335 MW四缸四排汽汽輪機(jī)缺陷分析及處理

劉元振，蔡永濤，杜進(jìn)

(華電國際鄒縣發(fā)電廠，山東 鄒城 273522)

0 引言

華電國際鄒縣發(fā)電廠#3機(jī)組是335 MW、亞臨界參數(shù)、單軸、四缸四排汽、具有一次中間再熱的凝汽式機(jī)組。設(shè)有1個高壓缸、1個中壓缸和2個低壓缸。機(jī)組運(yùn)行時高、中壓缸同時向前膨脹且存在膨脹不暢現(xiàn)象，軸承座隨之發(fā)生變形，使部分軸承載荷增大，溫度升高。上隔板均為懸掛式，中分面無緊固螺栓，導(dǎo)致機(jī)組在運(yùn)行期間存在級間竄汽缺陷。華電國際鄒縣發(fā)電廠利用#3機(jī)組檢修機(jī)會，采取改造、調(diào)整、修理等手段對缺陷進(jìn)行了治理，取得了較好的效果。

1 軸系膨脹不暢

#3汽輪機(jī)高、中壓靜止部分死點在汽輪機(jī)縱向軸線與中、低壓缸間軸承座底部橫向鍵中心線的交點上，高、中壓靜止部分及#1，#2軸承座以死點為中心向前膨脹。推力軸承裝于高、中壓缸之間的#2軸承座內(nèi)，高壓轉(zhuǎn)子以推力軸承為死點向#1軸承座方向膨脹，中壓轉(zhuǎn)子也以推力軸承為死點向#3軸承座方向膨脹，#1，#2軸承箱下部設(shè)有德國DEVA公司生產(chǎn)的自潤滑滑塊。軸承座箱體壁較薄，剛性較差。

#3機(jī)組停機(jī)前，通過汽輪機(jī)安全監(jiān)視系統(tǒng)(TSI)可以看到，機(jī)組運(yùn)行狀況比較正常。停機(jī)后察看高壓缸就地絕對膨脹指示約為4.5 mm，中壓缸就地絕對膨脹指示約為3.5 mm。也就是說，高壓缸與回位值差1.0 mm(二者絕對膨脹量差值)，中壓缸與回位值差3.5 mm。檢修期間通過測量通流間隙數(shù)值發(fā)現(xiàn)，低壓A，B缸反向軸向通流間隙比標(biāo)準(zhǔn)值大4.0 mm，正向軸向通流間隙比標(biāo)準(zhǔn)值小4.0 mm，說明轉(zhuǎn)子的死點帶動整個軸系向前移動了4.0 mm，由此可以證明該機(jī)組存在膨脹不暢的問題。通流間隙如圖1所示(間隙A為軸向進(jìn)汽葉頂間隙，間隙B為軸向進(jìn)汽葉根間隙)，低壓A缸正、反向1，2級軸向通流數(shù)據(jù)見表1。

圖1 通流間隙圖

表1 低壓A缸正、反向1，2級軸向通流數(shù)據(jù) mm

汽缸膨脹不暢的原因是滑銷系統(tǒng)卡澀。由于軸承座受到的推拉力作用于軸承底座上方，而受到的摩擦力作用于底面，這樣就對軸承座產(chǎn)生了一個力矩，且使軸承座與臺板發(fā)生線性摩擦，摩擦力增大，不利于汽缸的膨脹、收縮。另外，由于中壓缸設(shè)有3，4，5，6四級抽汽，加上中壓缸進(jìn)汽、排汽，汽缸上下管道密集，對中壓缸的膨脹帶來很大負(fù)擔(dān)。在檢修中發(fā)現(xiàn)中壓排汽缸兩側(cè)導(dǎo)流板拉筋出現(xiàn)斷裂(如圖2所示)，說明中壓缸的脹縮與導(dǎo)流板拉筋的脹縮不同步，缸體脹縮未完全到位，使拉筋受力過大而導(dǎo)致拉筋焊口開焊。

解決軸系膨脹不暢的措施:

(1)首先要檢查滑銷系統(tǒng)是否卡澀，利用檢修機(jī)會對各部位橫銷、立銷、角銷等進(jìn)行拆卸清理潤滑，保證汽缸膨脹自由。

(2)檢查中壓缸抽汽管道、進(jìn)汽導(dǎo)管支吊架、支撐受力情況，降低管道應(yīng)力，盡量減輕中壓缸的膨脹負(fù)擔(dān)。

(3)#1，#2軸承箱下部為德國DEVA公司生產(chǎn)的自潤滑滑塊，運(yùn)行中無法添加潤滑劑且剛性較差，運(yùn)行中承受的負(fù)荷大，易發(fā)生變形。應(yīng)選擇改造機(jī)會對軸承座自潤滑滑塊進(jìn)行修理檢查，同時增加軸承座的強(qiáng)度，減少汽缸膨脹時對其造成的推拉變形。

