汽轮机高压转子直轴方案Word下载.docx
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转子发生永久性弯曲大都因单侧磨擦过热而引起，
金属过热部分受热膨胀，因受热周围温度较低部分的
限制而产生压应力，该压应力大于该温度下的屈服极
限，受热部分金属受压而缩短，则产生永反方向的弯
曲，永久变形。
大直径合金刚转子采用其它方法直轴
有一定局限性，其共性是转子校直后，都存在残余应
力，这些应力决定着校直的轴可承受的弯曲力矩，当
轴局部受热时，校直位置上的残余应力可能超过强度
极限而引起裂纹，以及校直处稳定性差，运行中还可
能产生弯曲裂纹等缺点。
内应力松驰法是比较安全可
靠，直轴效果为现阶段最好的一种方法，其原理是利
用金属在高温下的松驰特性，即在一定的应变下作用
于零件的应力会逐渐降低的现象，而在应力降低的同
时，零件的弹性变形转变为塑形变形，人为控制加热
温度外加一定力并持续一定时间而完成较直工作。
这
样校直后的轴具有良好的稳定性，因此选用松驰法直
轴较为稳妥。
四、组织措施：
成立直轴专业组：
其成员由汽机、电气、热工人
员组成，约计40人，其组织及分工如下：
总指挥：
1人；
领班指挥（组长）3人；
电感加热操作及参数记录，每班3人（计9人）；
热工原件设备维护记录，每班2人（计6人）；
盘转子、加压操作百分表记录等,每班8人（计24人）。
五、安全措施：
１、整个直轴全过程的回火处理、升温、加压及稳定
回火处理等均听从总指挥一人的指挥。
发现异常
情况应及时通知总指挥；
２、校直平台、转子及加力装置的起吊须由起重专人
指挥；
３、转子校直过程中的升温、恒温、降温速度及温度
要严格控制好，轴内外温差不得大于60℃，轮盘
根部两则温差不得大于50℃，切实做好保温措施，
以确保轮盘根部与外缘温差不大于150℃；
４、各校直用平台、支架、加力装置、盘转子滚架等
应安放牢固，并进行冷加压以检验直轴装置的稳
固、强度情况，发现异常情况应停止直轴工作；
５、加压时应缓慢进行，作用力方向要对正，严禁受
力偏斜；
６、各百分表及支架必须安放稳固，自开始记录后，
严防触动表架及支座；
７、各温度表计应准确可靠，焊接点牢固，被测点布
置对称；
８、感应线圈用紫铜管必须焊接牢固，水压试验合格；
９、电气设备作好绝缘设施，防止触电伤人；
10、正确使用好劳动保护，做好防止烫人、伤人措施。
六、直轴前的准备工作：
１、参加直轴人员认真学习直轴方案，掌握直轴步骤
及方法；
２、准备好各种有关的技术资料、图纸、记录纸、笔、
表格等；
３、转子弯曲部位清扫打磨，对转子进行金相、硬度
和光谱检验及中心孔探伤检修，中心孔探伤检验，
确定和校核转子的热处理情况与材质情况；
４、直轴平台就位，操平找正，（其数量根据弯曲度
及加热位置待定），热工温度测量所用表计为数
字仪表，其精度应在允许范围内，一次仪表与二
次仪表采用高温补尝导线连接，一次仪表采用Φ
1─1.5的镍铬，镍硅电极线焊接而成；
５、承压轴承座下垫好紫铜板，转子在直轴台上就位，
制做百分表架，该表架应保证不受直轴台弹性变
形的影响；
６、变压器等就位，制做表盘，做电缆头，感应线圈
导线用紫铜管焊接而成（其长度根据弯曲度定），
并做退火处理，水压试验合格，并缠绕玻璃丝布
带两层，做好绝缘；
７、校验热电偶，用电熔点焊机将热电偶焊在被测轴
表面，焊接牢固，接触良好，同时考虑好测点的
对称性和幅向性的分布；
８、精确测量转子弯曲值，以确定加热段，选定加压
点、支承点、缠绕线圈，转子保温；
９、接引电缆线，制做冷却水联箱、回水槽，接引好
线圈冷却水（冷却水采用凝结水供给）；
10、准备好直轴用工具、材料（附后）。
七、转子加压及支承装置的选定：
