汽缸水平中分面。建立笛卡爾坐標(biāo)系，對調(diào)端各級隔板的內(nèi)環(huán)出汽側(cè)端面進(jìn)行采點(diǎn)，對電端各級隔板的內(nèi)環(huán)進(jìn)汽側(cè)端面進(jìn)行采點(diǎn)，分別擬合成各級隔板內(nèi)環(huán)端面平面，平面中心的X坐標(biāo)值為各級隔板內(nèi)環(huán)坐標(biāo)。根據(jù)各級隔板的機(jī)加尺寸記錄換算出各級隔板內(nèi)外環(huán)進(jìn)出汽側(cè)端面的坐標(biāo)值。根據(jù)轉(zhuǎn)子尺寸記錄（三菱提供），計(jì)算出轉(zhuǎn)子各級葉片進(jìn)出汽側(cè)端面到調(diào)端一級圍帶進(jìn)汽側(cè)端面的距離。將初始坐標(biāo)系沿X軸平移至調(diào)端一級隔板內(nèi)環(huán)出汽側(cè)平面處，軸向初步測量完成。

用SE-505汽輪機(jī)專用清洗劑對內(nèi)部套和內(nèi)缸中分面螺栓和螺栓孔進(jìn)行清理。將內(nèi)部套和內(nèi)缸中分面螺栓緊到下半內(nèi)部套和內(nèi)缸下半上，并將TCCS測量導(dǎo)軌就位于汽缸中心線上。上半內(nèi)缸也要進(jìn)行內(nèi)部套背弧測量，并通過修磨定位銷將背弧調(diào)整到設(shè)計(jì)公差允許范圍內(nèi)，同下半內(nèi)缸背弧調(diào)整，而且上下半內(nèi)部套背弧的測量值也要滿足裝配要求。測量調(diào)整好后，先將各內(nèi)部套上半上需要裝工裝的汽封弧段用塞緊竹條（竹筷）頂住，并將工裝安裝在汽封弧段上，再將上半內(nèi)部套依次裝入低壓內(nèi)缸。

1.3 各部套水平中分面間隙檢查及TCCS初步徑向通流間隙測量

用氣動扳手緊上下半內(nèi)部套中分面螺栓，并用塞尺對各部套水平中分面間隙進(jìn)行檢查，直到緊到滿足要求為止?？鄣蛪簝?nèi)缸上半前，在低壓內(nèi)缸下半調(diào)端和電端底部用千斤頂將低壓內(nèi)缸下半頂起，抵消低壓內(nèi)缸下半的撓度變形，以便于扣低壓內(nèi)缸上半。緊好后，翻轉(zhuǎn)低壓內(nèi)缸上半，將其扣到低壓內(nèi)缸下半上，用氣動扳手緊低壓內(nèi)缸上下半中分面螺栓，并用塞尺對低壓內(nèi)缸水平中分面間隙進(jìn)行檢查，直到緊到滿足要求為止。

徑向通流間隙測量是在無轉(zhuǎn)子合缸狀態(tài)下對已完成隔板套、隔板及汽封等零部件裝配，且未裝配內(nèi)外汽封體的下半汽缸進(jìn)行測量。將TCCS激光接收器（即靶球）安裝在固定在各級汽封上的工裝上（電調(diào)端分開測量），每級汽封固定1圈汽封齒，每圈固定天、地、左、右四個(gè)點(diǎn)。合缸后，將激光頭固定到導(dǎo)軌上。測量完一端后，再將TCCS激光接收器（即靶球）固定到另一端進(jìn)行測量。對內(nèi)缸水平中分面（電調(diào)端）、各級固定的靶球、內(nèi)缸電調(diào)端端面、內(nèi)缸電調(diào)端內(nèi)汽封槽內(nèi)圓進(jìn)行采點(diǎn)。在采點(diǎn)時(shí)要區(qū)分好組名，以便后續(xù)數(shù)據(jù)處理時(shí)能分別出各點(diǎn)的位置。在每次移動激光頭前后要重復(fù)測量轉(zhuǎn)站點(diǎn)，利用轉(zhuǎn)站功能使各測量點(diǎn)在同一個(gè)坐標(biāo)系下。建立坐標(biāo)系的方法詳見軸向通流尺寸測量的坐標(biāo)系建立方法。

