陳 聰，陳建軍，李慶華，侯志蓉，蔣仕錦

(中廣核工程有限公司，深圳 518000)

某半轉(zhuǎn)速核電汽輪機高中壓缸在現(xiàn)場安裝過程中出現(xiàn)了汽缸上下半汽封體開檔、隔板開檔垂直面的軸向錯口問題，現(xiàn)場歷時2個半月處理完成。本文對高中壓缸錯口問題進行全面分析與診斷，制定了解決錯口問題的可行方案，并對汽輪機高中壓缸錯口問題提出了預(yù)防改進措施，旨在為后續(xù)機組的設(shè)計、制造和安裝提供參考。

1 高中壓缸結(jié)構(gòu)特點

高中壓缸為單層的低合金鋼鑄造汽缸。整個汽缸由高壓、中壓兩段且水平中分的4部分組成。高壓段和中壓段的垂直接合面用螺栓連接，并在外層進行密封焊，組合后的汽缸形成水平中分的上汽缸、下汽缸，汽缸水平接合面法蘭采用螺栓連接。汽缸結(jié)構(gòu)外形如圖1所示。

圖1 汽缸整體結(jié)構(gòu)外形圖

高中壓缸高壓側(cè)共有5級隔板槽，中壓側(cè)有2級隔板槽。汽缸為上貓爪支撐結(jié)構(gòu)，安裝初期以下貓爪臨時支撐為基準，實現(xiàn)汽缸的找中、找正。安裝后期通過負荷變換，轉(zhuǎn)換成上貓爪支撐。汽缸裝配的部件還包括高壓后汽封體、中間汽封體和中壓后汽封體。

高中壓缸水平中分面共有8只錐銷和168只熱緊螺栓。機組運行時隔板定位凸臺與汽缸定位槽受蒸汽流推動作用，在高壓側(cè)形成承壓密封面，方向為前側(cè)；中壓側(cè)形成承壓密封面，方向為后側(cè)，保證隔板緊貼汽缸承壓密封面，防止運行中隔板出現(xiàn)振動，也防止級間漏汽導(dǎo)致的機組出力下降。高中壓缸模塊基本質(zhì)量見表1。

表1 高中壓缸模塊基本質(zhì)量(單位：t)

2 錯口問題分析與診斷

2.1 錯口發(fā)現(xiàn)

現(xiàn)場扣合高中壓缸上隔板、上汽封體和上缸，此時下缸支撐在現(xiàn)場制作的臨時支撐上，中分面8個定位錐銷已全部打入。檢查發(fā)現(xiàn)汽缸存在垂直錯口，如圖2所示，錯口數(shù)據(jù)如表2所示。

注：數(shù)值單位0.01 mm

圖2 定位面錯口示意圖

表2 錯口數(shù)據(jù)1(單位：0.01 mm)

2.2 錯口調(diào)整與測量

2.2.1 調(diào)整方案一

考慮垂直錯口可能是由于汽缸上、下半的垂弧不一致而引起的，因此，擰緊水平中分面螺栓數(shù)量的1/3，從而將上半汽缸下拉，消除垂直錯口。由于中壓后汽封洼窩處錯口量相對較小，高壓后汽封洼窩處錯口量較大，因此，將近中壓后汽封洼窩處定位銷保留，取出其余全部定位銷。然后緊固水平中分面螺栓，檢查垂直錯口數(shù)據(jù)如表3所示。

2.2.2 調(diào)整方案二

學(xué)校對實驗教學(xué)的管理是根本性管理。對是否能夠真正實現(xiàn)、實踐實戰(zhàn)能力強的應(yīng)用型專業(yè)人才培養(yǎng)目標，具有根本性、決定性作用。

將汽缸上半吊開，上、下半隔板吊出，然后再

表3 錯口數(shù)據(jù)2(單位：0.01 mm)

將上半缸扣合(中分面螺栓尚未擰緊，此時汽缸質(zhì)量支撐在下半缸臨時支撐上)，打入最外端定位銷。對汽缸汽封洼窩、隔板定位槽進行垂直錯口測量，數(shù)據(jù)如表4所示。通過錯口數(shù)據(jù)的分析可以看出，汽缸橫向水平存在偏差。

