安裝階段降低回轉式空預器漏風系數的措施

張憲東 許建國 杭州市特種設備檢測院

安裝階段降低回轉式空預器漏風系數的措施

張憲東 許建國 杭州市特種設備檢測院

由于回轉式空預器具有布置結構緊湊、受熱面金屬壁溫較高、冷端腐蝕比管式空預器輕等優(yōu)點，目前300MW及以上的大型火力發(fā)電機組都采用回轉式空預器。但此種類型的空預器普遍存在漏風現象，國外回轉式空預器漏風率在5%～8%，國內機組的漏風率基本都在10%左右，有的甚至達到15%。漏風率過高，會導致一次風、二次風風量不足，造成鍋爐燃燒不穩(wěn)定、不充分；煙氣量增加，送、引風機電耗增加，排煙溫度上升，排煙損失增加，降低鍋爐燃燒效率，進而引起空預器轉子堵塞、腐蝕等一系列問題。嚴重漏風時，將導致引風機裕量不足，造成機組限負荷，嚴重影響鍋爐的安全、經濟運行。本文從漏風的成因機理及安裝工藝質量對漏風的影響進行了分析，提出了安裝階段控制漏風超標的措施。

1 漏風的成因

回轉式空預器按倉位劃分為：三分倉、四分倉；按動、靜部分劃分為轉子旋轉式、風罩旋轉式。目前通常采用的是受熱面旋轉式即預熱器，其代表是三分倉容克式空預器。預熱器主要部件有：轉子（受熱面布置其上)、主軸與軸承裝置、傳動裝置、密封裝置、罩殼五大部分。容克式空氣預熱器主要由筒形轉子和外殼組成，轉子是運動部件，外殼是靜止部件，動靜部件之間存在間隙，是漏風的渠道?？諝忸A熱器同時處于鍋爐島煙風系統(tǒng)的進口和出口，空氣側壓力高，煙氣側壓力低，二者之間存在壓力差，是漏風的動力。由于壓差和間隙的存在造成的漏風稱為直接漏風。還有一種漏風叫攜帶漏風，是由于轉子內具有一定的容積，當轉子旋轉時，必將攜帶一部分氣體進入另一側。攜帶漏風是容克式空氣預熱器的固有結構特點，無法避免。攜帶漏風量與轉子內容積及轉速成正比，轉速高漏風大，轉速低漏風小。這是安裝過程中無法控制的漏風，而且攜帶漏風量占預熱器總漏風量的份額較少，本文具體講如何控制直接漏風。

直接漏風是通過徑向密封、軸向密封、旁路密封的間隙直接漏入煙氣側。漏風量與間隙的大小有著直接的關系，密封間隙大則漏風量大，反之漏風量就小。其中徑向密封處的直接漏風占直接漏風量的比重最大，因為轉子始終在風煙側之間轉動，在徑向密封處，漏風面積和機會最大，而且僅靠密封片與冷、熱端扇型板的極度靠近來達到阻斷煙、風兩側的目的，空預器在熱態(tài)將形成蘑菇狀變形，即轉子的外圓將向下膨脹，使密封片頂部離熱端扇型板的距離增大，導致漏風率增加。軸向密封安裝在轉子外圓上，與安裝在外殼內側的弧型密封板極度靠近阻止空氣從轉子與外殼間的環(huán)型通道向煙氣側泄漏，如果密封間隙控制不好將增加漏風的機會，從而導致漏風率增加。旁路密封安裝在外殼上，與安裝在轉子外圓上下角的“T”型鋼極度靠近來阻止空氣通過轉子與殼體間的間隙泄漏到煙氣側。如果“T”型鋼的外圓存在較大晃動度，將無法較為穩(wěn)定地保證密封片與“T”型鋼之間的間隙，還有可能引起密封片的磨損，進一步導致間隙增大，漏風增加。

