浅谈汽轮机高中压缸负荷分配

浅谈汽轮机高中压缸负荷分配

宋永军

山东电力建设第三工程有限公司 山东省青岛市崂山区 266100

摘要：汽轮机高中压缸安装需进行全实缸负荷的分配测量和调整工作，主要是保证汽缸及附属管道重力合理的分配到各个承力点上，汽轮机负荷分配是否合格直接影响机组的长周期安全运行。本文对汽缸负荷分配步骤和注意事项，并将操作过程进行了深入的分析。

关键词：汽轮机 汽缸 负荷分配 垂弧

1. 目的

目前大多数汽轮机组均采用高中压缸合缸结构，整个高中压缸内包括了高压部分、中压部分。整个高中压部套的重力以及外接管道的重量全部通过搭在前箱和中箱的四只猫爪支撑，不均匀的载荷直接作用在汽缸上会导致汽缸不均匀沉降和不规则变形。因此，必须在安装阶段对这种猫爪结构的汽缸静定结构进行负荷分配，保证汽缸的重力合理的分配到各个承力面上，减小汽缸不规则变形和振动，确保机组安全、长周期的运行。

二、负荷分配具备的条件：

汽缸的负荷分配工作是汽缸安装过程中很关键的一个环节，它直接关联着汽缸的猫爪的受力情况以及汽缸外缸所有管道的正式连接，安装过程中，全实缸负荷分配对减小机组振动有很好的效果，全实缸和汽轮机最终运行工况接近相同，这样做出的负荷分配更能准确地反映整个汽缸的重力，使负荷分配更趋于合理、准确。负荷分配必须具备的条件：
(I)汽缸全实缸，紧固1/3中分面螺栓。
(2)与汽缸相连的管道安装到第一套支吊架处，预留一道焊口。
(3)高压转子与低压转子中心在全实缸情况下中心已调整合格，并达到厂家设计范围要求。汽缸水平调整完成，纵向水平符合转子扬度。
(4)高中压外缸前后洼窝中心调整好，达到设计要求误差以内(≤0．05 mm)。
(5)高中压外缸4个猫爪下均采用临时垫片支撑，且具有不同厚度的不锈钢垫片，能够保证加、减调整操作。
(6)汽缸与前箱和中箱“H”型中心梁未连接。
(7)高中压外缸四个猫爪的正式螺栓已安装，且全部紧固。以下汽缸猫爪支撑为例。

下汽缸支撑猫爪
三、负荷分配方法：

汽缸负荷分配通常有猫爪垂弧法和测力计法。所谓负荷分配，即将汽缸的重力合理

的分配到各个承力面上去。猫爪垂弧法就是指每个支撑猫爪在抽出猫爪垫片情况下，

汽缸猫爪自然下垂的垂弧值，比较左右对称位置猫爪的垂弧值，通过调整各猫爪下部

垫片的厚度，使各对称点猫爪垂弧差在允许范围以内，此方法间接反映了各猫爪负荷

分配。测力计的工作原理类似于弹簧秤，即当测力计受力时，通过连杆使测力计内弹

簧受力压缩，推动百分表显示弹簧的压缩量，通过百分表指示值核对测力计出厂负荷

试验曲线即可得到此位置测力计所承受的荷载； 就是将专用的测力计拧入高中压缸猫

爪处的专用螺孔内，当测力计受力时，根据测力计上端百分表显示的弹簧压缩值，即

查知该猫爪的负荷，根据各猫爪的负荷值进行对称点负荷的调整，此方法直接反映了

各猫爪分配的负荷。

4. 负荷分配步骤：

目前，汽轮机组负荷分配通常采用的方法为猫爪垂弧法，其分配调整原则为：“逐一进行，对称调整”。下面以潍坊电厂3号机组高中压缸采用猫爪垂弧法负荷分配为例介绍负荷分配的一般步骤。高中压缸各猫爪临时编号如图：

