低壓缸與凝汽器連接后凝汽器汽側(cè)嚴(yán)密性試驗

摘 要：在汽輪發(fā)電機(jī)輔助設(shè)備安裝過程中，彈性支撐的凝汽器喉部與低壓缸焊接完成后，在對凝汽器水側(cè)及汽側(cè)嚴(yán)密性試驗時所采用的方法及注意事項進(jìn)行詳細(xì)論證。

關(guān)鍵詞：彈性支撐；凝汽器；低壓缸；凝汽器灌水；嚴(yán)密性試驗

1 情況簡介

2012年08月?lián)犴樐碂犭姀S在汽輪發(fā)電機(jī)輔助設(shè)備安裝過程中，對其凝汽器汽側(cè)進(jìn)行嚴(yán)密性試驗時發(fā)現(xiàn)，低壓缸端部汽封頂部徑向通流間隙變小，且變化量較大。將其凝汽器內(nèi)汽側(cè)的試驗用水排出后，端部汽封頂部通流間隙仍然沒有恢復(fù)。對此，業(yè)主、監(jiān)理及施工方將其試驗的全過程記錄備案，并邀請專家共同研究解決。

2 概述

2.1 結(jié)構(gòu)特點

2.1.1 汽輪機(jī)

本汽輪機(jī)為雙缸、雙排汽、雙抽汽、凝汽式汽輪機(jī)，汽缸分為高中壓缸和低壓缸兩部分，低壓缸為雙層缸結(jié)構(gòu)，有外缸和內(nèi)缸。通流部分內(nèi)裝有左右各六級壓力級是雙流、雙排汽。在高中壓和低壓缸之間經(jīng)兩根有柔性補(bǔ)償能力的連通管連接。本汽輪機(jī)有三個軸承座，中軸承座內(nèi)裝有中軸承及裝配時需要的假軸承。后軸承座內(nèi)裝有后軸承和發(fā)電機(jī)前軸承。三個軸承座均是落地式結(jié)構(gòu)。

低壓外缸座落在后汽缸座架上，低壓外缸和后汽缸座架在靠近調(diào)端處設(shè)有橫向鍵定位，此橫向鍵與汽機(jī)中心平面交點是低壓外缸的死點。（如圖示1）

低壓外缸系鋼板焊接，為運輸、制造上的方便，在軸向分成三段，然后在現(xiàn)場組裝連接，三段除用法蘭螺栓連接外，在調(diào)整好中心及定位后在連接法蘭的外壁燒密封焊，以保證汽缸的嚴(yán)密性。低壓外缸的兩端軸封處，左右汽封體直接焊接在低壓外缸的端板上。低壓缸與凝汽器的連接是剛性連接，避免運行時不會因真空影響而增加外缸或臺板的承載。

中低壓連通管采用兩組軸向排汽管，設(shè)計平衡波紋管，每組管件設(shè)計3根軸向壓桿來承受真空推力。安裝過程中需要將其拉緊。每個波紋管有4個軸向拉桿，安裝好后把拉桿拆下，使波紋管能夠自由脹縮。

2.1.2 凝汽器

本機(jī)組凝汽器為單背壓、單殼體、對分雙流程、表面式凝汽器（型號N-8300），安裝時呈橫向布置。整臺凝汽器座落在6組彈簧支座上，并通過接頸連接板與低壓缸排汽口焊接。冷卻水為雙進(jìn)雙出，冷卻面積8300m2，冷卻管材質(zhì)為TP316L。冷卻管總數(shù)為11768根。其中主凝結(jié)區(qū)10828根，Φ25×0.5mm，L=9063mm的不銹鋼管，安裝在空冷區(qū)及頂部圓周段940根Φ25×0.7mm， L=9063mm的不銹鋼管。

2.2 主要部件參數(shù)（見表1）

3數(shù)據(jù)及過程分析

為了確保機(jī)組的運行性能，在汽輪機(jī)扣蓋、汽輪機(jī)基礎(chǔ)二次灌漿、中低壓連通管安裝均已完成后，凝汽器在正式投入試運前，其水側(cè)必須進(jìn)行水壓試驗，汽側(cè)進(jìn)行灌水試驗，真空系統(tǒng)進(jìn)行氣密性試驗。本臺機(jī)組汽側(cè)灌水試驗是在水側(cè)水壓試驗后進(jìn)行的，灌水時使用清潔水源，灌水高度達(dá)到凝汽器的進(jìn)汽口以上約300mm處，維持此高度至少兩小時。