現今設計的回轉式空預器在熱端扇型板處都有“LCS”裝置，即漏風控制系統(tǒng)。它的工作原理是通過安裝在殼體上的紅外線探測器，監(jiān)視轉子與殼體的上下相對位置，在熱態(tài)空預器蘑菇狀變形時，探測器將信息傳遞給安裝在熱端扇型板兩頭的拉桿控制馬達，馬達轉動，控制拉桿，使扇型板隨著轉子同步向下運動，從而保證扇型板與徑向密封片之間的間隙，如果在安裝調試過程中沒有正確處理好探測器與轉子的間隙，導致信息不能被很好地收集，或者拉桿沒有調整均勻，導致扇型板傾斜，都將影響“LCS”系統(tǒng)的正常運行，漏風率也會增加。

2 安裝工藝質量對漏風的影響

2.1 保證轉子找正精度的方法

轉子找正精度的高低，直接影響回轉式空預器漏風率的大小；轉子找正有不同的方法，各有利弊。

方法一是將百分表沿中心筒的徑向放置，分多點測量其垂直度，通過導向軸承的限位塊調整中心筒的垂直位置，然后將中心筒端軸用導向軸承與上梁固定后，再安裝轉子模件塊。這種方法的缺點在于中心筒的外壁加工并不精密，而且框式水平儀在縱向放置時，其顯示的水泡比較遲鈍，精度并不高，只能用來測量要求較低的數據。

方法二是將框式水平儀放在中心筒端軸的上表面，按“米”字形。從八個方向測量水平度。通過導向軸承的限位塊調整中心筒的垂直位置，然后固定中心筒，再安裝轉子模件塊。此方法的缺點在于中心筒端軸上表面的面積太小，即使其水平度符合要求，但延伸到轉子外圓時，將大大超標。這個弊端在第一種測量方法中也存在；

方法三是利用第二種方法在找正中心筒端軸表面水平度后，初步固定中心筒，待轉子模件塊安裝后，在外圓內側表面沿切線方向水平點焊一根角鋼，用以擺放框式水平儀，使其基本達到水平。然后將水平儀固定在角鋼表面，緩慢轉動轉子（如圖1所示)，在整個圓周上測得的最大值和最小值之差符合設計要求時，判為合格。這種方法優(yōu)點在于能比較直觀地測量轉子的真正水平度，將水平度誤差減到最小。

圖1 測量轉子水平度示意圖

2.2 轉子“T”型鋼的安裝經驗

空預器轉子“T”型鋼安裝在轉子外圓的上、下表面，是保證轉子與外殼同心度、進而控制旁路密封質量的關鍵元件。回轉式空預器安裝技術規(guī)范中，規(guī)定同心度的偏差不大于3mm。

由于制造質量、運輸質量等多種因素影響，空預器轉子“T”型鋼在安裝完成后，其橢圓度最小也達到5mm左右，并且其上下表面起伏不平，無法滿足驗收規(guī)程同心度的要求。為了保證密封，經驗豐富的安裝人員，通常對“T”型鋼進行車削處理。其方法是在殼體上固定好刀架，插入白鋼刀，找到“T”型鋼表面最高點后，快速轉動轉子，由淺至深，分別車削其上下表面和外圓表面。當“T”型鋼表面出現均勻地車削痕跡后即判定為合格。此工序完成，便能將轉子橢圓度控制在0.5mm以內。有些安裝單位為圖方便，往往省去這一工序，從而導致運行過程中轉子的橫向晃動度過大，對旁路密封片的磨損嚴重，引起漏風率變大。

2.3 轉子傳動圍帶的找正經驗

回轉式空預器是通過馬達傳動裝置帶動布置在轉子外圓中下部的圍帶銷來帶動轉子回轉的，圍帶銷的徑向跳動將影響傳動的平穩(wěn)性，若空預器的轉動不平穩(wěn)，將增加漏風的機會，導致漏風率增加。制造廠一般將圍帶銷分成若干段供貨，安裝時應首先依據圖紙將圍帶托板安裝到轉子上，要求保證其水平度，然后依據圖紙所示的圍帶半徑，將第一段圍帶銷點焊到托板上，依據圖2所示在殼體上安裝一個臨時固定參考基準點，測量它與圍帶銷最高點的距離“C”。然后每安裝一段圍帶都要以這個數據為基準，特別要測量兩段圍帶接縫處左右兩邊的銷子，同時兩個銷子之間的距離也要與其余位置相鄰兩銷子的距離相同，如果誤差過大，須在接縫處加墊墊片或打磨處理。將全部圍帶銷點焊在托板上后，應復查其安裝半徑，使其符合設計要求，調整時要始終監(jiān)控“C”值。進行段焊固定，焊接時要嚴格控制焊接變形，可以在圍帶上駐百分表來控制。

