关于AP1000核电站的汽轮机低压缸防变形工艺应用分析

关于AP1000核电站的汽轮机低压缸防变形工艺应用分析

范阿正胡孟军

（山东核电有限公司山东烟台265116）

摘要：AP1000（AdvancedpassivePWR）是西屋公司在已经开发的非能动先进压水堆的基础上所设计的3代核电堆型。AP1000主要特征有：主回路系统及设备的设计主要采用的是成熟电站设计，该设计相对简化，且安全性、经济性较为突出，无需依靠交流电源及能动设备，有严重事故的缓解及预防功能，并采用了数字化技术及模块化的建造技术，是目前来说最为先进，最为安全的已验证核电站。本文以AP1000核电站为例，对其汽轮机的低压缸防变形工艺工艺进行了简单的介绍，并经过相应的变形量测量，来进一步说明该工艺的应用效果。

关键词：AP1000核电站;汽轮机;低压缸;防变形工艺

AP1000核电站机组汽轮机低压缸，相比较一般的汽轮机要更大一些，因此，在运行过程中，各部件的变形量也会有所增加。另外，该核电站汽轮机的额定功率为1251MW，机组的功率较大，参数较低，转速约为1500r/min，运行温度在270℃左右，主蒸汽的压力范围为5.53MPa，为半速运行的机组，所以，蒸汽量较大，且通流面积也会随之增加。尤其是当低压缸的末级动叶片达到1375mm长时，其质量也会大大提升。机组的运行，主要靠螺栓来连接为一个统一的整体，因此避免了变形的发生。而在进行解体检修过程中，还需要把部件一一拆除并吊出。在这个过程中，由于低压内缸与内部套受到刚度、尺度、质量的影响，所以在上下解体之后，很容易出现变形。所以，而对其防变形工艺进行深入分析就显得尤为重要。

1.低压缸变形因素分析

AP1000核电站汽轮机的低压外缸及内缸，主要运用的是独立落地支撑形式，所以，内外缸的变形不会出现相互传递的现象。一般来说汽轮机内缸主要通过两边的支撑板，并支撑于低压外缸的台板上，使得整个缸体构成上下两部分，这样一来，缸体的刚度就会受到削弱[1]。当内缸的上下两部分处于合缸状态时，缸体会在中分面的螺栓作用下得到支撑，且为整圆状态。而在低压缸的解体检修中，上半部的缸体需要拆除，此时，下半部缸体会受到较大的重力作用，加之较大的跨距，其刚度会受到较大的影响，会导致下半缸体出现下沉变形现象，并逐渐由两侧向内弯曲，并致使内部套随之变形。对于内部套，由于核电站低压缸为双流对称式的分布，每侧均有10级，1-5级静叶主要固定于蒸汽室，而6、7级静叶则固定于隔板套，最后3级则为独立隔板结构。通常来说，内部套用都采用挂耳形式进行上、下部的支撑，并对内部套予以径向定位。所以，当汽轮机低压缸蒸汽参数较低，而流量较大，而在上半部内部套进行拆除检修之后，由于自身重力、刚度、体积上的缺陷，会导致下部的内部套向外变形。

2.低压缸的变形安全问题

在核电站汽轮机的低压缸进行解体检修时，通常运用落转子压铅丝形式，对通流动静间隙进行测量。此时，转子主要由两侧的径向轴承进行支撑，所以位置不会出现变化。但是，随着内缸不断下沉，内部套的上下位置也会出现较大的变化，而易出现向外变形[2]。这种变形会导致整个内部套的汽封圈跟转子的下部间隙不断增大，而致使左右间隙值增大，上部的间隙值不断变小。若是依照此间隙值进行汽封圈加工及修磨，就很有可能使得机组在运行过程中，转子跟汽封圈的间隙不满足标准值，进而引发动静碰磨及机组振动，形成跳机的风险，为整个机组的安全运行埋下隐患。

另外，当上下内缸进行合缸时，因下半缸会发生下沉，而内缸的中分面会向内倾斜，所以，固定于中分面上的定位螺栓也会发生相应的倾斜。与此同时，在合缸过程中，还要跟销孔及定位销进行精准的配合，而低压缸这方面的缺陷，也会给扣缸带来较大的风险与操作难度，并致使扣缸后的内缸中分面的侧间隙偏大，而存在漏汽隐患。

