汽缸垂弧對(duì)汽封間隙調(diào)整的影響及對(duì)策

施正生，童熙，歐鎖實(shí)，季建宇，印廣

(江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司，江蘇 揚(yáng)州　225002)

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汽缸垂弧對(duì)汽封間隙調(diào)整的影響及對(duì)策

施正生，童熙，歐鎖實(shí)，季建宇，印廣

(江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司，江蘇 揚(yáng)州225002)

摘要：為解決江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司汽輪機(jī)熱耗偏高的問(wèn)題，對(duì)汽輪機(jī)高中壓缸本體各部套汽封間隙進(jìn)行重新調(diào)整。分析了汽缸垂弧形成的原因以及汽缸垂弧對(duì)汽封間隙調(diào)整的影響，重新測(cè)量垂弧值后，根據(jù)垂弧測(cè)量值確定了高中壓缸汽封間隙調(diào)整值，提出了在半缸狀態(tài)下對(duì)上半汽封間隙進(jìn)行調(diào)整驗(yàn)收的方法。調(diào)整后，機(jī)組熱耗降至7 899 kJ/(kW·h)。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；汽封；間隙；調(diào)整；全實(shí)缸；半實(shí)缸；洼窩中心；垂弧

0引言

江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司#6，#7機(jī)組汽輪機(jī)是哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的330 MW亞臨界、中間再熱、高中壓合缸、雙缸、雙排汽、單軸、凝汽式汽輪機(jī)，型號(hào)為C300/N330-16.7/538/538。一般情況下，汽輪機(jī)汽封間隙的檢修調(diào)整是在半實(shí)缸狀態(tài)下進(jìn)行的，按照制造廠家提供的汽缸垂弧值對(duì)部套洼窩中心進(jìn)行修正，最終進(jìn)行全實(shí)缸的調(diào)整驗(yàn)收。該公司機(jī)組檢修時(shí)，對(duì)汽輪機(jī)高中壓缸的各部套垂弧進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)測(cè)量值和制造廠提供的垂弧值相差較大，這是因?yàn)楦咧袎焊缀细捉Y(jié)構(gòu)形式的汽缸跨度大，剛性不足，導(dǎo)致汽缸組裝前、后垂弧變化量增大。由于汽缸垂弧的存在，導(dǎo)致全實(shí)缸狀態(tài)下無(wú)法用膠布?jí)杭t丹法驗(yàn)收高中壓缸上半汽封間隙。

該公司#7機(jī)組自2005年7月14日第1次整組啟動(dòng)以來(lái)，汽輪機(jī)熱耗一直未能達(dá)到設(shè)計(jì)值。2008年，利用機(jī)組中修機(jī)會(huì)對(duì)#7汽輪機(jī)高中壓缸本體各部套汽封間隙進(jìn)行重新調(diào)整，并將中壓缸#1，#2隔板套梳齒汽封更換為蜂窩汽封。汽輪機(jī)熱耗由修前的8 408.50 kJ/(kW·h)降至8 121.87 kJ/(kW·h)，高壓缸效率由80.40%提高到84.10%，中壓缸效率由87.03%提高到89.72%，但與設(shè)計(jì)值依然存在差距。

2011年9月至11月，對(duì)#7汽輪機(jī)本體進(jìn)行了大修改造，采取了高中壓缸動(dòng)葉片及速度級(jí)葉片、高壓隔板套靜葉片、低壓缸14級(jí)動(dòng)靜葉片重新設(shè)計(jì)換型，高壓轉(zhuǎn)子葉頂硬齒汽封重新鑲嵌，高壓進(jìn)汽平衡盤汽封更換蜂窩汽封等改造，同時(shí)對(duì)#7機(jī)組高中壓缸所有的汽封間隙進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，重新進(jìn)行了優(yōu)化配置，設(shè)定了新的間隙標(biāo)準(zhǔn)和要求。汽輪機(jī)熱耗由8 121.87 kJ/(kW·h)下降到7 899.00 kJ/(kW·h)，極大地提高了汽輪機(jī)內(nèi)效率和缸效率。

1汽缸垂弧形成的原因

由于汽缸在水平中分面處分成上、下兩半部分的結(jié)構(gòu)，削弱了上、下汽缸的剛性，在汽缸、保溫、進(jìn)汽管等重力的作用下，汽缸發(fā)生彈性變形，由此產(chǎn)生了汽缸的靜垂弧，從而導(dǎo)致汽缸結(jié)合面存在間隙。汽缸靜垂弧直接影響汽輪機(jī)動(dòng)、靜間隙的測(cè)量和調(diào)整，檢修時(shí)必須掌握汽缸的變形及靜垂弧對(duì)軸封，汽封洼窩中心和動(dòng)、靜間隙的影響，以便檢修調(diào)整時(shí)進(jìn)行修正，使動(dòng)、靜間隙與實(shí)際相符[1]。

2汽缸垂弧對(duì)汽封間隙調(diào)整的影響

2.1對(duì)硬齒汽封間隙加工調(diào)整的影響

#7機(jī)組大修中，汽封調(diào)整前對(duì)高中壓缸各部套垂弧進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得的垂弧值見(jiàn)表1。