如图一所示，加压支承装置系由100吨油压千斤
顶，六根60号工字钢组成的框架（即直轴平台）滚球支
承装置及两根直径90mm的拉力螺杆等部件组成，直轴
台是直轴质量的关键设备，要有足够的钢度、强度、
稳定性和整体性，是放置支架、滚架，联系转子的支
承部件。
滚动支架是作为盘转子及测量弯曲之用，承受转
子、线圈及保温材料的重量，配制滚动轴承材质应低
于轴的材质，以防损伤轴颈，滚动支架分别设在#1瓦
轴颈处和#2瓦挡油环轴颈处，当直轴加压时，两滚动
支架撤离#1、#2轴颈，使轴作用在两个固定加压支点
上（下支点）。
加压支点不仅承受转子全部重，而且在直轴过程
中，还承受外加力，其作用力很大，应有足够的接触
面，根据转子结构，两个支点分别设在低压轴封处（
1瓦侧）和高压轴封处（或对轮处，根据弯曲部位而
定），在配制弧形垫块时，根据矩形齿距、齿高相吻
合，接触严密，保证受力均匀，齿不应受力，加力点
应选自拉力点较近一侧。
拉力点（上支点）起约束作用，要有足够的刚度，
其弧型垫块配制同下支点相同，加力点的位置选择根
据转子弯曲部位待定，但应尽量靠近弯曲部位。
八、加热装置位置
１、采用工频感应加热法；
２、加热功率计算。
根据弯曲部位（数值待查）及加热段几何形状，
采用下列公式进行计算：
2.1被加热段金属重：
π
ＧT＝r＋──[（D2－d2）L＋（D12－D112）b]
4
式中：
Ｄ─轴心加热段平均直径；
ｄ─轴中心孔；
Ｄ'
─叶轮轮缘直径（单级）；
Ｄ"
─叶轮轮毂直径（单级）；
Ｌ─轴加热段长度；
ｂ─叶轮平均厚度（单级）；
2.2加热段所需热量：
Ｑ＝KGC（t-t0）大卡
Ｋ─热损失失数，取3.0；
Ｇ─被加热段重Kg；
Ｃ─钢的高温比热，取0.16KCaL/Kg℃；
ｔ─加热最高温度，取660℃；
ｔ0─室温；
2.3加热所需功率：
Ｐ＝Ｑ/0.24tKW
Ｑ─加热量（大卡）；
Ｔ─加热所需时间（秒）；
取平均温升速度Ｖ＝50℃/h；
t＝（t－t0）/V×
3600；
2.4加热段电阻：
Ｒ＝ρL/S
式中：
ρ─材料电阻率，取0.1×
10-4ΩCm2/Cm
Ｌ─加热段周长；
Ｌ＝πＤCP（取加热段平均直径）；
Ｓ─导线的等效截面积Cm2；
Ｓ＝0.02B，（B为加热段长）；
2.5加热段感应电流：
P
Ｉ＝───（Ａ）；
R
2.6加热段感应电动势：
Ｅ2＝P/I.C0SΦ（Ｖ）；
2.7感应线圈总匝数（计算）；
Ｉ1＝1.2Ｉ
根据现场电流实际，取每匝电流Ｉ，
Ｉ1
则：
Ｗ＝───（匝）
I
九、加热位置及线圈匝数分布：
略（由于弯曲部
位及弯曲值不祥，根据具体数值而定）。
十、导线Φ10×
2退火紫铜管作为感应线圈导线,
管内通凝结水，用以降低导线温度，铜管导线先焊接
后退火，焊接接头应平滑、牢固无气孔，接头处内孔
不应减少面积，焊后进行0.5Kg/Cm2水压试验，五分
钟内不降压。
铜管用玻璃丝布带半叠绕两层，在缠绕过程中防
止松脱破坏绝缘。
十一、线圈与轴间（叶轮）绝缘及线圈的缠绕和
保温。
为了减少热损失及经向温差和热辐射大烧毁线圈
绝缘，焊好热电偶测温点后，应将轴表面（或叶轮侧
面）进行绝缘热保温，厚度为25─30mm，保温层外表
面用石棉板盖好，并用玻璃丝布封牢。
按计算结果将每段匝数按规定进行线圈缠绕（盘
动转子缠绕），在缠绕过程中要拉紧铜管，保持匝间
接触严密、均匀、严禁碰坏或拉脱绝缘，线圈两头用
玻璃丝布锁牢，预留长度应方便转子180℃回转,并应
在转子凹曲方向甩头。
线圈缠绕完毕后，仍需进行0.5MPa/5分钟水压试
验，并摇测绝缘大于0.5MΩ，合格后用硅酸铝纤维将
轴加热段全部包好，外层用石棉布绑扎牢固。
十二、感应加热接线圈、略
十三、测温装置及测点布置
为严密监视加热、升温及降温及温度场的变化，
