汽轮机高压转子直轴方案

1、#3 汽轮机高压转子直轴方案#3 机 （#4 机 ） 系哈尔滨汽轮机厂生产超高压中间再热纯凝汽式汽轮机（69 型） ，机组额定功率210 MW，由于各种原因造成高压转子弯曲（ 弯曲部位及弯曲值不详） ，为确保直轴工作顺利进行，制定本方案如下：一、设备主要技术规范及其转子结构型号：N210-130/535/535 1 型；形式：超高压中间再热纯凝汽式机组（69 型 ） ；额定功率：210MW；额定转数：3000 rPm；新蒸汽压力：12.75 MPa；新蒸汽温度：535 ；再热冷段压力：2.507 MPa；再热冷段温度：313 ；背压： 6.376 KPa；新蒸汽耗量：627.6 t/h ；高压

2、转子临界转数：1869 rpm。高压转子有一个单列调节级和11 个压力级，高压转子的叶片与轴为整锻成一体， 轴中心孔为100, 转子材料为30CrMo207合金钢，经调质处理，布氏硬度HEB= 240,转子总长为4381mm子总重为6404Kg二、汽轮机高压转子弯曲情况（ 详情待查） 略。三、直轴方案选择：转子发生永久性弯曲大都因单侧磨擦过热而引起，金属过热部分受热膨胀，因受热周围温度较低部分的限制而产生压应力，该压应力大于该温度下的屈服极限，受热部分金属受压而缩短，则产生永反方向的弯曲，永久变形。大直径合金刚转子采用其它方法直轴有一定局限性，其共性是转子校直后，都存在残余应力，这些应力决定着

3、校直的轴可承受的弯曲力矩，当轴局部受热时，校直位置上的残余应力可能超过强度极限而引起裂纹，以及校直处稳定性差，运行中还可能产生弯曲裂纹等缺点。内应力松驰法是比较安全可靠，直轴效果为现阶段最好的一种方法，其原理是利用金属在高温下的松驰特性，即在一定的应变下作用于零件的应力会逐渐降低的现象，而在应力降低的同时，零件的弹性变形转变为塑形变形，人为控制加热温度外加一定力并持续一定时间而完成较直工作。这样校直后的轴具有良好的稳定性，因此选用松驰法直轴较为稳妥。四、组织措施：成立直轴专业组：其成员由汽机、电气、热工人员组成，约计40 人，其组织及分工如下：总指挥：1 人；领班指挥（ 组长）3 人；电感加热

4、操作及参数记录，每班3 人 （ 计 9 人 ） ；热工原件设备维护记录，每班2 人 （ 计 6 人 ） ；盘转子、 加压操作百分表记录等, 每班 8 人 （ 计 24 人 ） 。五、安全措施：1、整个直轴全过程的回火处理、升温、加压及稳定回火处理等均听从总指挥一人的指挥。发现异常情况应及时通知总指挥；2、校直平台、转子及加力装置的起吊须由起重专人指挥；3、转子校直过程中的升温、恒温、降温速度及温度要严格控制好，轴内外温差不得大于60，轮盘根部两则温差不得大于50，切实做好保温措施，以确保轮盘根部与外缘温差不大于150；4、各校直用平台、支架、加力装置、盘转子滚架等应安放牢固，并进行冷加压以检验

5、直轴装置的稳固、强度情况，发现异常情况应停止直轴工作；5、加压时应缓慢进行，作用力方向要对正，严禁受力偏斜；6、各百分表及支架必须安放稳固，自开始记录后，严防触动表架及支座；7、各温度表计应准确可靠，焊接点牢固，被测点布置对称；8、感应线圈用紫铜管必须焊接牢固，水压试验合格；9、电气设备作好绝缘设施，防止触电伤人；10、正确使用好劳动保护，做好防止烫人、伤人措施六、直轴前的准备工作：1、参加直轴人员认真学习直轴方案，掌握直轴步骤及方法；2、准备好各种有关的技术资料、图纸、记录纸、笔、表格等；3、转子弯曲部位清扫打磨，对转子进行金相、硬度和光谱检验及中心孔探伤检修，中心孔探伤检验，确定和校核转子

