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【摘 要】汽轮机缸体碰撞试验用来确定汽轮机转子与已装配好的汽缸零件之间存在的最小通流间隙。结合华润赤壁蒲圻电厂1000MW超超临界机组汽轮机的安装过程，详细分析和阐述了缸体碰撞试验应具备的条件和施工过程，同类型汽轮机组在安装检修过程中碰缸试验可作借鉴。
【关键词】汽轮机；超超临界机组；通流间隙；碰缸试验
1机组结构特点
湖北赤壁蒲圻电厂二期工程（2×1000MW）蒸汽轮机组是由我国自行设计制造的超超临界燃煤发电机组。本机组为单轴四缸四排气、八级回热抽汽式机组，单机容量为1000MW。4#机组由中国电建集团湖北省电力建设第二工程公司承建。
该机由高压缸、中压缸、2个低压缸和5个轴承座组成。高中压缸为西门子整体总装到现场。高压缸共14级叶片，后侧进汽。中压缸共26级叶片，中间进汽。低压缸（双缸）共24级叶片，中间进汽。主汽门及调门位于高压缸左右两侧。
中压缸排汽经连通管进入低压缸后继续作功。高压缸和中压缸分别通过四个猫爪支撑在前后轴承座上，并配置了立销和横销。高、中压缸通过轴向和径向的调整螺栓进行找正。高、中压缸分别以2#轴承座为死点向前后膨胀。低压缸为分件供货，现场组装。
低压缸结构为外缸、内缸形式。内、外缸均为水平中分，上下缸中分面法兰连接。低压外缸上半分前中后三半，外缸下半为前后左右四片，分别到现场组合。
外缸下半用4个支头螺栓调整标高，前后和左右的调整也分别通过支头螺栓进行。12级静叶装在静叶持环上，分上下半供货，现场安装在内缸上。内缸通过猫爪形式支撑在轴承座上。
中压缸与1#低压内缸、1#低压内缸与2#低压内缸之间采用推拉杆相连，于是，中压缸、1#低压内缸、2#低压内缸向后的热膨胀相互叠加。
#1轴承座内装有液压盘车装置，其设计压力为250bar，盘车速度为45～60r/min，#3轴承座上装有手动盘车装置。所有轴承座上都有抬轴架，#2轴承座的抬轴架安装在轴承座外的底板上用螺栓固定外，其余轴承座的抬轴架都装在轴承座内部，以便于施工。
#2轴承座为整台机组滑销系统的死点。在#2轴承座内装有径向推力联合轴承。因此整个轴系是以此为死点向两头膨胀，而高压缸和中压缸的猫爪在#2轴承座处也是固定的，因此高中压外缸受热后均是以#2轴承座为死点向两头膨胀。而中压外缸与中压转子的温差远远小于低压外缸与低压转子的温差，因此这样的滑销系统在运行中通流部分动静之间的差胀比较小，有利于机组快速启动。
2碰缸试验
2.1碰缸试验的意义
2.1.1安装过程中碰缸试验意义
汽轮机缸体碰撞试验是在缸体的最终整体找正过程中进行，目的是为了确定汽轮机转子和已经装配好的汽缸零件之间轴向和径向的最小间隙。为了使汽机正常安全顺利启动并稳定运行，在缸体完成安装后整套启动前必须对缸体进行最小通流间隙检查，即做缸体碰撞试验。径向间隙检查包括上下间隙及左右间隙.是通过顶缸螺栓和液压千斤顶改变汽缸水平位置和垂直位置来完成的。轴向间隙检查是通过轴向移动转子和汽缸来完成。
2.2.2检修过程中碰缸试验意义
