CN115126558A - 一种核电汽轮机高压缸负荷测量及分配方法 - Google Patents

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CN115126558A CN202110334042.9A CN202110334042A CN115126558A CN 115126558 A CN115126558 A CN 115126558A CN 202110334042 A CN202110334042 A CN 202110334042A CN 115126558 A CN115126558 A CN 115126558A
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李祥奎
刘竹鹏
于新娜
杨淦
赖斌生
余泽辉
闵济东
童益华
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Abstract

本发明涉及核电检修技术领域，具体公开了一种核电汽轮机高压缸负荷测量及分配方法，包括以下步骤：步骤1：在左前侧猫爪处安装称重千斤顶；步骤2：对左前侧猫爪进行负荷测量；步骤3：拆除左前侧猫爪处称重千斤顶；步骤4：对另外三组猫爪进行负荷测量；步骤5：高压缸猫爪负荷差值计算。根据本发明的方法，可有效消除汽轮机高压缸负荷测量及分配不均的不利影响，消除汽轮机导汽管应力不均匀可能导致的漏气，或者动静碰磨可能导致的振动大隐患，提高了汽轮机运行可靠性。

Description

一种核电汽轮机高压缸负荷测量及分配方法
技术领域
本发明属于核电检修技术领域，具体涉及一种核电汽轮机高压缸负荷测量及分配方法。
背景技术
在百万千瓦级压水堆核电厂中，汽轮机作为核电厂二回路的关键重要设备，是一种将核蒸汽的热能转变为机械能，并带动发电机旋转的原动机。
某核电厂1-4号机组汽轮机由一个高压缸和两个低压缸组成，其中高压缸为水平中分结构，分为上半汽缸和下半汽缸。如图1所示，在高压缸前侧分别设计有左前侧猫爪1和右前侧猫爪2，在高压缸后侧分别设计有左后侧猫爪3和右后侧猫爪4。每组猫爪分为上下半，分别作为上、下半汽缸水平法兰的前后延伸，上下半猫爪为阶梯型结构。上半汽缸猫爪支承在高压缸前后轴承座的水平接合面上，轴承座通过地脚螺栓固定在基础上，该类型支撑方式为上猫爪支撑结构，上半汽缸猫爪也称为工作猫爪，其承力面与汽缸水平中分面在同一平面内；猫爪受热膨胀时，汽缸中心仍与转子中心保持—致。下半汽缸猫爪主要用于检修时，在轴承箱与下半汽缸猫爪之间加装检修垫铁，作为临时支撑，防止下缸下沉。
汽轮机高压缸大修时，需要对高压缸的负荷进行测量及分配，就是在保证高压缸前后端标高、中心和扬度不变的前提下，通过调整四组猫爪以调整垫片的厚度，使汽缸在四组猫爪所承受的负荷均衡，具体标准为同一端左右两侧猫爪负荷差值与同一端左右两侧猫爪负荷平均值之比不超过5％。通过对高压缸的负荷测量及分配，满足高压缸设计要求。
由于传统的汽轮机高压缸负荷测量及分配均在汽缸冷态下实施，未考虑热态运行时汽缸受热膨胀或者受冷收缩的影响，从而导致机组不同热态运行工况下高压缸负荷发生变化导致偏离设计要求。在某百万千瓦级压水堆核电厂的应用过程中，产生了因负荷测量及分配不均匀导致与高压缸相连的导汽管所承受的应力不均匀，从而进一步导致汽轮机导汽管漏气事件，降低了汽轮机的设备可靠性，影响了系统和机组的安全可靠运行。因此，设计一种更可靠的核电汽轮机高压缸负荷测量及分配方法，对设备和机组的安全、可靠运行至关重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核电汽轮机高压缸负荷测量及分配方法，能够精确测量高压缸前后端四组猫爪的负荷，并根据负荷差值增减猫爪调整垫片的厚度，使高压缸重量根据设计要求分配在四组猫爪上。
本发明的技术方案如下：
一种核电汽轮机高压缸负荷测量及分配方法，包括以下步骤：
步骤1：在左前侧猫爪处安装称重千斤顶