將各級測量點(diǎn)（每圈4點(diǎn)）分別擬合為汽封圓，查詢每級汽封圓上各點(diǎn)到其圓心的距離，分別記錄為RT（天）、RD（地）、RL（左）、RR（右）。根據(jù)在汽封裝配后利用深度千分尺測量的每級汽封弧段中各汽封齒高之間的關(guān)系，計(jì)算出各汽封齒的天、地、左、右半徑值及圓心坐標(biāo)值。根據(jù)轉(zhuǎn)子尺寸記錄（三菱提供），將轉(zhuǎn)子的直徑及撓度值填入“低壓通流尺寸記錄及計(jì)算表格中”，表格將自動計(jì)算出間隙值。

1.4 根據(jù)測量結(jié)果計(jì)算和加工調(diào)整墊片及徑向銷并

安裝

根據(jù)測量結(jié)果計(jì)算和加工調(diào)整墊片、徑向銷、汽封齒及汽封圈背弧，并安裝到對應(yīng)位置，準(zhǔn)備進(jìn)行TCCS復(fù)測通流間隙。

1.5 裝配調(diào)整襯墊及徑向銷后進(jìn)行TCCS復(fù)測通流間隙

測量方法同初步測量通流間隙，再根據(jù)測量結(jié)果計(jì)算和加工內(nèi)部套的調(diào)整墊片、徑向銷、汽封弧段汽封齒或者背弧，并安裝到對應(yīng)位置，再進(jìn)行復(fù)測，直到復(fù)測結(jié)果滿足要求為止。

TCCS復(fù)測合格后，測量1個(gè)上半內(nèi)缸軸向定位銷的加工尺寸，得出加工數(shù)據(jù)后發(fā)送哈汽及時(shí)加工。加工完后，運(yùn)回哈電重裝裝配，尺寸檢查滿足要求后，裝焊至上半內(nèi)缸，尺寸檢查合格后，拆除上半內(nèi)缸，測量2個(gè)進(jìn)汽導(dǎo)流環(huán)定位銷的加工尺寸，得出加工數(shù)據(jù)后發(fā)送哈汽及時(shí)加工，加工完后，運(yùn)回哈電重裝裝配，尺寸檢查滿足要求后，裝焊至進(jìn)汽導(dǎo)流環(huán)上。endprint

1.6 測量低壓內(nèi)缸撓度

低壓內(nèi)缸撓度值只是作為落低壓轉(zhuǎn)子壓鉛絲實(shí)際測量通流的參考。測低壓內(nèi)缸撓度前，將撓度測量工裝安裝在TCCS導(dǎo)軌上，將電子百分表指針壓下到讀數(shù)為5mm左右，將其讀數(shù)歸零，并將其裝在工裝下百分表支架上，讀數(shù)原則上要求調(diào)整為零。然后將百分表數(shù)據(jù)傳輸線連接好，并連接到電腦上，通過按動接線盒上的數(shù)據(jù)采集按鈕，使用電子表格對撓度測量值進(jìn)行記錄。此次拆缸，低壓內(nèi)缸下半底部不頂千斤頂，以測量低壓內(nèi)缸撓度。首先對初始值進(jìn)行測量讀數(shù)，然后依次松低壓內(nèi)缸中分面螺栓、拆低壓內(nèi)缸上半、松內(nèi)部套螺栓、拆調(diào)端10級隔板上半、拆電端10級隔板上半、拆調(diào)端9級隔板上半、拆電端9級隔板上半、拆調(diào)端8級隔板上半、拆電端8級隔板上半、拆調(diào)端隔板套上半、拆電端隔板套上半、拆蒸汽室上半、拆進(jìn)汽導(dǎo)流環(huán)上半，每拆一步，都對14個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行一次讀數(shù)，并做好記錄。低壓內(nèi)缸撓度等于各測點(diǎn)的初始值與全部上半內(nèi)部套拆除后各測點(diǎn)對應(yīng)值的差值。