汽轮机在运行过程中由于基础沉降、滑销系统金属磨损、汽缸变形等原因可能会造成轴系中心、汽缸与转子的径向、轴向间隙偏离设计值，危及设备安全稳定运行和机组经济型，为此必须定期对汽缸与转子的径向、轴向间隙、轴系中心进行检查并修正符合设计要求。为了在不开缸的前提下亦能检查汽缸与转子的相对位置，西门子机组在汽轮机本体上的结构设计与国内目前300MW的机组结构已大不相同，该机组能通过移动汽缸来检查汽缸与转子的径向、轴向间隙并加以调整，因此无需开缸条件下检查汽缸与转子的径向、轴向间隙。
2.2碰缸试验应具备条件
汽轮机组在进行碰撞试验之前，必须完成以下5项工作：（1）缸体内部组件安装完成，汽轮机已扣盖并已初步找中；（2）汽轮机转子联轴器找中以及铰孔最终连接完毕；（3）顶轴油系统调试完毕并具备投用条件；（4）汽轮机各油档、挡油环以及轴封已调整安装完毕，具备手动盘车条件；（5）径向间隙检查前拆除汽缸径向导向装置上的键，如图1图2所示。
2.3碰撞试验施工工艺
2.3.1低压缸碰撞试验
两台低压缸在做碰撞试验时（低压外缸未扣盖），应事先在內缸要进行工作区域搭建脚手架，准备六块磁力百分表，4台100T液压千斤顶，安装好靠背轮的正式连接螺栓，开启顶轴油，方可开始低压内缸做碰撞试验。做碰撞试验之前先要做转子和内缸的同心度检查（但不根据此数据调整内缸）。
（1）在内缸四个支撑猫爪处放置靠表以测定猫爪的高度差（如图3所示），还有2个百分表分别吸在TE和GE端的中心导向装置处，（如图4所示）。实际的间隙值只能由放置在内缸和中心导向装置之间的百分表测定。在支撑猫爪处的百分表（内缸到支撑猫爪）仅仅是用来监测內缸移位的平行度。装在液压千斤顶处监测移位情况的百分表不能提供真实值，因为外缸支撑脚或凝汽器的基础产生的变形不能排除在外。
（2）利用液压顶平行地将内缸顶起，同时在底部将末级叶片进行左右摇动转子（左右摇动幅度为10mm左右），刚开始可以顶起的量稍大一些（0.2mm增量），抬高一定量后内缸每抬高0.05mm，检查转子与内缸是否接触，直到转子与内缸接触，然后将内缸平行的下降0.10mm，将电机端（或调阀端）抬高0.10mm，检查转子与内缸是否接触，如果不接触，降下该端0.10mm，换另一端顶高0.10mm，转子与内缸应接触，记录下数据。
（3）慢慢地卸载液压千斤顶以降低内缸，直到内缸落于支撑猫爪上，任何时候都要确保降落操作最大限度的平行。读出靠表读数，如果差异小于0.03mm，重设为0。
（4）用液压千斤顶抬高内缸直到支撑猫爪抬起0.3mm，用顶缸螺丝支撑住重量并拆除支撑猫爪处的垫片。卸载液压千斤顶，同时在底部将末级叶片进行左右摇动转子（左右摇动幅度为10mm左右），以0.1mm的增量缓慢降低內缸并适当地转动顶缸螺丝，继续降低直到內缸与转子接触而使得盘动转子的阻力增加。然后将內缸平行抬高0.10mm，将电机端（或调阀端）降低0.10mm，检查转子与內缸是否接触，如果不接触，则抬高该端0.10mm，换另一端降低0.10mm，转子与內缸应接触，记录下数据。在测量向下方向的位移量时，应特别小心地对内缸进行降低操作以确保零件不损坏。在降低内缸时，确保顶缸螺丝总保持有载荷，不要松开顶缸螺丝若干圈而留下间隙，因为只用液压千斤顶是不可能精确降低的。 （5）抬高内缸到原来位置并重装支撑猫爪处的垫片。