拆下左前侧猫爪的猫爪垫片组件，并在猫爪垫片组件位置安装称重千斤顶；
在上半汽缸猫爪垂直方向安装百分表，表针指向上半汽缸猫爪，并将百分表调至零位；
步骤2：对左前侧猫爪进行负荷测量
使用液压泵缓慢释放称重千斤顶，当百分表示数达到零位时，记录压力表第一次零位读数，记为a0；
使用液压泵缓慢加压称重千斤顶，通过百分表监测将猫爪高度顶起至 0.30mm，其中每隔0.10mm记录压力表的读数，分别记为a1、a2、a3；
使用液压泵缓慢释放称重千斤顶，将猫爪高度下落至-0.30mm，其中每隔0.10mm记录压力表的读数，分别记为b2、b1、b0、b-1、b-2、b-3；其中b0即为压力表第二次零位读数；
使用液压泵缓慢加压称重千斤顶，将猫爪高度重新顶起至零位，其中每隔 0.10mm记录压力表读数，分别记为c-2、c-1、c0；其中c0即为压力表第三次零位读数；
取压力表三次零位的压力平均值作为此猫爪的负荷，记为W1，即
Figure BDA0002996581290000071
步骤3：拆除左前侧猫爪处称重千斤顶
拆除左前侧猫爪处称重千斤顶，重新装入猫爪垫片组件；
步骤4：对另外三组猫爪进行负荷测量
重复步骤1～3，依次对右前侧猫爪、左后侧猫爪和右后侧猫爪的位置进行负荷测量，并分别记录三组猫爪的负荷为W2、W3、W4；
步骤5：高压缸猫爪负荷差值计算
计算高压缸前端左右两侧猫爪负荷差值以及后端左右两侧猫爪负荷差值，若不满足同一端左右两侧猫爪负荷差值与同一端左右两侧猫爪负荷平均值之比不超过5％的设计要求，则通过增减调整垫片的厚度来调整；
垫片调整后，重新按照步骤1～5进行负荷测量，直至满足同一端左右两侧猫爪负荷差值与同一端左右两侧猫爪负荷平均值之比不超过5％的设计要求。
步骤1中，选择汽缸左前侧猫爪，在轴承箱与下半汽缸猫爪之间放置安全垫块，安全垫块与下半汽缸猫爪之间留有间隙，以便为汽缸下降预留足够空间；
在紧邻安全垫块位置旁放置抬升千斤顶；
使用液压泵缓慢加压抬升千斤顶，将汽缸顶起，拆下猫爪垫片组件，然后在猫爪垫片组件位置安装称重千斤顶；
使用液压泵缓慢加压称重千金顶，将汽缸顶起，直至抬升千斤顶不受力时，取出抬升千斤顶。
步骤1中，安全垫块与下半汽缸猫爪之间留有0.40～0.50mm的间隙。
步骤1中，为防止变形影响测量效果，将称重千斤顶尽可能靠近猫爪中心位置放置；
称重千斤顶放置好后，对放置位置做好标记，后续测量时称重千斤顶的放置位置始终一致。
步骤2中，负荷测量初始状态为高压缸全实缸状态，并由上半汽缸猫爪支撑。
步骤3中，在紧邻安全垫块位置旁重新放置抬升千斤顶，使用液压泵缓慢加压抬升千斤顶，将汽缸顶起直至称重千斤顶不受力，然后取出称重千斤顶；
重新装入猫爪垫片组件，使用液压泵缓慢释放抬升千斤顶，直至上半缸猫爪下落至猫爪垫片组件上，然后取下抬升千斤顶和安全垫块。
步骤5中，左前侧猫爪和右前侧猫爪的负荷差值应满足
Figure BDA0002996581290000041
左后侧猫爪和右后侧猫爪的负荷差值应满足
Figure BDA0002996581290000042
步骤5中，负荷重的猫爪应增加垫片，负荷轻的猫爪应减少垫片。
步骤5中，为了保证转子与汽缸的中心不变，在增减调整垫片时，同一侧左右两边猫爪应遵循“一边减多少，另一边加多少”。
步骤5中，增减调整垫片的厚度计算方法：
以高压缸前端左右两侧猫爪即左前侧猫爪和右前侧猫爪为例，取压力表第二次定零位读数b0及前一次压力数据b1，以左前侧猫爪和右前侧猫爪的猫爪负荷平均值为基准，假设调整量为X，可得出对应关系如下：
Figure BDA0002996581290000051
则
Figure BDA0002996581290000052
负荷重的猫爪应增加X厚度的垫片，同时负荷轻的猫爪应减少X厚度的垫片。
本发明的显著效果在于：
(1)根据本发明的方法，通过千斤顶使汽轮机抬升或者下降，分别模拟高压缸受热膨胀或者受冷收缩的多种运行工况，取压力表三次零位的压力平均值作为此猫爪负荷计算依据，能够更加精确得到高压缸前后四组猫爪的真实负荷情况，使计算更为准确。