此臺凝汽器灌水時，已將水側(cè)的水排凈，凝汽器底部臨時支撐經(jīng)檢查已經(jīng)安裝牢固。低壓缸臺板四角處均用百分表進(jìn)行三方位全程監(jiān)視。汽側(cè)灌水至半水狀態(tài)時對凝汽器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)低壓缸電端端部汽封徑向通流間隙由原來的0.38mm降為0.20mm，調(diào)端端部汽封徑向通流間隙由原來的0.40mm降為0.35mm。低壓缸四角百分表數(shù)據(jù)除電端前后方向其余變化均勻，均在0.10mm范圍內(nèi)，電端向后膨脹0.48-0.52mm。發(fā)現(xiàn)后汽封間隙變小后，在凝汽器底部相應(yīng)的位置增加了千斤頂并支百分表進(jìn)行監(jiān)視。灌水過程中對凝汽器底部百分表進(jìn)行定時監(jiān)視，約為4個小時后灌水高度達(dá)到凝汽器的進(jìn)汽口以上約300mm處。此時低壓缸四角百分表上下方向和左右方向膨脹均勻，均處于0.10-0.20mm的范圍內(nèi)。在前后方向上，調(diào)端向前移動0.10mm以內(nèi)，電端最終向后移動量約為0.40mm。電端凝汽器底部百分表數(shù)據(jù)顯示下沉量為0.02mm。此外電端左邊內(nèi)側(cè)后汽缸座架與低壓缸之間出現(xiàn)0.08-0.15mm的間隙，汽輪機(jī)扣蓋后和灌水試驗前此處狀態(tài)為0.05mm塞尺塞不入。經(jīng)檢查確認(rèn)凝汽器外壁無滲漏后，將內(nèi)部水介質(zhì)進(jìn)行排放。在此過程中，對低壓缸端部汽封徑向間隙進(jìn)行定時監(jiān)控，數(shù)據(jù)如圖2所示。經(jīng)過24小時后，端部汽封通流間隙依然維持在24小時前的狀態(tài)。由于汽輪機(jī)已經(jīng)扣蓋完畢，端部汽封間隙測量是參照安裝過程中在端部汽封外缸上半處安裝的定位桿測點進(jìn)行參照的，為了進(jìn)一步確認(rèn)內(nèi)部的通流間隙情況，采用盤動轉(zhuǎn)子的方法對通流間隙進(jìn)行檢查，檢查中發(fā)現(xiàn)電端端部汽封處有微小的摩擦異聲。

本次嚴(yán)密性試驗共發(fā)現(xiàn)以下問題：

3.1 低壓缸端部汽封徑向通流間隙變小，調(diào)端由原來的0.40mm變?yōu)?.36mm，電端由原來的0.38mm變?yōu)?.15mm，并且電端盤動轉(zhuǎn)子檢查時發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有摩擦異聲。

3.2 電端左邊內(nèi)側(cè)后汽缸座架與低壓缸之間出現(xiàn)0.08-0.15mm的間隙。

3.3 凝汽器調(diào)端和電端的側(cè)板均向電端有一定量的變形膨脹，用兩端拉引線的方法測量，電端變形量約為7.5mm，調(diào)端變形量約為3mm。

3.4 經(jīng)過24及48小時后檢查，汽封徑向通流間隙有所回升，但均未恢復(fù)至原始狀態(tài)，且電端有異聲。

4 原因分析及處理結(jié)果

對本臺汽輪機(jī)端部汽封徑向通流間隙變化這一事件，邀請了汽輪機(jī)廠專家、設(shè)計處、服務(wù)處及凝汽器設(shè)計處的專家共同來分析。

首先，對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)了確認(rèn)，主要檢查了以下表2：

4.1 原因分析

4.1.1 汽輪機(jī)外缸組合符合設(shè)計要求，凝汽器灌水后低壓外缸縱橫向變形的數(shù)值在設(shè)計允許范圍內(nèi)。

4.1.2 凝汽器安裝后重量約為200t，汽側(cè)滿水時總重量540t。整臺凝汽器座落在6組彈簧支座上，凝汽器為彈性支撐剛性連接，彈簧支撐凝汽器自身的重量，低壓缸座架需要承受凝汽器水側(cè)和熱井內(nèi)水的重量，其它因素包括熱膨脹產(chǎn)生的變形均由彈簧補(bǔ)償。由于受凝汽器底板局部不平和自身撓度等因素的影響，即使預(yù)埋墊鐵做到標(biāo)高一致也不能保證6組彈簧受力均勻。