圖2 臨時固定參考基準點示意圖

2.4 控制傳動齒輪與圍帶銷的相對尺寸

與圍帶的找正同樣道理，傳動裝置與圍帶銷的相對尺寸將影響傳動的平穩(wěn)性，如圖3所示。齒輪與銷軸間需要控制的有“A、B、C”三個尺寸，如果“A、B”尺寸控制得不好，將導致圍帶上下面板與齒輪摩擦，如果“C”尺寸控制得不好，將導致圍帶銷軸磨損嚴重。另外，圍帶銷與齒輪的接觸面積也應≥65%齒寬。這些關鍵質控點如果不合格，也將造成空預器轉速的不均勻，增加漏風機會。

圖3 傳動裝置與圍帶銷的相對尺寸示意圖

2.5 徑向密封的安裝和扇型板的調整

徑向密封片的布置一般如圖4所示。安裝徑向密封片的方法通常是把某一塊熱端、冷端的扇形板調平，然后以這一塊熱端、冷端扇形板為安裝徑向密封片的基準塊，把所有的熱冷端徑向密封安裝找正結束后，再調整另外幾塊扇形板與密封片之間的間隙。這種安裝方法，由于在安裝過程中，測量的位置較差，造成密封間隙的實測數據偏差大及增加調整調平扇形板的難度。由于在安裝中產生的間隙偏差，提高了運行中的漏風程度，使漏風率的增加。建議安裝中選用一根長度適當，經過單面精加工的槽鋼，將其固定在熱端中心梁（冷端中心梁）及熱端外殼（冷端外殼）上，用精密測量儀器（如合像水平儀）把精加工的槽鋼找平，進行焊接固定，此基準槽鋼必須安裝在便于測量調整位置上。因徑向密封片在長度方向上與扇型板存在多個不同間隙，所以用若干塊經過精加工的不同厚度的塞塊固定在槽鋼表面上，使徑向密封片與此塞塊貼實，然后擰緊固定螺栓，即可以將所有徑向密封片的相對高差尺寸控制在0.05mm至0.10mm左右。確認安裝已符合要求后，再檢查徑向密封片與“T”型鋼接觸處是否存在間隙，若有間隙存在，則及時用若干塊補隙片將間隙補焊，防止間隙所造成的漏風。所有的徑向密封安裝調整結束后，再確認是否還存在著遺漏間隙，包括與徑向密封片有關的墊板、端板、壓板和各補隙片都不能漏裝、漏焊。然后任意選擇一塊徑向密封片為基準對熱端（冷端）扇形板進行調整，分別測量每塊扇形板左右兩邊的間隙，直至符合設計要求，所有的扇形板調整結束后，再任意選擇幾塊徑向密封片為基準，復測已調整好的扇形板，檢查間隙是否符合設計要求，若發(fā)生較大的誤差，還要對徑向密封片的安裝進行檢查及復測。通過若干次的反復測量，達到任選一塊徑向密封片，檢查密封間隙，都可以達到設計要求，以防止因密封間隙誤差而產生的漏風。

圖4 徑向密封片的布置示意圖

2.6 軸向密封的安裝和軸向密封板的調整

軸向密封片的布置一般如圖5所示。對于軸向密封片的安裝，也采用徑向密封片的安裝方法，只不過調整的是軸向密封板的位置，同樣也要多次測量，反復調整，直到任選一塊軸向密封片，檢查密封間隙，都能達到設計要求。另外一個比較關鍵的是軸向密封片插入到“T”字鋼部分應現場切割，應根據現場每一塊密封片的實際尺寸進行切割，不能一次性將所有密封片都割好。這樣做的目的是為了減小軸向密封片插入“T”字鋼處的間隙控制在最小限度，以減小漏風。

