200MW抽汽式汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)隔板卡澀問(wèn)題分析及改進(jìn)方案

陳菲

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱150046）

200MW抽汽式汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)隔板卡澀問(wèn)題分析及改進(jìn)方案

陳菲

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱150046）

旋轉(zhuǎn)隔板常用于汽輪機(jī)抽汽機(jī)組調(diào)節(jié)汽輪機(jī)抽汽的參數(shù)，但電廠反映其易產(chǎn)生卡澀現(xiàn)象，為此,通過(guò)改進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)和汽封結(jié)構(gòu)，達(dá)到了減小摩擦、防止卡澀的目的。

旋轉(zhuǎn)隔板；卡澀；轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)；罩殼；硬汽封；可退讓式汽封

0 引言

在工業(yè)抽汽和小型供熱抽汽汽輪機(jī)中，常常設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)隔板用來(lái)調(diào)節(jié)抽汽。旋轉(zhuǎn)隔板主要由隔板和轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)構(gòu)成，一般隔板直接固定在汽缸上；轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)固定在隔板上，設(shè)計(jì)成與隔板汽道相對(duì)應(yīng)的不完全葉柵，通過(guò)油動(dòng)機(jī)控制轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)旋轉(zhuǎn)角度，調(diào)節(jié)隔板汽道的大小，以達(dá)到控制流量、調(diào)節(jié)壓力的目的。非抽汽工況時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)又可以旋轉(zhuǎn)到隔板汽道全開(kāi)的位置，所以旋轉(zhuǎn)隔板既可以起到隔板的作用，又可以起到調(diào)節(jié)閥的作用。隔板和轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)之間有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以設(shè)置了專門的汽封來(lái)確保轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)之間可以小面積接觸，既保證旋轉(zhuǎn)時(shí)摩擦力小，油動(dòng)機(jī)的荷載不至于過(guò)大，又保證了旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)和隔板間能夠?qū)崿F(xiàn)良好的密封。從旋轉(zhuǎn)隔板的作用可以看出來(lái)，它取代中壓調(diào)節(jié)閥，使機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單，所以旋轉(zhuǎn)隔板在抽汽和供熱機(jī)組中使用很廣泛，尤其是300MW以下機(jī)組。旋轉(zhuǎn)隔板雖有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是近些年來(lái)有電廠反映老機(jī)組的旋轉(zhuǎn)隔板有卡澀的情況發(fā)生。

1 問(wèn)題分析

某200MW工業(yè)抽汽機(jī)組改造時(shí)，業(yè)主反映旋轉(zhuǎn)隔板在抽汽調(diào)節(jié)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活，易出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象，導(dǎo)致油動(dòng)機(jī)的提升力超過(guò)設(shè)計(jì)值。檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)和轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)與罩環(huán)、隔板體密封面圓周方向間隙超差，有的部位間隙大，有的部位間隙小。仔細(xì)觀察間隙大的表面有微小的汽流沖刷痕跡，間隙小的表面有摩擦痕跡。檢查轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)硬汽封有微小翹曲變形，密封表面有磨損。判斷為轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)和轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)與罩環(huán)、隔板體相互摩擦，致使轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)不順暢。

為此，對(duì)原轉(zhuǎn)動(dòng)隔板進(jìn)行分析，并有針對(duì)性地進(jìn)行了改進(jìn)。原旋轉(zhuǎn)隔板主要由隔板、轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)和罩殼三大部分構(gòu)成，見(jiàn)圖1。

圖1 原旋轉(zhuǎn)隔板主剖視圖

隔板的結(jié)構(gòu)與常規(guī)隔板一樣，這里不贅述。

轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)分上、下半，為焊接結(jié)構(gòu)，分別由5個(gè)零件加工后再焊接而成。焊接結(jié)構(gòu)不可避免地產(chǎn)生應(yīng)力，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)焊后變形。雖然精加工后轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)表面進(jìn)行了找平，但是隨后在高溫下運(yùn)行，焊縫應(yīng)力釋放還是會(huì)導(dǎo)致整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)體有微小變形，致使轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)密封面不是一個(gè)平面。轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)的直徑越大，這種微小變形導(dǎo)致的圓周方向密封面偏差越大。最終導(dǎo)致其與隔板在圓周方向密封間隙不均，有的位置間隙大造成漏汽，有的位置間隙小造成摩擦。

罩殼上設(shè)置與罩殼一體的硬汽封，硬汽封與轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)體間留有 0.38～0.43 mm的間隙，以確保轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不至于卡死。但是在運(yùn)行時(shí)，由于熱膨脹及汽流的作用，汽封間隙變小甚至貼死，過(guò)小的間隙使罩殼與轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)有硬性摩擦，摩擦力越大，油動(dòng)機(jī)的荷載越大。

圖2 改進(jìn)后的旋轉(zhuǎn)隔板主剖視圖

2 改進(jìn)方案

經(jīng)過(guò)上述分析可知，主要是由于轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)的焊接變形和罩殼硬汽封位置間隙變小導(dǎo)致出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象，使油動(dòng)機(jī)荷載超設(shè)計(jì)值。改進(jìn)后的旋轉(zhuǎn)隔板如圖3所示。

首先，將轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)由原來(lái)的5個(gè)零件分別加工后焊接改為由1個(gè)鍛件整體加工結(jié)構(gòu)，這樣就消除了焊接導(dǎo)致的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)變形，減小了由于變形導(dǎo)致的間隙不均勻現(xiàn)象，見(jiàn)圖3。其次，去掉原罩環(huán)平衡腔室的一體式固定汽封體，單獨(dú)設(shè)計(jì)具有可退讓功能的環(huán)形汽封圈，汽封圈背面增加彈簧，通過(guò)彈簧調(diào)節(jié)使其具有0～3 mm的退讓間隙，這樣在運(yùn)行時(shí)既保證了密封，又不致于使汽封部位卡澀。

圖3 轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)原設(shè)計(jì)與改進(jìn)后新設(shè)計(jì)對(duì)比圖

3 結(jié)論

經(jīng)上述改進(jìn)后，消除了由于焊接導(dǎo)致的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)變形，使密封間隙均勻，使可退讓式汽封圈有了一定的退讓空間，轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)和罩環(huán)不至于貼死卡澀，減小了摩擦，使轉(zhuǎn)動(dòng)順暢，保證了油動(dòng)機(jī)的抽汽調(diào)節(jié)功能。

經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，改進(jìn)后的轉(zhuǎn)動(dòng)隔板經(jīng)過(guò)一個(gè)大修期沒(méi)再出現(xiàn)卡澀、油動(dòng)機(jī)荷載超過(guò)設(shè)計(jì)值的情況，經(jīng)檢查密封面和抽汽調(diào)節(jié)效果良好，證明其改進(jìn)方案合理。

（編輯：畢 勝）

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1002－2333（2014）04－0241－02

陳菲（1982—），女，助理工程師，從事汽輪機(jī)制造相關(guān)工作。

2014-01-17