（6）然后做左右的碰撞，操作步骤同上。并记录数据。
（7）根据上下间隙及左右间隙调整汽缸位置，连续盘转子，记录末级叶片晃动数据作参考。调整完毕后重新以上步骤对底部间隙、顶部间隙、左右间隙进行复查，根据最后情况进行调整。至此，我们即完成了缸体径向间隙的检查。
（8）然后做内缸与转子的轴向碰撞检查，即将内缸的轴向位置最终定位。在内缸中心导向销处架好百分表，用千斤顶将内缸向GE侧移动，直到转子不能晃动为止，查看百分表读数，是否为转子与内缸的最小轴向间隙（图纸上可以查到轴向最小间隙设计值）。
2.3.2高、中压缸碰撞试验
（1）高、中压缸的碰撞试验操作同低压缸，只是高、中压缸做碰撞试验时，转子是用手动盘车装置盘动，而低压缸是用手在底部左右晃动。记录下顶缸的数据，即转子与缸的最小径向间隙。值得注意的是：中压缸的最小径向间隙是在端部汽封处，由于端部汽封背部装有弹簧，所以盘动转子时感觉比前面盘动时吃力就说明已经碰到了，中压缸径向最小间隙还可以用塞尺直接在端部汽封处测量。
（2）高、中压缸做轴窜试验。与低压缸做轴窜试验不同的是高、中压缸做轴窜试验是推动转子，而不是推动汽缸。高、中压转子一起向前用一根木棒推动，直到推不动转子（即转子与汽缸接触了），记录下数据。由于高压转子与高压缸调阀端的间隙要大于中压缸，所以转子向前推动过程中，中压转子和中压缸先碰到，所以在做高压缸轴窜试验时，先将高压缸向电机端移动2mm，然后开始推动转子，直到高压缸与转子碰到，最后记录下轴窜数据。
3碰缸试验经验
华润赤壁蒲圻电厂1000MW超超临界机组汽轮机是当今世界最先进的汽轮发电机组之一，高新技术含量高，施工工艺先进，我单位在施工过程中，总结出以下经验：
（1）在做碰缸试验之前先要做转子和內缸的同心度检查，但不应根据此数据调整內缸。
（2）高压缸、中压缸做碰撞试验时，转子是用手动盘车装置盘动，而两个低压缸做碰撞试验时，是用手在底部左右晃动转子。
（3）高压缸、中压缸做轴窜试验是移动转子，而低压缸做轴窜试验是移动低压内缸。
（4）中压缸做碰撞试验时，可在端部弹性汽封环处（中压缸最小径向间隙处）采用塞尺配合检查。
（5）由于高压转子与高压缸调阀端的间隙要大于中压缸，所以转子向前推动过程中，中压转子和中压缸先碰到，所以在做高压缸轴窜试验时，先将高压缸向电机端移动2mm，然后开始推动转子，直到高压缸与转子碰到，最后记录下轴窜数据。
（6）在落下汽缸时要时刻保持有一定的负荷落在顶缸螺丝上，转动它们时不能没有一点约束，因为仅仅用液压千斤顶来精确地落下汽缸有点不可能。操作要十分小心，以防设备损坏。
（7）实际间隙值只能通过固定于汽缸上测量汽轮机转子的百分表读出。在汽缸猫爪处的百分表只用来监视平行移动情况。
4结束语
在华润赤壁蒲圻1000MW汽轮机安装过程中，我们对百万机汽轮机组碰缸试验进行了安装总结，和以往传统工艺比较，高中压缸整体模块整体到货进行安装、低压缸內缸扣盖后进行碰缸试验并调整，此时汽缸的垂弧已经到位，汽缸与转子相对位置是冷态下最接近运行工况的，动静部分直接接触，更能直观反映动静部分最小径向和轴向间隙，按照制造厂要求调整好的动静部分间隙在运行中肯定是安全经济的，并且为以后我们在同类型机组进行安装、检修施工中获得了宝贵经验。
