汽轮机高压转子直轴方案Word文档格式.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