3.汽轮机低压缸的防变形工艺应用分析

3.1优化隔板固定

为控制半缸状态的低压内部套出现向外变形，需要对通流部分的间隙进行精确的计量，以免内部套出现向一侧移动的现象。所以，需要对蒸汽室及末三级隔板、隔板套进行防变形的固定装置，以固定内缸及内部套。同时，还需要在挂耳与内缸的位置，设置相应的螺栓孔和销孔。当低压内缸的上部位被吊除之后，蒸汽室、末三级隔板与隔板套分面螺栓拆除以前，应该严格依循设计位置来安装固定的装置，并对内缸及内部套间的径向间隙予以精准的测量，并将测量的数据作为基准进行固定调整。当以上三部分的下半部位运用固定装置跟内缸的下半部位进行连接，并紧固螺栓之后，要确保其位置的稳定性。在内部套的上半部位拆除后，对内缸及内部套间的间隙进行重新精确测量，若是数据没有出现变化，则表明内部套出现了移动或是变形，因此，要对固定装置上的螺栓进行调整，以确保基准间隙的精确性。通过利用内部套的防变形固定装置，避免了检修时内部套的下半部位出现径向移动现象，从而提高了部件检修的可控性、安全性[3]。

3.2充分运用液压千斤顶

基于低压缸的内缸上部位被吊起之后，其下半部位的内缸会出现下沉、内弯曲变形现象，因此，可以充分利用液压千斤顶，把下沉的缸体顶起，以确保扣缸时低压缸的整圆形态。在外缸的下部，也就是低压内缸的底部位置，要在支撑肋板上设置平台，用于液压千斤顶的放置。在对内缸的中分面固定螺栓进行拆除之前，应保证内缸具有整圆状态，并将1000kN的两个液压千斤顶置于指定的平台上面，并安放2块百分表于千斤顶旁边，以更好的监视整个低压内缸的变化状况。在低压缸的内缸上半部位被吊起时，若是百分表出现数值的变化，则说明缸体出现了下沉，因此，要使用液压千斤顶予以调整，直到百分表数值恢复原位为止。最后，在内缸拆卸检修完成之后，还需要中分面螺栓进行重新扣缸与紧固，并将千斤顶进行拆除。

3.3液压拉杆的有效设置

为确保内缸在解体之后还保持整圆的状态，还需要使用到液压拉杆，并与液压千斤顶进行配合使用，以控制内缸向内的弯曲变形量。在液压拉杆的设置中，可以在低压内缸的下半部位及外缸的下半部位之间的两侧安装液压拉杆，与手压泵进行相互配合使用，并利用千斤顶控制整个内缸的变现发生。在低压内缸的解体检修中，内缸的下半部位会在液压拉杆及液压千斤顶的共同作用下，而保持半圆的状态，以确保通流间隙的标准度。一般来说，液压拉杆主要由400kN液压千斤顶及拉杆、支架组成。在液压拉杆的安装过程中，内缸中部要注意水平安装，而剩下的液压拉杆则向下30°，进行左右安装。在拆除内缸的中分面固定螺栓之前，要把液压拉杆安装于固定的位置上，并注意将液压千斤顶调整至55MPa左右，在进行螺母的固定锁紧，让内缸始终保持向外拉伸状态，以免内缸的中分面固定螺栓在拆除之后，内缸出现向内弯曲与变形的现象。而在整个内缸检修完成之后，还要注意对液压千斤顶及液压拉杆进行共同拆除。

4.结束语

基于对核电站汽轮机的低压内缸大容量及大尺寸机组变形问题分析，而使用了隔板固定、液压千斤顶、液压拉杆，进而有效防止内缸出现变形现象，以保证机组的高效、安全运行。在对低压内缸进行拆卸检修过程中，利用液压千斤顶和液压拉杆，可在两者的共同作用下，对低压缸的内缸变形量予以校正及控制，以保证内缸在解体检修后的整圆状态，并有效预防变形与下沉。

参考文献

[1]李杰.AP1000汽轮机主要部件制造难点及监督[J].科技创业家,2013,05(09):69-70.

[2]冀润景.核电汽轮机选型中需关注的几个问题分析[J].发电设备,2015,29(03):220-224+236.

[3]侯涛,吴元明.AP1000除氧技术分析[J].核科学与工程,2016,36(01):141-146.