参考文献：
【1】《上海汽轮机厂1000MW汽轮发电机安装说明书》
【2】《华润赤壁蒲圻电厂1000MW汽轮发电机现场安装技术交底》
【3】《百万机组碰缸试验工艺》
【关键词】汽轮机；超超临界机组；通流间隙；碰缸试验
1机组结构特点
湖北赤壁蒲圻电厂二期工程（2×1000MW）蒸汽轮机组是由我国自行设计制造的超超临界燃煤发电机组。本机组为单轴四缸四排气、八级回热抽汽式机组，单机容量为1000MW。4#机组由中国电建集团湖北省电力建设第二工程公司承建。
该机由高压缸、中压缸、2个低压缸和5个轴承座组成。高中压缸为西门子整体总装到现场。高压缸共14级叶片，后侧进汽。中压缸共26级叶片，中间进汽。低压缸（双缸）共24级叶片，中间进汽。主汽门及调门位于高压缸左右两侧。
中压缸排汽经连通管进入低压缸后继续作功。高压缸和中压缸分别通过四个猫爪支撑在前后轴承座上，并配置了立销和横销。高、中压缸通过轴向和径向的调整螺栓进行找正。高、中压缸分别以2#轴承座为死点向前后膨胀。低压缸为分件供货，现场组装。
低压缸结构为外缸、内缸形式。内、外缸均为水平中分，上下缸中分面法兰连接。低压外缸上半分前中后三半，外缸下半为前后左右四片，分别到现场组合。
外缸下半用4个支头螺栓调整标高，前后和左右的调整也分别通过支头螺栓进行。12级静叶装在静叶持环上，分上下半供货，现场安装在内缸上。内缸通过猫爪形式支撑在轴承座上。
中压缸与1#低压内缸、1#低压内缸与2#低压内缸之间采用推拉杆相连，于是，中压缸、1#低压内缸、2#低压内缸向后的热膨胀相互叠加。
#1轴承座内装有液压盘车装置，其设计压力为250bar，盘车速度为45～60r/min，#3轴承座上装有手动盘车装置。所有轴承座上都有抬轴架，#2轴承座的抬轴架安装在轴承座外的底板上用螺栓固定外，其余轴承座的抬轴架都装在轴承座内部，以便于施工。
#2轴承座为整台机组滑销系统的死点。在#2轴承座内装有径向推力联合轴承。因此整个轴系是以此为死点向两头膨胀，而高压缸和中压缸的猫爪在#2轴承座处也是固定的，因此高中压外缸受热后均是以#2轴承座为死点向两头膨胀。而中压外缸与中压转子的温差远远小于低压外缸与低压转子的温差，因此这样的滑销系统在运行中通流部分动静之间的差胀比较小，有利于机组快速启动。
2碰缸试验
2.1碰缸试验的意义
2.1.1安装过程中碰缸试验意义
汽轮机缸体碰撞试验是在缸体的最终整体找正过程中进行，目的是为了确定汽轮机转子和已经装配好的汽缸零件之间轴向和径向的最小间隙。为了使汽机正常安全顺利启动并稳定运行，在缸体完成安装后整套启动前必须对缸体进行最小通流间隙检查，即做缸体碰撞试验。径向间隙检查包括上下间隙及左右间隙.是通过顶缸螺栓和液压千斤顶改变汽缸水平位置和垂直位置来完成的。轴向间隙检查是通过轴向移动转子和汽缸来完成。
2.2.2检修过程中碰缸试验意义
汽轮机在运行过程中由于基础沉降、滑销系统金属磨损、汽缸变形等原因可能会造成轴系中心、汽缸与转子的径向、轴向间隙偏离设计值，危及设备安全稳定运行和机组经济型，为此必须定期对汽缸与转子的径向、轴向间隙、轴系中心进行检查并修正符合设计要求。为了在不开缸的前提下亦能检查汽缸与转子的相对位置，西门子机组在汽轮机本体上的结构设计与国内目前300MW的机组结构已大不相同，该机组能通过移动汽缸来检查汽缸与转子的径向、轴向间隙并加以调整，因此无需开缸条件下检查汽缸与转子的径向、轴向间隙。