1.7 落轉(zhuǎn)子壓鉛絲測量通流（多個(gè)角度）

在內(nèi)缸下半調(diào)端和電端底部設(shè)置2個(gè)30-60噸的千斤頂，壓力設(shè)置好后，鎖緊千斤頂上自鎖螺母。內(nèi)缸下半四處貓爪支撐用壓板固定。為保持落轉(zhuǎn)子壓鉛絲前內(nèi)部套狀態(tài)的穩(wěn)定性，在拆除上半內(nèi)部套之前需要將所有內(nèi)部套下半使用專用固定工具（隨機(jī)工具）進(jìn)行固定，末級隔板專用固定工具的安裝在內(nèi)缸與工藝軸承找中完畢后，上下半重新合并把緊狀態(tài)下進(jìn)行安裝。

在低壓內(nèi)缸電調(diào)端放置工藝軸承的位置布置好平面千斤頂，將工藝軸承吊放在千斤頂上，調(diào)整好軸向位置。軸承中心線距離8500mm，軸承在內(nèi)缸兩側(cè)對稱布置；在工藝軸承兩端布置好鋼絲支架，設(shè)置好鋼絲；測量鋼絲與內(nèi)缸同心，要求：a-b=0.52，c=（a+b）/2，電調(diào)端偏差方向一致，允差0.03，吊走末級隔板后測量；調(diào)整工藝軸承與鋼絲同心，要求：a=b，c=（a+b）/2-0.7-1.0，電調(diào)端偏差方向一致，允差0.03（0.7為軸承與轉(zhuǎn)子軸頸間隙，1.0為轉(zhuǎn)子抬高量設(shè)置）。

所有鋪設(shè)鉛絲的位置，汽封弧段要用塞緊竹條（竹筷）頂住。鉛絲的粗度要求是測量處設(shè)計(jì)間隙值的1.5倍。鉛絲測量順序：將開包裝箱后轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置作為轉(zhuǎn)子的180度位置，做好標(biāo)記，在此位置只進(jìn)行底部鉛絲測量。按照第一次測量時(shí)轉(zhuǎn)子的位置標(biāo)記將轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)180度，作為轉(zhuǎn)子0度位置，做好標(biāo)記，在此位置先進(jìn)行底部鉛絲測量。將轉(zhuǎn)子按K尺寸就位，即調(diào)端第一級隔板外環(huán)出汽側(cè)端面到轉(zhuǎn)子第一級圍帶進(jìn)汽側(cè)端面的尺寸（右側(cè)K=23.00±0.0，左側(cè)K=23.00±0.2），進(jìn)行軸向及左右間隙測量。將轉(zhuǎn)子調(diào)整到每一級前后軸向間隙相等的位置，進(jìn)行頂部鉛絲測量。

1.8 解體清理和油漆發(fā)貨

解體低壓缸，拆除內(nèi)缸及內(nèi)部套的中分面螺栓，并將內(nèi)部套從內(nèi)缸中拆除，進(jìn)行清理。解體清理過程中還有支撐鍵鉆孔（有20個(gè)左右，加工難度相對較大，使用數(shù)控鏜床加工）、處理低壓內(nèi)缸下半上擰緊到位后咬死無法取出的27個(gè)螺栓以及2個(gè)拆除過程咬死的螺栓、3個(gè)定位銷焊后探傷等工序。用505汽輪機(jī)專用清洗劑進(jìn)行清理，并用日本100E防銹漆防銹。

最后，進(jìn)行包裝前總檢查，經(jīng)各方確認(rèn)檢查合格后進(jìn)行包裝工作。包裝工作完成后，通過船只從哈電重裝碼頭裝船運(yùn)往三門核電現(xiàn)場。

2 總裝過程中的問題

2.1 1號機(jī)組汽輪機(jī)2#低壓內(nèi)缸中分面螺栓咬死的問題

1號機(jī)組汽輪機(jī)2#低壓內(nèi)缸在總裝裝配后，發(fā)現(xiàn)下半內(nèi)缸中分面有27個(gè)螺栓擰緊到位后咬死無法取出；另有兩個(gè)螺栓在拆除過程中咬死，鉆孔破壞取出后已無法使用。