(2)根据本发明的方法，在增减调整垫片时，同一侧左右两边猫爪应注意遵循“一边减多少，另一边加多少”的原则，以保证转子与汽缸的中心不变，不会对高压缸造成其他不利影响。
(3)根据本发明的方法，可有效消除汽轮机高压缸负荷测量及分配不均的不利影响，消除汽轮机导汽管应力不均匀可能导致的漏气，或者动静碰磨可能导致的振动大隐患，取得了良好效果，提高了汽轮机运行可靠性。
附图说明
图1为高压缸俯视图；
图2为安全垫块安装示意图；
图3为抬升千斤顶安装示意图；
图4为高压缸猫爪结构示意图。
图中：1-左前侧猫爪；2-右前侧猫爪；3-左后侧猫爪；4-右后侧猫爪；5-称重千斤顶；6-百分表；7-液压泵；8-压力表；9-安全垫块；10-抬升千斤顶；11- 上半汽缸猫爪；12-垫片；13-调整垫片；14-调整块。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种核电汽轮机高压缸负荷测量及分配方法，包括以下步骤：
步骤1：在左前侧猫爪处安装称重千斤顶
选择汽缸左前侧猫爪1，在轴承箱与下半汽缸猫爪之间放置安全垫块9，安全垫块9与下半汽缸猫爪之间留有0.40～0.50mm的间隙，以便为汽缸下降预留足够空间，如图2所示；
如图3所示，在紧邻安全垫块9位置旁放置抬升千斤顶10，在上半汽缸猫爪垂直方向安装百分表6，表针指向上半汽缸猫爪，并将百分表6调至零位，用于监测汽轮机抬升或者下降位移变化；
使用液压泵7缓慢加压抬升千斤顶10，将汽缸顶起，拆下包含调整块14、垫片12、调整垫片13的猫爪垫片组件，然后在猫爪垫片组件位置安装称重千斤顶5；
为防止变形影响测量效果，将称重千斤顶5尽可能靠近猫爪中心位置放置；称重千斤顶5放置好后，对放置位置做好标记，后续测量时称重千斤顶5的放置位置应始终一致；
使用液压泵7缓慢加压称重千金顶5，将汽缸顶起，直至抬升千斤顶10不受力时，取出抬升千斤顶10；
步骤2：对左前侧猫爪进行负荷测量
负荷测量初始状态为高压缸全实缸状态，并由上半汽缸猫爪支撑；
使用液压泵7缓慢释放称重千斤顶5，当百分表6示数达到零位时，记录压力表8第一次零位读数，记为a0；
使用液压泵7缓慢加压称重千斤顶5，通过百分表6监测将猫爪高度顶起至0.30mm，其中每隔0.10mm记录压力表8的读数，分别记为a1、a2、a3；
使用液压泵7缓慢释放称重千斤顶5，将猫爪高度下落至-0.30mm，其中每隔0.10mm记录压力表8的读数，分别记为b2、b1、b0、b-1、b-2、b-3；其中b0即为压力表8第二次零位读数；
使用液压泵7缓慢加压称重千斤顶5，将猫爪高度重新顶起至零位，其中每隔0.10mm记录压力表8读数，分别记为c-2、c-1、c0；其中c0即为压力表8第三次零位读数；
取压力表8三次零位的压力平均值作为此猫爪的负荷，记为W1，即
Figure BDA0002996581290000071
步骤3：拆除左前侧猫爪处称重千斤顶
在紧邻安全垫块9位置旁重新放置抬升千斤顶10，使用液压泵7缓慢加压抬升千斤顶10，将汽缸顶起直至称重千斤顶5不受力，然后取出称重千斤顶5；
重新装入猫爪垫片组件，使用液压泵7缓慢释放抬升千斤顶10，直至上半缸猫爪下落至猫爪垫片组件上，然后取下抬升千斤顶10和安全垫块9；
步骤4：对另外三组猫爪进行负荷测量
重复步骤1～3，依次对右前侧猫爪2、左后侧猫爪3和右后侧猫爪4的位置进行负荷测量，并分别记录三组猫爪的负荷为W2、W3、W4；
步骤5：高压缸猫爪负荷差值计算
计算高压缸前端左右两侧猫爪负荷差值：
左前侧猫爪1和右前侧猫爪2的负荷差值应满足
Figure BDA0002996581290000072
若超差，则通过增减调整垫片13的厚度来调整，如图4所示；
计算高压缸后端左右两侧猫爪负荷差值：
左后侧猫爪3和右后侧猫爪4的负荷差值应满足
Figure BDA0002996581290000081
若超差，则通过增减调整垫片13的厚度来调整；
增减调整垫片13的厚度计算方法：