2.2碰缸试验应具备条件
汽轮机组在进行碰撞试验之前，必须完成以下5项工作：（1）缸体内部组件安装完成，汽轮机已扣盖并已初步找中；（2）汽轮机转子联轴器找中以及铰孔最终连接完毕；（3）顶轴油系统调试完毕并具备投用条件；（4）汽轮机各油档、挡油环以及轴封已调整安装完毕，具备手动盘车条件；（5）径向间隙检查前拆除汽缸径向导向装置上的键，如图1图2所示。
2.3碰撞试验施工工艺
2.3.1低压缸碰撞试验
两台低压缸在做碰撞试验时（低压外缸未扣盖），应事先在內缸要进行工作区域搭建脚手架，准备六块磁力百分表，4台100T液压千斤顶，安装好靠背轮的正式连接螺栓，开启顶轴油，方可开始低压内缸做碰撞试验。做碰撞试验之前先要做转子和内缸的同心度检查（但不根据此数据调整内缸）。
（1）在内缸四个支撑猫爪处放置靠表以测定猫爪的高度差（如图3所示），还有2个百分表分别吸在TE和GE端的中心导向装置处，（如图4所示）。实际的间隙值只能由放置在内缸和中心导向装置之间的百分表测定。在支撑猫爪处的百分表（内缸到支撑猫爪）仅仅是用来监测內缸移位的平行度。装在液压千斤顶处监测移位情况的百分表不能提供真实值，因为外缸支撑脚或凝汽器的基础产生的变形不能排除在外。
（2）利用液压顶平行地将内缸顶起，同时在底部将末级叶片进行左右摇动转子（左右摇动幅度为10mm左右），刚开始可以顶起的量稍大一些（0.2mm增量），抬高一定量后内缸每抬高0.05mm，检查转子与内缸是否接触，直到转子与内缸接触，然后将内缸平行的下降0.10mm，将电机端（或调阀端）抬高0.10mm，检查转子与内缸是否接触，如果不接触，降下该端0.10mm，换另一端顶高0.10mm，转子与内缸应接触，记录下数据。
（3）慢慢地卸载液压千斤顶以降低内缸，直到内缸落于支撑猫爪上，任何时候都要确保降落操作最大限度的平行。读出靠表读数，如果差异小于0.03mm，重设为0。
（4）用液压千斤顶抬高内缸直到支撑猫爪抬起0.3mm，用顶缸螺丝支撑住重量并拆除支撑猫爪处的垫片。卸载液压千斤顶，同时在底部将末级叶片进行左右摇动转子（左右摇动幅度为10mm左右），以0.1mm的增量缓慢降低內缸并适当地转动顶缸螺丝，继续降低直到內缸与转子接触而使得盘动转子的阻力增加。然后将內缸平行抬高0.10mm，将电机端（或调阀端）降低0.10mm，检查转子与內缸是否接触，如果不接触，则抬高该端0.10mm，换另一端降低0.10mm，转子与內缸应接触，记录下数据。在测量向下方向的位移量时，应特别小心地对内缸进行降低操作以确保零件不损坏。在降低内缸时，确保顶缸螺丝总保持有载荷，不要松开顶缸螺丝若干圈而留下间隙，因为只用液压千斤顶是不可能精确降低的。 （5）抬高内缸到原来位置并重装支撑猫爪处的垫片。
（6）然后做左右的碰撞，操作步骤同上。并记录数据。
（7）根据上下间隙及左右间隙调整汽缸位置，连续盘转子，记录末级叶片晃动数据作参考。调整完毕后重新以上步骤对底部间隙、顶部间隙、左右间隙进行复查，根据最后情况进行调整。至此，我们即完成了缸体径向间隙的检查。