2.2 1號機(jī)組汽輪機(jī)低壓缸TCCS測量中的問題

1號機(jī)組汽輪機(jī)2#低壓缸TCCS多次復(fù)測結(jié)果不理想，從TCCS初測到復(fù)測合格耗時(shí)近50天，通過反復(fù)加工調(diào)整汽封弧段、徑向銷等配件，共進(jìn)行了4次測量，期間也對復(fù)測結(jié)果不理想的情況進(jìn)行了多次討論溝通（原計(jì)劃僅需兩次測量耗時(shí)20天左右）。從中暴露出哈汽在總裝過程對技術(shù)方案準(zhǔn)備明顯不足，對TCCS測量過程出現(xiàn)的困難預(yù)估不足，并且部分工作存在沒做到位的問題，如TCCS測量前汽封弧段塞緊竹條未頂緊到位、徑向銷加工尺寸超差和汽封弧段未修磨到位等。

3 處理措施及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

針對上述總裝過程中的問題，采用了如下措施進(jìn)行處理，并對經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)。

3.1 1號機(jī)組汽輪機(jī)2#低壓內(nèi)缸中分面螺栓咬死的處理措施及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

經(jīng)請示原設(shè)計(jì)方三菱重工批準(zhǔn)，哈汽將27個(gè)螺栓擰緊到位后咬死無法取出的下半內(nèi)缸帶中分面螺栓發(fā)貨并做好了記錄；拆除過程中咬死并損壞的兩個(gè)螺栓，檢查并確認(rèn)螺栓孔無損壞后進(jìn)行了螺栓更換。

螺栓咬死是螺栓緊固工作中經(jīng)常遇到的問題，可以說是一個(gè)常規(guī)問題。因?yàn)楹罄m(xù)安裝、運(yùn)行、檢修過程中分面螺栓在正常情況下可不用取出，所以螺栓擰緊到位后咬死無法取出的下半內(nèi)缸就可以按照帶中分面螺栓發(fā)貨。2#低壓內(nèi)缸在總裝裝配過程中出現(xiàn)如此多的螺栓咬死也是與制造單位工作人員的工作細(xì)致程度及螺栓防咬工作做的不到位有很大的關(guān)系，鑒于此三菱也給出了部分防咬死處理的措施。1#和3#低壓內(nèi)缸在總裝裝配后，也同樣分別發(fā)現(xiàn)下半內(nèi)缸中分面有6個(gè)和5個(gè)螺栓擰緊到位后咬死無法取出，但與2#低壓內(nèi)缸相比，咬死的螺栓數(shù)量已減少了很多，也是吸取2#低壓內(nèi)缸經(jīng)驗(yàn)的結(jié)果。

3.2 1號機(jī)組汽輪機(jī)低壓缸TCCS測量中的問題的處理措施及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

鑒于1號機(jī)組汽輪機(jī)2#低壓缸TCCS多次復(fù)測結(jié)果不理想，后續(xù)就注意優(yōu)化了TCCS測量過程和加工調(diào)整，對于初測后如何合理評估徑向銷、墊片及汽封弧段的加工量給予妥善考慮（如充分利用間隙公差范圍，處理間隙數(shù)值按照公差的中差來計(jì)算）；對于按照TCCS初測后需要調(diào)整的徑向銷、墊片及汽封弧段加工過程需要更加嚴(yán)格的檢查，安排專檢人員制定專用表格實(shí)施和記錄，避免出現(xiàn)加工超差或者回裝錯(cuò)位等人為失誤問題的產(chǎn)生；加強(qiáng)TCCS測量前工裝及汽封弧段塞緊竹條的反復(fù)細(xì)致檢查，避免測量過程出現(xiàn)松動導(dǎo)致測量偏差。后續(xù)汽缸TCCS測量過程得到了良好控制。

4 結(jié)語

全球首臺AP1000核電汽輪機(jī)低壓缸，在國內(nèi)首次總裝，總裝過程比較復(fù)雜，總裝工藝比較先進(jìn)，遇到的問題比較典型，值得對總裝過程中問題的處理措施及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，供后續(xù)AP1000核電項(xiàng)目參考借鑒，以避免同類問題再次發(fā)生，保證總裝質(zhì)量，控制總裝進(jìn)度，提高總裝效率，促進(jìn)后續(xù)AP1000核電項(xiàng)目又好又快又安全建設(shè)。

作者簡介：張海龍（1986—）男，吉林人，三門核電有限公司助理工程師，研究方向：汽輪機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)管理。endprint