6、的热处理情况与材质情况；（其数量根据弯曲度及加热位置待定），热工温度测量所用表计为数字仪表，其精度应在允许范围内，一次仪表与二次仪表采用高温补尝导线连接，一次仪表采用1 1.5的银铭，银硅电极线焊接而成；5、承压轴承座下垫好紫铜板，转子在直轴台上就位，制做百分表架，该表架应保证不受直轴台弹性变形的影响；6、变压器等就位，制做表盘，做电缆头，感应线圈导线用紫铜管焊接而成（ 其长度根据弯曲度定） ，并做退火处理，水压试验合格，并缠绕玻璃丝布带两层，做好绝缘；7、校验热电偶，用电熔点焊机将热电偶焊在被测轴表面，焊接牢固，接触良好，同时考虑好测点的对称性和幅向性的分布；8、精确测量转子弯曲值，以确定加

7、热段，选定加压点、支承点、缠绕线圈，转子保温；9、接引电缆线，制做冷却水联箱、回水槽，接引好线圈冷却水（ 冷却水采用凝结水供给） ；10、准备好直轴用工具、材料（附后。七、转子加压及支承装置的选定：如图一所示，加压支承装置系由100吨油压千斤顶， 六根 60 号工字钢组成的框架（ 即直轴平台） 滚球支承装置及两根直径90mm勺拉力螺杆等部件组成，直轴台是直轴质量的关键设备，要有足够的钢度、强度、稳定性和整体性，是放置支架、滚架，联系转子的支承部件。滚动支架是作为盘转子及测量弯曲之用，承受转子、线圈及保温材料的重量，配制滚动轴承材质应低于轴的材质，以防损伤轴颈，滚动支架分别设在#1 瓦轴颈处和#

8、2 瓦挡油环轴颈处，当直轴加压时，两滚动支架撤离#1、 #2轴颈，使轴作用在两个固定加压支点上（下支点）。加压支点不仅承受转子全部重，而且在直轴过程中，还承受外加力，其作用力很大，应有足够的接触面，根据转子结构，两个支点分别设在低压轴封处（1 瓦侧）和高压轴封处（或对轮处，根据弯曲部位而定） ，在配制弧形垫块时，根据矩形齿距、齿高相吻合，接触严密，保证受力均匀，齿不应受力，加力点应选自拉力点较近一侧。拉力点（上支点）起约束作用，要有足够的刚度，其弧型垫块配制同下支点相同，加力点的位置选择根据转子弯曲部位待定，但应尽量靠近弯曲部位。八、加热装置位置1、采用工频感应加热法；2、加热功率计算。根据弯

9、曲部位（数值待查）及加热段几何形状，采用下列公式进行计算：2.1 被加热段金属重：兀G T= r +（D2 d2）L 十（D12 D112）b4式中：D 一轴心加热段平均直径；d 一轴中心孔；D'一叶轮轮缘直径（单级）；D"一叶轮轮毂直径（单级）；L 一轴加热段长度；b 一叶轮平均厚度（单级）；2.2 加热段所需热量：Q = KGC（t-t0）大卡式中：K-热损失失数，取3.0;G被加热段重Kg;C- 钢的高温比热，取 0.16KCaL/KgC； t加热最高温度，66 660 C； t 0一室温；23 加热所需功率：P=Q/0.24t KW式中：Q加热量（大卡）；T加热所需时

10、间（秒）；取平均温升速度V = 50 C /h ;t =（t -t0）/V X 3600;24 加热段电阻：R= p L/S式中：p材料电阻率，取0.1 Xl0-4QCm2/CmL加热段周长；L =兀D CP （取加热段平均直径）；S一导线的等效截面积Cm2S = 0.02B , （B为加热段长）；2.5 加热段感应电流：I =（A）;R2.6 加热段感应电动势：E2=P/I.C0S （V）;2.7 感应线圈总匝数（计算 ）；I 1 = 1.2 I根据现场电流实际，取每匝电流I,11则：W=（匝）I九、加热位置及线圈匝数分布：略（由于弯曲部位及弯曲值不祥，根据具体数值而定）。十、导线10X2退