合理掌握升（降）温速度，取各良好的直轴效果，须
由温度数字显示表，自动记录仪转换器，热电偶等组
成的测温装置，为提高准确性和记录速度，采用自动
记录和手动切换记录，重要测点自动记录，各测点应
在转子绕线前装好，并对其回路检查和校验，确保准
确可靠。
十四、直轴前后的回火处理
直轴前为了消除由于磨擦过热弯曲后引起的内应
力和金属表面硬化现象，防止直轴过程中产生裂纹，
须进行回火处理，回火处理在直轴台上进行，将最大
弯曲点置于上方，以50℃/h的加热速度升温到650℃
（低于原回火温度30─50℃）,恒温5小时，为加快直
轴时间，恒温后即进行加压直轴并与直轴后的稳定回
火处理连续进行。
十五、加压直轴及计算
１、通过直轴前冷态加压试验推算出转子当量直经D；
２、准确测量各支点距离和加热中心（弯曲点中心）
距离（如图２）
轴抗弯距（空心轴）
Ｗ＝───（Ｄ3－d3）；
32
Ｄ─转子当量直径；
ｄ─轴中心孔直径；
轴惯性矩：
Ｊ＝───（Ｄ4－ｄ4）；
64
取弯曲中心Ｓ处的弯曲应力为[δS]＝Kgf/mm2，
则最大弯曲Ｓ处力矩。
Ｍs＝[δs]Ｗ
对轮处顶力：
（油压千斤施加力）
Ｐ＝ＭS/CKg；
通过测出油压千斤顶活塞直径，计算总面积，求
出控制油压；
上支点Ｂ点的压力：
ＲB＝PL/a
RBa2b2
上支点Ｂ处挠度：
ＦB＝────
3EJL
Ｅ─材料弹性摸量，常温取2.1×
106
高温时取1.75×
106Kgf/Cm2
加力点Ｄ处挠度：
ＦD＝ＦB.L/a
十六、直轴过程
１、将转子凸起方向朝上，并进行直轴前回火处理，
加热到660℃，恒温3─5小时，以35─45℃/小时
降温至550─600℃，测量轴弯曲值，之后升温到
660℃（弯曲点最大处），将转子凸面置于上方，
上支点固定好，拧紧拉力螺栓，将上支点摸梁拉
紧，操纵油压千斤顶，分每5MPa停顿一次进行各
表计测量记录，直到所需要达到的油压为止，在
该压力下恒温保持1小时，做好松驰记录,之后再
降温到550─600℃，热态测量弯曲情况、温度、
应力等，直到达到合格为止（过直0.01─0.02mm）,
之后升温到660℃（直轴后稳定回火处理）,恒温
6─8小时，然后以30─50℃的速度降到250℃,即
停止送电，自然冷却直到室温。
在恒温及降温过
程中，往复间断盘转子180℃、300℃以上时，每
10分钟盘一次，200─300℃间，每15分钟盘动一
次，100─200℃间每30分钟盘动一次,100℃以下
停止盘车。
十七、直轴后的检查
１、轴直好后，转子在室温下，测量弯曲情况，由于
剩余弯曲值及方向与原状有差异，必要时进行低
速动平衡；
２、金相检查加压，加热处轴表面及内孔是否有裂纹；
３、测量加热轴表面硬度，并与直轴前对比。
十八、主要工具及材料
直轴台一套；
100吨油压千斤顶一台（配压力表）；
δ＝2、3、4、5mm紫铜板各1m2；
大量程百分表30块，配套磁力表座；
游标卡尺、深度尺等；
Φ10×
2紫铜管300延长米；
玻璃丝布100kg；
硅酸铝纤维毡：
δ＝20，200kg；
石棉布：
100kg；
调压器：
TDJA─200KVA两台；
TDJA─50KVA两如；
干式变压器：
180MVA两台；
电焊机（交流）：
30─50KVA两台；
空气开关：
DZ10─600A两台；
交流接触器：
CJ12─250A两台；
CJ12─600A两台；
电流互感器：
600/5A串芯式6块；
交流电流表：
600/5A6块；
交流电压表：
0─100V4块；
热工测量仪表、自动记录仪等；
电缆均采用橡套绝缘，规格根据实际情况而定；
测量原件：
30套
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