表1　部套垂弧測(cè)量值　mm

注：(1)零位讀數(shù)為半實(shí)缸狀態(tài)時(shí)放入假軸將各測(cè)量表讀數(shù)調(diào)整為0。實(shí)缸讀數(shù)為吊入高中壓缸各部套上半和高中壓外缸且熱緊中分面螺栓，用0.05 mm的塞尺檢查中分面間隙不入后的各表讀數(shù)。

(2)中壓#2隔板套、高中壓缸軸封套垂弧值接近0，不再測(cè)量。

分析表1中各部套垂弧測(cè)量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在合實(shí)缸時(shí)，中分面螺栓緊固前和緊固后高壓內(nèi)缸垂弧變化量為0.500 mm，高壓隔板套垂弧變化量為0.400 mm，高壓進(jìn)汽平衡盤垂弧變化量為0.590 mm，中壓#1隔板套垂弧變化量為0.662 mm，4個(gè)測(cè)量部套的垂弧值分別為0.280，0.200，0.250，0.250 mm。

垂弧的變化趨勢(shì)實(shí)質(zhì)上就是重力對(duì)缸體作用的直接反映：當(dāng)扣上外缸時(shí)，各部套的洼窩中心上移，上部間隙明顯變小；當(dāng)緊固中分面螺栓并消除中分面間隙后，洼窩中心下移，上部間隙變大。也就是說(shuō)，缸體橫截面在垂弧的影響下并非正圓，而是橢圓。由于硬齒汽封是鑲嵌的形式，高壓隔板套內(nèi)48道硬齒汽封及高壓內(nèi)缸內(nèi)5道硬齒汽封間隙調(diào)整工作必須一次完成，若忽略汽缸垂弧值直接對(duì)硬齒汽封進(jìn)行修刮調(diào)整，必定會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，一旦其間隙修刮調(diào)整出現(xiàn)超標(biāo)的情況，必須拔齒重新鑲嵌修刮，這對(duì)于大修來(lái)說(shuō)損失是巨大的。因此，在汽封間隙修刮、調(diào)整前，必須根據(jù)垂弧值對(duì)高中壓缸各部套的洼窩中心進(jìn)行修正。

2.2對(duì)汽封間隙調(diào)整驗(yàn)收工作的影響

根據(jù)測(cè)得的汽缸垂弧值對(duì)高中壓缸各部套的洼窩中心進(jìn)行修正，消除其不利影響；然而，汽缸各部套扣完外缸后，在緊固中分面螺栓消除汽缸中分面間隙前、后，不同的垂弧變化量會(huì)直接影響汽封間隙的驗(yàn)收工作。

實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，全實(shí)缸滾膠布驗(yàn)收高壓隔板套內(nèi)48道硬齒汽封及高壓內(nèi)缸內(nèi)5道硬齒汽封間隙時(shí)，出現(xiàn)上部膠布沒(méi)有紅丹顏色或部分膠布著了很淡的紅丹顏色，而大部分膠布卻被汽封齒壓斷的矛盾現(xiàn)象，導(dǎo)致無(wú)法根據(jù)膠布著色情況判斷汽封間隙值，即在全實(shí)缸狀態(tài)下汽封間隙無(wú)法驗(yàn)收(上部)。造成這一現(xiàn)象的根本原因是汽缸剛性不足。在合上高中壓外缸后，由于自重的影響，汽缸中部位置中分面最大間隙達(dá)0.80 mm(彈性變形)，此時(shí)各部套洼窩中心上移；當(dāng)熱緊汽缸中分面螺栓消除間隙后，汽缸剛性變強(qiáng)，各部套洼窩中心下移。如高壓內(nèi)缸，在合實(shí)缸調(diào)整汽封間隙的過(guò)程中，外缸螺栓緊固前、后部套垂弧值變化量達(dá)0.50 mm，這個(gè)過(guò)程具體表現(xiàn)在合上上半外缸時(shí)，高壓內(nèi)缸垂直向下變化了0.22 mm，然后緊固外缸螺栓消除中分面間隙后高壓內(nèi)缸又上抬了0.50 mm。顯然，上汽封的膠布在合外缸后由于洼窩中心上移碰到紅丹，甚至被汽封齒壓斷，消除中分面間隙后，洼窩中心上移，最終導(dǎo)致紅丹顏色很輕，膠布卻被壓斷。

3解決措施

3.1汽缸垂弧值的測(cè)量方法

用帶有傳感器的機(jī)電百分表測(cè)量汽缸垂弧，如圖1所示。

圖1　汽缸垂弧測(cè)量示意

(1)清理所有高中壓缸部套，依次吊入高壓內(nèi)缸、高壓隔板套、高壓平衡套、中壓平衡套、中壓內(nèi)缸、中壓#1隔板套和中壓#2隔板套，汽輪機(jī)處于半缸狀態(tài)。

(2)吊進(jìn)假軸，并將假軸中心線調(diào)到和轉(zhuǎn)子中心線一致。分別在高壓內(nèi)缸、高壓隔板套、中壓#1隔板套、中壓#2隔板套、高壓排汽側(cè)平衡套架好機(jī)電百分表(架設(shè)在中心處)，確定機(jī)電百分表的量程在規(guī)定的范圍內(nèi)并校正其讀數(shù)為0。