表4 錯口數(shù)據(jù)3(單位：0.01 mm)

2.2.3 調(diào)整方案三

再次將汽缸上半吊開，對汽缸橫向水平進行測量。利用精密水準儀對汽缸下半進行標高測量，測量結(jié)果如圖3所示。

注：數(shù)值單位mm

圖3 汽缸下半標高測量示意圖

根據(jù)上述標高數(shù)值，以高壓第3順點為測量零點，汽缸單側(cè)取8個測量點，計算汽缸垂弧數(shù)值如圖4及表5所示。

圖4 汽缸垂弧示意圖

表5 垂弧數(shù)據(jù)(單位：0.01 mm)

2.3 錯口問題原因分析

2.3.1 安裝角度分析

汽缸前后兩端支撐距離長達10 m，質(zhì)量超過300 t，汽缸定位使用直徑40 mm的錐銷?，F(xiàn)場安裝階段汽缸下半前后兩端支撐，汽缸上半呈自由狀態(tài)，在重力作用下，汽缸上下半中部都存在下?lián)馅厔荩虼嗽谄卓酆蠒r形成軸向“錯口”。

汽缸在工廠加工制造時的支撐情況與安裝現(xiàn)場不同，工廠內(nèi)汽缸有中間支撐，汽缸下?lián)嫌绊懖幻黠@。而在安裝現(xiàn)場，上下汽缸扣合前、后汽缸下?lián)蠒霈F(xiàn)變化，如圖5所示。

2.3.2 制造加工角度分析

汽缸隔板定位槽的加工是在22 m數(shù)控龍門銑上完成的，加工狀態(tài)為汽缸水平中分面向上，

(a) 下缸有支撐

(b) 汽缸法蘭螺栓緊固前

(b) 汽缸法蘭螺栓緊固后

圖5 把汽缸簡化成長桿后的汽缸扣合情況

上、下半汽缸分別用三面刃盤銑刀，按數(shù)控程序銑削而成，加工前對汽缸的上、下半均找平、找正，進行負荷分配。由于是全數(shù)控加工，汽缸的加工精度完全取決于數(shù)控機床的精度，加工誤差可能性極小。

3 錯口處理及經(jīng)驗反饋

返修隔板前，高中壓缸半實缸狀態(tài)軸向錯位量如表6所示，全實缸狀態(tài)軸向錯位量如表7所示。

根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，采取大設(shè)備(高中壓缸)盡量不改造的原則，以修復(fù)小設(shè)備為代價，是最簡單、實際的一種修復(fù)方案。經(jīng)評估，最終確定車削高壓第4、6、8、9級隔板下半，車削高壓缸后汽封體下半、中壓后汽封體下半、中間汽封體下半的返修技術(shù)方案，用以滿足汽缸與隔板、汽缸與汽封體裝配要求。高壓隔板和汽封體軸向定位凸臺承壓面最終加工量如表8所示。

表6 半實缸狀態(tài)軸向錯口值(單位：mm)

表7 全實缸狀態(tài)軸向錯口值(單位：mm)

將高壓隔板下半、高壓后汽封體下半、中壓后汽封體下半、中間汽封體下半安排返廠，在數(shù)控立車上去除加工量，處理后的隔板、汽封體與汽缸的軸向定位間隙滿足設(shè)計要求。

本次高中壓缸錯口問題反映了在工廠裝配階段需要增加消除汽缸上下半錯位的工藝程序。針對后續(xù)機組，在工廠總裝工藝中增加了檢查錯位量的工序；同時，采取了補充加工隔板的措施，以消除錯位量。實踐證明后續(xù)機組通過實施上述措施未再出現(xiàn)同類問題。

4 結(jié) 論

本文對某核電廠汽輪機高中壓缸安裝階段出現(xiàn)的隔板定位凸臺錯位問題進行了深入分析研究，確定了錯口問題處理的可行方案，保證了設(shè)備質(zhì)量，實踐驗證了該方案的效果。對汽輪機高中壓缸錯口問題提出了預(yù)防改進措施，并將其成功運用于后續(xù)機組設(shè)備制造與安裝管理。研究成果可為高中壓缸的設(shè)計、制造和安裝提供參考。