（8）然后做内缸与转子的轴向碰撞检查，即将内缸的轴向位置最终定位。在内缸中心导向销处架好百分表，用千斤顶将内缸向GE侧移动，直到转子不能晃动为止，查看百分表读数，是否为转子与内缸的最小轴向间隙（图纸上可以查到轴向最小间隙设计值）。
2.3.2高、中压缸碰撞试验
（1）高、中压缸的碰撞试验操作同低压缸，只是高、中压缸做碰撞试验时，转子是用手动盘车装置盘动，而低压缸是用手在底部左右晃动。记录下顶缸的数据，即转子与缸的最小径向间隙。值得注意的是：中压缸的最小径向间隙是在端部汽封处，由于端部汽封背部装有弹簧，所以盘动转子时感觉比前面盘动时吃力就说明已经碰到了，中压缸径向最小间隙还可以用塞尺直接在端部汽封处测量。
（2）高、中压缸做轴窜试验。与低压缸做轴窜试验不同的是高、中压缸做轴窜试验是推动转子，而不是推动汽缸。高、中压转子一起向前用一根木棒推动，直到推不动转子（即转子与汽缸接触了），记录下数据。由于高压转子与高压缸调阀端的间隙要大于中压缸，所以转子向前推动过程中，中压转子和中压缸先碰到，所以在做高压缸轴窜试验时，先将高压缸向电机端移动2mm，然后开始推动转子，直到高压缸与转子碰到，最后记录下轴窜数据。
3碰缸试验经验
华润赤壁蒲圻电厂1000MW超超临界机组汽轮机是当今世界最先进的汽轮发电机组之一，高新技术含量高，施工工艺先进，我单位在施工过程中，总结出以下经验：
（1）在做碰缸试验之前先要做转子和內缸的同心度检查，但不应根据此数据调整內缸。
（2）高压缸、中压缸做碰撞试验时，转子是用手动盘车装置盘动，而两个低压缸做碰撞试验时，是用手在底部左右晃动转子。
（3）高压缸、中压缸做轴窜试验是移动转子，而低压缸做轴窜试验是移动低压内缸。
（4）中压缸做碰撞试验时，可在端部弹性汽封环处（中压缸最小径向间隙处）采用塞尺配合检查。
（5）由于高压转子与高压缸调阀端的间隙要大于中压缸，所以转子向前推动过程中，中压转子和中压缸先碰到，所以在做高压缸轴窜试验时，先将高压缸向电机端移动2mm，然后开始推动转子，直到高压缸与转子碰到，最后记录下轴窜数据。
（6）在落下汽缸时要时刻保持有一定的负荷落在顶缸螺丝上，转动它们时不能没有一点约束，因为仅仅用液压千斤顶来精确地落下汽缸有点不可能。操作要十分小心，以防设备损坏。
（7）实际间隙值只能通过固定于汽缸上测量汽轮机转子的百分表读出。在汽缸猫爪处的百分表只用来监视平行移动情况。
4结束语
在华润赤壁蒲圻1000MW汽轮机安装过程中，我们对百万机汽轮机组碰缸试验进行了安装总结，和以往传统工艺比较，高中压缸整体模块整体到货进行安装、低压缸內缸扣盖后进行碰缸试验并调整，此时汽缸的垂弧已经到位，汽缸与转子相对位置是冷态下最接近运行工况的，动静部分直接接触，更能直观反映动静部分最小径向和轴向间隙，按照制造厂要求调整好的动静部分间隙在运行中肯定是安全经济的，并且为以后我们在同类型机组进行安装、检修施工中获得了宝贵经验。
参考文献：
【1】《上海汽轮机厂1000MW汽轮发电机安装说明书》
【2】《华润赤壁蒲圻电厂1000MW汽轮发电机现场安装技术交底》
【3】《百万机组碰缸试验工艺》