核电半速汽轮机轴承结构及安装

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【摘要】目前国内核电汽轮机普遍采用了半速汽轮机，由于其轴承结构特点和要求与常规电站不同，国内施工经验不足，如何掌握轴承的安装是困扰着施工单位的难题。本文根据某核电站一期工程为百万千瓦半速汽轮机轴承安装管理经验，对轴承的结构特点以及安装工艺进行了介绍。并重点提出了调整过程中如何控制平行度偏差的方法。

【关键词】核电；轴承；安装；平行度

1.工程概况及简述

某核电站一期工程常规岛汽轮机为东方汽轮机厂和法国ALSTOM联合设计制造的单轴、一次中间再热、四缸六排汽（一台高中压合缸、三台低压缸）、冲动式百万千瓦级阿尔贝拉型半速汽轮机。旋转方向为逆时针。

2.轴承结构形式

如表1所示，阿尔贝拉1080MW机组半速汽轮机支撑轴承有两种规格直径为Φ630和Φ750两种，1-2号为为落地式轴承—直径为Φ630。3-8号轴承为低压轴承——直径Φ750，前、后的轴承座与内缸连在一起坐落在基础上。

支持轴承为可倾瓦支持轴承，推力轴承为固定式密切而式放置于中轴承箱侧。

3.结构特点

3.1 支持轴承

1）支撑轴承为偏支可倾瓦支持轴承。轴承中分面与水平中分面角度为逆时针15°，轴承放置在调整装置上，在瓦体上压紧装置固定在轴承箱上。在轴承与调整装置、压紧装置之间形成密封的油道给轴承供油。支撑轴承由3块瓦块组成偏心可倾瓦组成，各瓦块单独供油。上瓦设置弹簧，使上瓦始终保持一定的载荷。主支撑瓦块支点离瓦块出油边的角度为47°（包角104°），侧瓦块与上瓦块支点离瓦块出油边的角度为25°（包角57°）。轴承瓦块材料为16Mn。

2）轴承瓦块与轴瓦套是通过瓦块背弧的销孔来连接定位，瓦块支撑在瓦块座板上，瓦块座板再支撑在轴瓦套上。瓦块在瓦块座板上的支撑方式为线支撑，瓦块在工作中可以沿周向自由摆动。

3）可倾瓦支持轴承的主支撑瓦块和侧瓦块设有顶轴油囊，其主支撑瓦块在支点轴向方向设有4各顶轴油囊，侧瓦块在支点轴向方向设有2个顶轴油囊，上瓦块没有顶轴油囊。主支撑瓦块的4个顶轴油囊的顶轴油为单独供油，侧瓦的2个顶轴油囊共用一根顶轴油管。顶轴油系统通过轴承箱里的分油器分成多路顶轴油管路，其中4路顶轴油管路接到主支撑瓦块，1路接到侧瓦块。与轴瓦接驳处设有顶轴油单向阀。

4）在顶轴状态下要求顶起高度：垂直：0.08-0.13mm，水平：0.05-0.10mm。顶起高度和正常运行的状态下油膜高度，要确保在运行状态下与轴瓦乌金表面形成稳定并具有一定厚度的油膜，才会使轴瓦可靠运行。否则会导致转子与轴瓦乌金产生摩擦，造成轴瓦运行状态恶化的风险。

a）调整装置与轴承箱支撑装置间隙为间隙配合：Φ750（0.55-0.796）、Φ650（0.596-0.75）；

b）轴承放置在调整装置上调整装置；轴向间隙配合：Φ750（0.70-0.78）、Φ650（0.640-0.721）；

c）轴承压紧装置与轴瓦配合为过渡配合：Φ750（-0.039-0.164）；Φ650（-0.033-0.148mm）；

d）在内油挡位置设计了在安装过程中测量轴瓦与转子之间平行度测量块。

3.2 推力轴承

1）推力轴承外径Φ1245、轴向长度640mm、内孔尺寸为Φ630；

2）定瓦推力轴承的推力瓦分为上下两个半环，轴承在工作时是不摆动；瓦块是固定在弹性环支撑上，该瓦块工作时是可以摆动；

3）在轴承体内腔两侧分别装有弹性垫圈和推力瓦块，在瓦体内孔两侧通过浮环支撑转子；

4）通过调端的调整垫片来调整推力瓦块轴向位置，满足与转子之间的间隙要求；

4.轴承安装

汽轮机是高速旋转的动力机械，而轴承是保证转子高速旋转的重要部件，它承受汽轮机工作时转子所产生的静载荷和各种因素引起的动载荷，并使转子和静子部分保持一定的相对位置和间隙，保证转子平稳运转。