以高压缸前端左右两侧猫爪即左前侧猫爪1和右前侧猫爪2为例，取压力表8第二次定零位读数b0及前一次压力数据b1，以左前侧猫爪1和右前侧猫爪 2的猫爪负荷平均值为基准，假设调整量为X，可得出对应关系如下：
Figure BDA0002996581290000082
则
Figure BDA0002996581290000083
负荷重的猫爪应增加X厚度的垫片，同时负荷轻的猫爪应减少X厚度的垫片，以保证转子与汽缸的中心不变；
垫片调整后，重新按照步骤1～5进行负荷测量，直至满足同一端左右两侧猫爪负荷差值与同一端左右两侧猫爪负荷平均值之比不超过5％的设计要求。
实施例
以某次对高压缸前端两侧猫爪进行负荷分配测量为例，具体实施方式如下：
步骤1：左前侧猫爪处安装称重千斤顶
步骤2：对左前侧猫爪进行负荷测量
使用液压泵7缓慢释放称重千斤顶5，当百分表6再次调至零位，记录压力表8第一次零位读数，记为565bar。
使用液压泵7缓慢加压称重千斤顶5，将猫爪高度顶起至0.30mm(通过百分表6监测，下同)，其中每隔0.10mm记录压力表8读数，分别记为630bar、 670bar、700bar。
使用液压泵7缓慢释放称重千斤顶5，将猫爪高度下落至-0.30mm，其中每隔0.10mm记录压力表8读数，分别记为640bar、590bar、560bar、520bar、490bar、 450bar。其中压力表8第二次零位读数为560bar。
使用液压泵7缓慢加压称重千斤顶5，将猫爪高度重新顶起至零位，其中每隔0.10mm记录压力表8读数，分别记为530bar、570bar、605bar。其中压力表 8第三次零位读数为605bar。
取压力表三次零位的压力平均值作为左前侧猫爪的负荷，记为W1，即
Figure 3
步骤3：拆除左前侧猫爪处称重千斤顶
步骤4：右前侧猫爪处安装称重千斤顶
步骤5：对右前侧猫爪进行负荷测量
使用液压泵7缓慢释放称重千斤顶5，当百分表6再次调至零位，记录压力表8第一次零位读数，记为580bar。
使用液压泵7缓慢加压称重千斤顶5，将猫爪高度顶起至0.30mm(通过百分表6监测，下同)，其中每隔0.10mm记录压力表8读数，分别记为640bar、 680bar、710bar。
使用液压泵7缓慢释放称重千斤顶5，将猫爪高度下落至-0.30mm，其中每隔0.10mm记录压力表8读数，分别记为660bar、615bar、575bar、540bar、510bar、 470bar。其中压力表8第二次零位读数为575bar。
使用液压泵7缓慢加压称重千斤顶5，将猫爪高度重新顶起至零位，其中每隔0.10mm记录压力表8读数，分别记为540bar、575bar、610bar。其中压力表 8第三次零位读数为610bar。
取压力表三次零位的压力平均值作为右前侧猫爪的负荷，记为W2，即
Figure 2
步骤6：拆除右前侧猫爪处称重千斤顶
步骤7：高压缸左前侧猫爪和右前侧猫爪负荷差值计算
计算高压缸前端左右两侧猫爪负荷差值：左前侧猫爪1和右前侧猫爪2的负荷差值
Figure BDA0002996581290000102
符合不超过5％的要求，负荷分配满足要求。

Claims (10)

1.一种核电汽轮机高压缸负荷测量及分配方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：在左前侧猫爪处安装称重千斤顶
拆下左前侧猫爪的猫爪垫片组件，并在猫爪垫片组件位置安装称重千斤顶；
在上半汽缸猫爪垂直方向安装百分表，表针指向上半汽缸猫爪，并将百分表调至零位；
步骤2：对左前侧猫爪进行负荷测量
使用液压泵缓慢释放称重千斤顶，当百分表示数达到零位时，记录压力表第一次零位读数，记为a0；
使用液压泵缓慢加压称重千斤顶，通过百分表监测将猫爪高度顶起至0.30mm，其中每隔0.10mm记录压力表的读数，分别记为a1、a2、a3；
使用液压泵缓慢释放称重千斤顶，将猫爪高度下落至-0.30mm，其中每隔0.10mm记录压力表的读数，分别记为b2、b1、b0、b-1、b-2、b-3；其中b0即为压力表第二次零位读数；