汽缸猫爪编号 洼窝中心

1. 汽缸前后猫爪编号，便于记录、计算和调整。测量百分表架设在临时牢固可靠支架上，避免负荷分配时，汽缸升、降收到影响。

2. 在各猫爪螺栓下面加临时不锈钢垫片（内孔尺寸比螺栓少大些），猫爪螺栓处于紧固状态。

3. 在作任意角的垂弧时，其余三个角的压销螺栓应用相同力矩进行紧固。

4. 在靠近猫爪附近的吊耳或者汽缸可以放置千斤顶地方，用千斤顶慢慢顶起汽缸约1.00mm,抽出猫爪下的临时垫片，千斤顶缓慢泄压，让该猫爪自由下垂，直到千斤顶完全泄压不受力，记录百分表读数A。

5. 千斤顶重新顶起猫爪，使百分表读数达到8.00+1.00mm左右，复装临时垫片，复装时应仔细检查各层垫片是否有叠层和错位，并检查各层垫片孔与猫爪螺栓孔对正，千斤顶泄压，使猫爪重量全部承受于垫片上，检查百分表读数是否回原设定数值(8.00mm)，若偏差在0．0l～0．05mm之间可用铜棒向下敲击该猫爪上面，看百分表是否回原设定数值：敲击后偏差仍超过0.05mm，应重新顶起该猫爪抽出垫片检查，直到最终百分表读数回原设定数值(8.00mm)；重复步骤4、5再做一次，直至连续两次分配百分表读数(A)一致。

6. 该点的垂弧值：△Hi=8.00一Ai mm(i=l，2，3，4)，分别对编号1、2、3、4猫爪的垂弧进行测量、记录，分别记录如下：
   AI （△H1）A2 （△H2 ）A3（△H3） A4（△H4）
   垫片调整、取值根据各猫爪垂弧△H ，对左右对称位置，|△H1一△H2 |≤0．05mm ; |△H3一△H4 |≤0．05mm，看是否在要求范围以内。如果不能满足要求，应进行调整，调整量为△T。

△T_（1、2）=|｜; △T_（3、4） = | |

调整垫片时，考虑高中压外缸与转子的洼窝中心，不允许单侧加减垫片，这样会影响汽洼窝中心，还得兼顾汽缸水平，必须两对称点同时进行调整，确保洼窝中心不变，考虑汽缸水平。负荷分配主要考虑汽缸洼窝底部尺寸，如底部与左右有偏差，应通过调整两端(编号1、2或编号3、4)猫爪垫片的厚度，此时应同时在两端对称点猫爪底部增加、减去相同厚度的垫片，这样才能确保在不破坏猫爪负荷的情况下，又能满足洼窝要求洼窝中心要求：
| a—b |≤0．05 mm
|c-|≤0．05 mm
调整量如下：在左右洼窝已满足要求| a—b |≤0．05 mm时只调整底部：当|c-|＞0．05 mm 时，|c-|＞0时，对应端各猫爪底部加c- 厚度垫片；|c-|＜0时，对应端各猫爪底部减去c- 厚度垫片。此项调整可不单独再次进行负荷分配操作，可直接在负荷分配合格后，在测量出的垫片总厚度上加减(H±|| )，来最终确定正式猫爪垫片的厚度H，这样可以减少不必要的工作量。

根据施工经验，汽缸做负荷分配时，猫爪下部垫片较多，分别用外径千分尺测量每一张垫片的厚度，最后相加得出各猫爪正式加工垫片总厚度值，测量与加工都有误差，在各猫爪正式垫片加工结束安装时，仍需再次复核各猫爪的垂弧，确保达到设计要求值。
通过此次调整，最终使潍坊电厂3号机组各猫爪垂弧达到要求，测量值如下：

1号： △H1= 8.00 - 6.49 =1.51mm
2号：△H2 = 8.00 - 6.54 =1.46mm
3号： △H3= 8.00 - 5.91 =2.09mm
4号： △H4= 8.00 - 5.92 =2.08mm
|△H1-△H2|≤0.10mm

|△H3-△H4|≤0.10mm

五、结束语：

汽缸负荷分配是一项细致复杂工作，猫爪垂弧法负荷分配，是目前施工中最常用、最适合的一种方法。通过测量对称点猫爪垂弧差来间接确定各猫爪的负荷，方法简单，便于操作；测力计法设备投资较大，一般厂家不提供测力设备，安装单位也不定购，因此安装单位很少使用此方法。负荷分配结束后，应复测联轴器中心，汽缸的纵、横向水平，必要时做相对应的调整。