圖5 軸向密封片的布置示意圖

2.7 旁路密封的安裝

旁路密封片安裝在殼體上，它由兩層密封片組成。安裝時，同時因旁路密封片較軟，采取措施以防變形。要保證兩層密封片緊密貼合、平齊且槽口錯開。扇型板側面處的旁路密封片端口應按照實際位置切割至緊貼扇型板。

2.8 靜密封的安裝

靜密封布置在空預器的各個角落，比較零散，所以在安裝時要仔細審圖，確保無遺漏。靜密封中有一部分不要求全部焊接，施工時要做到既能保證風倉間的密封，又不影響扇型板、軸向密封板與密封盤的調節(jié)功能。在支座裝配圖上壓板伸出部分應按照冷端靜密封圖上要求裝好，各密封板應緊貼，其上壓板應起到壓緊作用，無漏焊、錯焊現象。

2.9 “LCS”系統(tǒng)的安裝

LCS此套系統(tǒng)在安裝時容易被忽視的問題是傳感器探頭頂部的靈活度，正確的安裝后，用手撥動探頭頂部應該會發(fā)出輕微的喀噠聲，而且用硬棍可以將其撬起。如果安裝時不夠細心，在探頭的固定塊與探頭卡死的狀態(tài)下將固定塊與空預器殼體進行焊接，那么就有可能損壞探頭。另外，根據運行、調試的經驗來看，傳感探頭與“T”型鋼上面的傳感瓣間隙還可以適當減小，熱端扇形板在運行過程，依靠“LCS”裝置使熱端徑向密封片與熱端扇形板的實際間隙處于更加理想狀態(tài)，從而直接體現出漏風率的下降。需要引起注意的是，有些機組的設計一次風扇型板拉桿只有一根，在安裝過程中發(fā)現扇型板在上下移動時，由于與左右密封板的摩擦系數不同，造成扇型板發(fā)生傾斜，在運行過程中將導致漏風。對這種情況的處理方法是：在拉桿中間位置分別焊接一根短拉桿到扇型板的左右兩側，形成一個三角架形狀，當拉桿受力時，扇型板則同時受到左、中、右三點的力，保證了其水平度，也減小了漏風。

2.10 其他密封位置的調節(jié)

通過主支座板上下的調節(jié)螺栓，將扇型板與圓弧板間的密封板調至緊貼冷端扇型板、熱端連接板，扇型板尾部的旁路密封擋板也要調至緊貼扇型板，以保證這些地方的密封。所有調節(jié)完成后要對空預器整體進行查缺補漏工作，主要是連接板法蘭接頭及其上未裝螺栓處的孔洞及其他部位易產生內部及倉格間漏風的地方。

2.11 調試階段的調整

在鍋爐整套啟動及試運行期間，機組所帶負荷的不穩(wěn)定，特別是在機組負荷上升到50%的時候，由于預熱器內部的轉子熱膨脹與預熱器外殼的熱膨脹量不一致，會造成一定程度的摩擦，軸向密封與軸向密封板之間尤為突出。部分調試及運行人員盲目地調節(jié)軸向密封板與軸向密封片的間隙，使此間隙超過設計要求，造成預熱器的軸向漏風增加。機組運行一段時間后，轉子的熱膨脹與殼體的熱膨脹均衡時，這種現象就會消除，調試過程中各類密封片均能發(fā)出輕微的摩擦聲，即密封片的間隙已經達到最佳狀態(tài)。

3 結束語

設計技術、制造工藝是導致漏風率是否達到設計指標的基礎，而安裝技藝是關鍵，調試水準和運行水平是保障，三者相輔相成，缺一不可。

1 范從振.鍋爐原理.北京：中國電力出版社,1986.

2 夏志強,朱新源.回轉式空氣預熱器漏風問題的分析與對策.電站系統(tǒng)工程.2009,25(4)：33～34

2013－06－28）