使用液压泵缓慢加压称重千斤顶，将猫爪高度重新顶起至零位，其中每隔0.10mm记录压力表读数，分别记为c-2、c-1、c0；其中c0即为压力表第三次零位读数；
取压力表三次零位的压力平均值作为此猫爪的负荷，记为W1，即
Figure DEST_PATH_BDA0002996581290000071
步骤3：拆除左前侧猫爪处称重千斤顶
拆除左前侧猫爪处称重千斤顶，重新装入猫爪垫片组件；
步骤4：对另外三组猫爪进行负荷测量
重复步骤1～3，依次对右前侧猫爪、左后侧猫爪和右后侧猫爪的位置进行负荷测量，并分别记录三组猫爪的负荷为W2、W3、W4；
步骤5：高压缸猫爪负荷差值计算
计算高压缸前端左右两侧猫爪负荷差值以及后端左右两侧猫爪负荷差值，若不满足同一端左右两侧猫爪负荷差值与同一端左右两侧猫爪负荷平均值之比不超过5％的设计要求，则通过增减调整垫片的厚度来调整；
垫片调整后，重新按照步骤1～5进行负荷测量，直至满足同一端左右两侧猫爪负荷差值与同一端左右两侧猫爪负荷平均值之比不超过5％的设计要求。
2.如权利要求1所述的一种核电汽轮机高压缸负荷测量及分配方法，其特征在于：步骤1中，选择汽缸左前侧猫爪，在轴承箱与下半汽缸猫爪之间放置安全垫块，安全垫块与下半汽缸猫爪之间留有间隙，以便为汽缸下降预留足够空间；
在紧邻安全垫块位置旁放置抬升千斤顶；
使用液压泵缓慢加压抬升千斤顶，将汽缸顶起，拆下猫爪垫片组件，然后在猫爪垫片组件位置安装称重千斤顶；
使用液压泵缓慢加压称重千金顶，将汽缸顶起，直至抬升千斤顶不受力时，取出抬升千斤顶。
3.如权利要求2所述的一种核电汽轮机高压缸负荷测量及分配方法，其特征在于：步骤1中，安全垫块与下半汽缸猫爪之间留有0.40～0.50mm的间隙。
4.如权利要求3所述的一种核电汽轮机高压缸负荷测量及分配方法，其特征在于：步骤1中，为防止变形影响测量效果，将称重千斤顶尽可能靠近猫爪中心位置放置；
称重千斤顶放置好后，对放置位置做好标记，后续测量时称重千斤顶的放置位置始终一致。
5.如权利要求4所述的一种核电汽轮机高压缸负荷测量及分配方法，其特征在于：步骤2中，负荷测量初始状态为高压缸全实缸状态，并由上半汽缸猫爪支撑。
6.如权利要求5所述的一种核电汽轮机高压缸负荷测量及分配方法，其特征在于：步骤3中，在紧邻安全垫块位置旁重新放置抬升千斤顶，使用液压泵缓慢加压抬升千斤顶，将汽缸顶起直至称重千斤顶不受力，然后取出称重千斤顶；
重新装入猫爪垫片组件，使用液压泵缓慢释放抬升千斤顶，直至上半缸猫爪下落至猫爪垫片组件上，然后取下抬升千斤顶和安全垫块。
7.如权利要求6所述的一种核电汽轮机高压缸负荷测量及分配方法，其特征在于：步骤5中，左前侧猫爪和右前侧猫爪的负荷差值应满足
Figure FDA0002996581280000031
左后侧猫爪和右后侧猫爪的负荷差值应满足
Figure FDA0002996581280000032
8.如权利要求7所述的一种核电汽轮机高压缸负荷测量及分配方法，其特征在于：步骤5中，负荷重的猫爪应增加垫片，负荷轻的猫爪应减少垫片。
9.如权利要求8所述的一种核电汽轮机高压缸负荷测量及分配方法，其特征在于：步骤5中，为了保证转子与汽缸的中心不变，在增减调整垫片时，同一侧左右两边猫爪应遵循“一边减多少，另一边加多少”。
10.如权利要求9所述的一种核电汽轮机高压缸负荷测量及分配方法，其特征在于：步骤5中，增减调整垫片的厚度计算方法：
以高压缸前端左右两侧猫爪即左前侧猫爪和右前侧猫爪为例，取压力表第二次定零位读数b0及前一次压力数据b1，以左前侧猫爪和右前侧猫爪的猫爪负荷平均值为基准，假设调整量为X，可得出对应关系如下：
Figure FDA0002996581280000041
则
Figure FDA0002996581280000042
负荷重的猫爪应增加X厚度的垫片，同时负荷轻的猫爪应减少X厚度的垫片。
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