11、火紫铜管作为感应线圈导线管内通凝结水，用以降低导线温度，铜管导线先焊接后退火，焊接接头应平滑、牢固无气孔，接头处内孔不应减少面积，焊后进行0.5Kg/Cm2水压试验，五分 钟内不降压。铜管用玻璃丝布带半叠绕两层，在缠绕过程中防止松脱破坏绝缘。十一、线圈与轴间（叶轮）绝缘及线圈的缠绕和保温。为了减少热损失及经向温差和热辐射大烧毁线圈绝缘，焊好热电偶测温点后，应将轴表面（或叶轮侧面）进行绝缘热保温，厚度为 25-30mm保温层外表面用石棉板盖好，并用玻璃丝布封牢。按计算结果将每段匝数按规定进行线圈缠绕（盘动转子缠绕），在缠绕过程中要拉紧铜管，保持匝间接触严密、均匀、严禁碰坏或拉脱绝缘，线圈两头用玻

12、璃丝布锁牢，预留长度应方便转子180回转, 并应在转子凹曲方向甩头。线圈缠绕完毕后，仍需进行0.5MPa/5分钟水压试 验，并摇测绝缘大于0.5MQ ,合格后用硅酸铝纤维将 轴加热段全部包好，外层用石棉布绑扎牢固。十二、感应加热接线圈、略十三、测温装置及测点布置为严密监视加热、升温及降温及温度场的变化，合理掌握升（降）温速度，取各良好的直轴效果，须由温度数字显示表，自动记录仪转换器，热电偶等组成的测温装置，为提高准确性和记录速度，采用自动记录和手动切换记录，重要测点自动记录，各测点应在转子绕线前装好，并对其回路检查和校验，确保准确可靠。十四、直轴前后的回火处理直轴前为了消除由于磨擦过热弯曲后引

13、起的内应力和金属表面硬化现象，防止直轴过程中产生裂纹，须进行回火处理，回火处理在直轴台上进行，将最大弯曲点置于上方，以 50 /h 的加热速度升温到650（低于原回火温度3050C），恒温5小时，为加快直轴时间，恒温后即进行加压直轴并与直轴后的稳定回火处理连续进行。十五、加压直轴及计算1、通过直轴前冷态加压试验推算出转子当量直经D;2、准确测量各支点距离和加热中心（弯曲点中心）距离（如图2 ）轴抗弯距（空心轴）3 d3) ；32式中：D一转子当量直径； d一轴中心孔直径；轴惯性矩：兀J = (D 4 d 4);64取弯曲中心S处的弯曲应力为SS = Kgf/mmZ 则最大弯曲S处力矩。Ms=

14、SsW对轮处顶力：(油压千斤施加力)P= MS/C Kg ;通过测出油压千斤顶活塞直径，计算总面积，求出控制油压；上支点B点的压力：R B= PL/aRBa2b2上支点B处挠度：F B=3EJLE材料弹性摸量，常温取 2.1 X106高温时取 1.75 X 106 Kgf/Cm2加力点D处挠度：F D= F B.L/a十六、直轴过程1、将转子凸起方向朝上，并进行直轴前回火处理， 加热到660C,恒温35小时，以3545C/小I寸降温至550-600C,测量轴弯曲值，之后升温到660 （弯曲点最大处） ，将转子凸面置于上方，上支点固定好，拧紧拉力螺栓，将上支点摸梁拉紧，操纵油压千斤顶，分每5Mp

15、a亭顿一次进行各表计测量记录，直到所需要达到的油压为止，在该压力下恒温保持1 小时， 做好松驰记录, 之后再降温到550600C,热态测量弯曲情况、温度、应力等，直到达到合格为止（过直0.01 0.02mm）, 之后升温到660（直轴后稳定回火处理）, 恒温6 8小时，然后以3050c的速度降到250C,即停止送电，自然冷却直到室温。在恒温及降温过程中，往复间断盘转子180、300以上时，每10 分钟盘一次，200300c问，每15分钟盘动一 次，100200c间每30分钟盘动一次，100 C以下 停止盘车。十七、直轴后的检查1、轴直好后，转子在室温下，测量弯曲情况，由于剩余弯曲值及方向与原状有差异，必要时进行低速动平衡；2、金相检查加压，加热处轴表面及内孔是否有裂纹；3、测量加热轴表面硬度，并与直轴前对比。十八、主要工具及材料直轴台一套；100 吨油压千斤顶一台（ 配压力表） ；8=2、3、4、5mmi铜板各 1m2大量程百分表30 块，配套磁力表座；游标卡尺、深度尺等；10X2紫铜管300延长米；玻璃丝布100kg；硅酸铝纤