该类型的支持轴承在圆周方向可以沿圆周方向微调整，轴向摆动（调整）极小的设计特点，决定了轴瓦与转子的平行度质量控制对运行的可靠性是起着至关重要的作用。设计方并没有有效的程序来对轴承的平行度进行控制，也没有提供设计数据。为了确保转子在轴承中的平稳运行，控制轴瓦平行度偏差。我们在安装过程中对轴承的平行度制约条件进行了梳理，对各制约条件进行了约束。在安装过程中逐项进行控制，减少积累误差，确保了汽轮机轴承的平行度和机组的安全运行。

4.1 检查轴承座与调节装置

安装前用内径千分尺检查轴承座与调节装置配合位置的平行度；控制0.02mm以内。偏差较大会对后续轴承平行度调整过程中数据超标。

4.2 压紧调整装置

1）清理检查“压紧调整装置”测量与轴承座轴向配合尺寸及相关尺寸检查，应符合要求；

2）在轴承调整装置侧部调整板（L型板），测量上下部分的平行度偏差控制在0.02以内；

3）检查底部调整装置与轴承座的接触，进行初研，等待后续转子就位调整后进行精研。将“压紧调整装置”下半吊装就位，吊装前应在“底部调整板”底面和顶面涂红丹粉，并安装“底部调整板”、“侧部调整板”，测量垂直和水平两个方向的直径，出现偏差通过加减“侧部调整板”进行调整。

4.3 轴承清理检查

1）轴承解体前先检查水平中分面间隙，测量轴承横向截面的平行度；测量轴承的宽度，检查与调整装置的配合间隙是否符合设计要求。

2）对轴瓦块进行PT检查。

3）在支持轴承下半背弧处涂抹红丹粉，然后将支持轴承吊装就位；检查“底部调整板”与轴承座、“底部调整板”与“压紧调整装置”下半、支持轴承下半背弧与“压紧调整装置”下半之间的接触，接触良好且均匀，否则应对接触面进行研磨处理。

4.4 测量调整轴瓦平行度

1）将低压转子吊装就位，使用内径千分尺测量轴瓦的平行度；

2）根据平行度测量数据，确定“底部调整板”、“侧部调整板”的加工数据；备注：加工前，必须结合轴承内外侧的内径测量数据，通过计算确定轴瓦真实的平行度数据；

3）复测轴瓦平行度符合要求。

4.5 轴瓦枕紧力测量

将LP转子吊出，将支持轴承上半吊入，将“压紧调整装置”上半吊装就位，通过压铅丝的方法测量“中分面调整板”与“压紧调整装置”上半之间的间隙，一般控制在过盈0.02-0.03mm。

4.6 推力轴承安装

1）推力轴承壳体与轴承箱体通过壳体外的调整块调整间隙为0-0.05mm；

2）在转子就位调整后要求推力盘与推力轴承壳体推力瓦块的支撑面平行度不大于0.02mm；

3）若推力间隙过大或过小，可调整推力轴承瓦套两侧的垫片来调整，亦可调整调端推力瓦块后部的调整垫片。

5.施工过程中关键控制点

平行度的控制：

5.1 测量径向轴承的底部调整板的水平和扬度，确保底部调整板的水平的扬度与轴承基本一致。

5.2 调整装置与轴承座进行接触情况的检查；侧部设计间隙为0.05-0.09mm按此调整则保证不了在压紧装置安装后的尺寸。在调整装置就位后测量与两侧调整板配合位置的间隙并均匀配在调整板上，以减少后续调整过程中尺寸不满足制造厂的要求。也会减少对后续轴瓦平行度的调整累积误差；

5.3 在安装过程中使用铜棒轻敲至一侧。使得调整装置在轴承座和轴承在调整装置在同一侧。以减少由于就位不准确带来的平行度调整的偏差。

5.4 调整1、2号轴承及推力轴承平行度的同时要保证转子在前中箱油挡的中心位置在程序要求范围内。

6.小结

轴承是汽轮机静止部套和转动部套之间的媒介，轴承的安装质量影响了汽轮机转子的运转状态和安全。核电运行安全尤为重要。核电机组多采用半速汽轮机结构与常规存在差异。本文简单介绍了核电百万半速汽轮机轴承的基本结构，并对安装工艺要求以及平行度的控制要点进行了论述；对后续机组的安装有借鉴意义。

参考文献

[1]DL5011-92电力建设施工及验收技术规范（汽轮机机组篇）[S].

[2]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）[S].