2 開機(jī)階段#5軸瓦溫升大

圖2 中壓缸拉筋斷裂部位示意圖

中、低壓缸之間的#3軸承座內(nèi)安裝#4，#5軸瓦，其中#4瓦為可傾瓦，無頂軸油，#5瓦為橢圓瓦，軸瓦底部設(shè)有頂軸油，軸承座底部為汽缸膨脹的死點。檢修前機(jī)組開機(jī)時#5瓦溫度高，最高達(dá)到98℃，超過報警值(95℃)，而正常運(yùn)行期間瓦溫正常。停機(jī)后測量中低對輪中心，上下方向低壓A轉(zhuǎn)子高1.360 mm，超出安裝標(biāo)準(zhǔn)1.171 mm(初始安裝標(biāo)準(zhǔn)為上下方向低壓A轉(zhuǎn)子高0.189 mm)，#3軸承座后揚(yáng)近1.0 mm。由此可見，#3軸承座發(fā)生變形導(dǎo)致中心變化，機(jī)組初啟動時#4瓦負(fù)荷小，#5瓦負(fù)荷加重，造成溫度突升。為保證開機(jī)期間軸瓦安全及負(fù)荷均勻，需要對#4，#5軸瓦的負(fù)荷進(jìn)行合理分配，對軸系中心進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。在進(jìn)行中心調(diào)整時不能以安裝標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，應(yīng)參照機(jī)組修前運(yùn)行狀況，考慮汽缸膨脹、未完全回位等因素進(jìn)行修正調(diào)整，軸系中心調(diào)整后的結(jié)果為上下方向低壓A轉(zhuǎn)子高1.085 mm。另外，為避免開機(jī)時#5瓦溫度過高，在暖缸及暖機(jī)過程中可加大中壓缸的進(jìn)汽量，使中壓缸得到充分的熱量，確保中壓缸有足夠的力推動#2軸承座及高壓缸向前膨脹，從而減少對#3軸承座的影響。機(jī)組經(jīng)過檢修調(diào)整后，開機(jī)階段#5瓦溫度突升現(xiàn)象消失(如圖3、圖4所示。圖中:帶“●”的曲線為軸承金屬溫度曲線;帶“▲”的曲線為#4軸承左側(cè)瓦塊金屬溫度曲線)。

3 低壓轉(zhuǎn)子圍帶斷裂

檢查發(fā)現(xiàn)#3機(jī)組低壓A轉(zhuǎn)子末級葉片拱形圍帶共19片出現(xiàn)斷裂和裂紋(如圖5所示)。上次大修曾出現(xiàn)同樣的問題，而這些問題在#1，#2，#4機(jī)組也同樣出現(xiàn)過。

圖5 低壓轉(zhuǎn)子圍帶斷裂

(1)振動影響。汽輪機(jī)在啟動沖轉(zhuǎn)過臨界點時造成的振動增大;膨脹、汽溫變化造成動、靜摩擦，進(jìn)而引起振動增加;軸承油膜失穩(wěn)造成的油膜振蕩以及汽流激振等均會引起葉片振動加劇，導(dǎo)致圍帶斷裂脫落。

(2)在機(jī)組運(yùn)行中，受溫度、膨脹、應(yīng)力、變形等因素影響，轉(zhuǎn)子末級葉片兩兩之間的距離變得各不相同，而作為標(biāo)準(zhǔn)件的圍帶尺寸不變，這就使圍帶在轉(zhuǎn)子葉片之間長期承受牽引或擠壓作用力，長時間運(yùn)行后會出現(xiàn)斷裂。這種現(xiàn)象從檢修期間重新配裝圍帶時得到了驗證。在安裝過程中，鉚釘孔不規(guī)則、存在應(yīng)力集中點以及鉚緊力過大等也會導(dǎo)致圍帶在運(yùn)行中釋放應(yīng)力出現(xiàn)斷裂和產(chǎn)生裂紋。

鑒于#1～#4機(jī)組都出現(xiàn)過相同的問題，由此反映出低壓轉(zhuǎn)子末級葉片拱形圍帶在設(shè)計方面存在不合理性。應(yīng)考慮對其進(jìn)行改造，比如設(shè)計成自帶冠結(jié)構(gòu)，避免圍帶出現(xiàn)頻繁脫落的風(fēng)險。

4 高壓缸隔板漏汽

#3機(jī)組汽缸解體后，發(fā)現(xiàn)高、中壓缸隔板中分面存在級間竄汽現(xiàn)象，其中以高壓缸最為明顯(如圖6所示)。華電國際鄒縣發(fā)電廠#1～#4機(jī)組高、中壓缸隔板安裝方式均為懸掛式，下隔板通過掛耳支撐在內(nèi)下缸上，上隔板懸掛在內(nèi)上缸上，隔板中分面雖然加裝了密封鍵，但未固定上、下隔板。運(yùn)行時噴嘴受汽流的反作用力，隔板易上下竄動，導(dǎo)致上、下隔板中分面產(chǎn)生較大間隙，使蒸汽不經(jīng)過噴嘴直接旁通至噴嘴出口，增大了噴嘴后的背壓，降低了噴嘴的焓降，從而導(dǎo)致汽缸效率降低。為消除隔板中分面間隙，在大修期間，對高、中壓缸隔板進(jìn)行了改造，在上、下隔板中分面增設(shè)了固定螺栓，同時對隔板材質(zhì)進(jìn)行了優(yōu)化改良和等級提升(見表2)，以消除隔板漏汽，減少級內(nèi)損失，從而保證汽缸效率。

圖6 高壓缸隔板漏汽

表2 隔板原材質(zhì)與優(yōu)化后材質(zhì)對比

5 結(jié)束語

華電國際鄒縣發(fā)電廠335 MW機(jī)組軸系膨脹不暢以及低壓轉(zhuǎn)子末級葉片拱形圍帶斷裂問題存在共性，需要繼續(xù)深入分析探討汽輪機(jī)改造的可行性及必要性，以徹底消除此類缺陷，保證機(jī)組運(yùn)行的安全性，同時也為其他電廠的汽輪機(jī)改造提供參考和借鑒。

［1］火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行調(diào)試檢修與維護(hù)技術(shù)手冊編委會.火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行調(diào)試檢修與維護(hù)技術(shù)手冊［M］.長春:銀聲音像出版社，2004.

［2］Q/101－104.04—2010，華電國際鄒縣發(fā)電廠335 MW汽輪機(jī)檢修規(guī)程［S］.