凝汽器底板監(jiān)測顯示并沒有下沉，所以可排出臨時支撐的問題。凝汽器電端和調(diào)端的側(cè)板變形方向均向電端偏移（圖3中x、y），與低壓外缸膨脹方向相同。本次凝汽器灌水試驗是在有硬性支撐的措施下進(jìn)行的，凝汽器膨脹產(chǎn)生的變形量沒有得到補(bǔ)償，均反應(yīng)到低壓外缸上。而低壓外缸的死點與凝汽器中心不重合，導(dǎo)致膨脹不對稱，進(jìn)而造成低壓缸與凝汽器的變形。

除現(xiàn)場檢查的項目外，汽輪機(jī)廠家提出在凝汽器喉部施焊前，應(yīng)保證凝汽器在半水狀態(tài)下才能進(jìn)行焊接。半水狀態(tài)就是凝汽器汽側(cè)灌一半水，此狀態(tài)下的重量相當(dāng)于凝汽器運行狀態(tài)下的重量。但現(xiàn)執(zhí)行的最新安裝規(guī)范與廠家技術(shù)說明并沒有提及到此要求，對于半水狀態(tài)下焊接要求在舊版的安裝規(guī)范中有提及到。對于責(zé)任方面的問題，本文章不多進(jìn)行論述。

4.2 處理結(jié)果

考慮現(xiàn)場工期及運行經(jīng)濟(jì)效益等方面，共拿出三套處理方案進(jìn)行商討。

4.2.1 由于低壓缸通流間隙變小，設(shè)想在后汽缸座架與低壓缸之間增加不銹鋼墊片，此方法較為簡潔。但是廠家認(rèn)為可行性不大，對不銹鋼與碳鋼之間的滑動摩擦效果表示不認(rèn)可。

4.2.2 在半水狀態(tài)下，調(diào)整軸瓦高差，將整個軸系下調(diào)，以保證通流間隙的完好。此方案需要犧牲油擋安裝定位孔的中心。而且調(diào)整有一定難度及風(fēng)險，由于現(xiàn)在軸系連接已完成，調(diào)整過程需要將聯(lián)軸器分解，軸系中心需要重新找正，低壓通流間隙變化量并不一致，要想合理調(diào)整有難度，并且對油系統(tǒng)軸承箱內(nèi)的油質(zhì)產(chǎn)生一定影響。

4.2.3 調(diào)整好凝汽器彈簧，拆除凝汽器底部臨時支撐，在半水狀態(tài)下揭缸調(diào)整通流間隙。需要揭開外缸上半調(diào)整端部汽封通流間隙。內(nèi)缸可由末級通流間隙進(jìn)行定位調(diào)整，此方案難度不大，工作量相對較輕。端部汽封徑向通流間隙需要調(diào)整至設(shè)計值上限0.45-0.50mm。

在經(jīng)過72小時后，將其重新全面檢查后，采用了第三種處理方案，將凝汽器彈簧調(diào)整完畢，并將臨時支架拆除，將其端部汽封通流間隙處理至設(shè)計值上限。臺板間隙最終定格在0.05mm塞尺單側(cè)能塞入1/3，長度為30mm的狀態(tài)下。

5 結(jié)束語

本臺機(jī)組經(jīng)過修正處理后，在機(jī)組沖轉(zhuǎn)時重點檢查了內(nèi)部是否有摩擦聲音，經(jīng)確認(rèn)內(nèi)部一切正常，凝汽器彈簧以及汽輪機(jī)滑銷系統(tǒng)均正常后，最終沖轉(zhuǎn)一次成功。今后再遇到彈性支撐的凝汽器時，在做類似試驗時候一定要全方面的進(jìn)行考慮，對其設(shè)計理念及加工是否有缺陷等進(jìn)行推理，經(jīng)過廠家及技術(shù)人員對現(xiàn)場安裝程序和關(guān)鍵數(shù)據(jù)的確認(rèn)后，再進(jìn)行試驗。彈性支撐的凝汽器也是今后繼續(xù)研究改進(jìn)的一個課題。

參考文獻(xiàn)

[1]《凝汽器說明書及圖紙》上海電氣電站設(shè)備有限公司上海電站輔機(jī)廠.

[2]《汽輪機(jī)說明書及圖紙》上海電氣電站設(shè)備有限公司上海汽輪機(jī)廠.

[3]《電力建設(shè)施工及驗收技術(shù)規(guī)范》（汽機(jī)篇）DL/T5011-92.

[4]《電力建設(shè)施工及驗收技術(shù)規(guī)范》（管道篇）＼DL/5031-94.

[5]《電力建設(shè)施工質(zhì)量驗收及評價規(guī)程》（汽輪發(fā)電機(jī)組）DL/T5210.3.

[6]《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》（DL/T438-2009）.

[7]《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》（DL/T869-2004）.

[8]工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文（電力工程部分-2006版）.