(3)依次吊進(jìn)高壓上隔板套、高壓內(nèi)上缸、高壓上平衡套、中壓#1上隔板套和中壓#2上隔板套，至少冷緊1/3中分面螺栓，用0.05 mm的塞尺檢查中分面間隙不入后讀出各機(jī)電百分表讀數(shù)并記錄。

(4)吊入高中壓外缸，讀出各機(jī)電百分表讀數(shù)并記錄。

(5)吊入1/3高中壓外缸螺栓并冷緊，確保外缸中分面無(wú)間隙，若中分面間隙不能消除，可采用熱緊螺栓的方法。螺栓的溫度降至室溫時(shí)，讀出各機(jī)電百分表讀數(shù)并記錄(冷緊螺栓時(shí)直接讀出讀數(shù))。

(6)對(duì)原始數(shù)據(jù)和最后數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，兩者之差即為汽缸垂弧值并記錄。

3.2根據(jù)垂弧測(cè)量值確定高中壓缸汽封間隙調(diào)整值

測(cè)得各部套垂弧值后，不再對(duì)各部套洼窩中心進(jìn)行修正，將各部套洼窩中心上下偏差調(diào)整為0，將汽封間隙調(diào)整值按照測(cè)得的垂弧值進(jìn)行修正，重新制定間隙標(biāo)準(zhǔn)。

(1)高壓噴嘴示意圖如圖2所示，高壓噴嘴硬齒汽封間隙標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2[2]。

(2)高壓通流間隙示意圖如圖3所示，高壓隔板套汽封間隙標(biāo)準(zhǔn)S，L值見(jiàn)表3。

(3)中壓通流間隙示意圖如圖4所示，中壓隔板套汽封間隙標(biāo)準(zhǔn)S，L值見(jiàn)表4。

(4)高壓平衡盤汽封間隙標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表5。

圖2　高壓噴嘴示意

mm

圖3　高壓通流間隙示意

圖4　中壓通流間隙示意

測(cè)量汽缸垂弧值時(shí)，因裝在中壓#2隔板套處的機(jī)電百分表發(fā)生故障，讀數(shù)異常，#2隔板套垂弧值不能準(zhǔn)確測(cè)出；同時(shí)，中壓#2隔板套靠近軸封端，可以認(rèn)為#2隔板套垂弧值理論上接近0：因此，中壓#2隔板套間隙調(diào)整值不按照垂弧進(jìn)行修正。

3.3合半實(shí)缸依次進(jìn)行上半汽封間隙的驗(yàn)收

由2.2章節(jié)的分析可知，即使對(duì)部套洼窩中心進(jìn)行修正，由于存在垂弧，無(wú)法在全實(shí)缸狀態(tài)下完成各部套上半汽封間隙的驗(yàn)收工作。因此，在征得主機(jī)廠同意后，該公司技術(shù)人員提出在半缸狀態(tài)下按照3.2章節(jié)的最終間隙調(diào)整值對(duì)各部套汽封間隙進(jìn)行調(diào)整驗(yàn)收，并按照中壓#2上隔板套→中壓#1上隔板套→高壓上平衡套→高壓內(nèi)上缸→高壓上隔板套的順序分別對(duì)各部套進(jìn)行單獨(dú)驗(yàn)收。各部套上半

表3 高壓隔板套12 級(jí)硬齒汽封間隙標(biāo)準(zhǔn)S，L值mm

注: 左右方向汽封間隙按照重新配置標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，不按照垂弧值修正。

表4 中壓#1 隔板套汽封間隙標(biāo)準(zhǔn)S，L值mm

表5 高壓平衡盤汽封間隙標(biāo)準(zhǔn)mm

注: 左右方向汽封間隙按照重新配置標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，不按照垂弧值修正。

間隙的驗(yàn)收工作改為半實(shí)缸驗(yàn)收，全實(shí)缸不再驗(yàn)收。各部套下半及左右方向汽封間隙按照標(biāo)準(zhǔn)仍舊進(jìn)行全實(shí)缸調(diào)整驗(yàn)收。

4結(jié)束語(yǔ)

由于汽缸不是絕對(duì)的剛體，在重力的影響下會(huì)產(chǎn)生垂弧，使部套洼窩中心發(fā)生偏移，給汽封間隙調(diào)整工作帶來(lái)巨大影響，特別是為提高缸效減小各部套汽封間隙后，上半汽封間隙驗(yàn)收困難，甚至無(wú)法完成其間隙調(diào)整工作。為此，江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司的技術(shù)人員開(kāi)拓思路，努力攻關(guān)，對(duì)各部套垂弧值進(jìn)行實(shí)測(cè)，尋求出最理想的汽封徑向間隙值，創(chuàng)新了汽封間隙調(diào)整和驗(yàn)收方法，探索并總結(jié)出在半缸狀態(tài)下對(duì)上半汽封間隙進(jìn)行調(diào)整驗(yàn)收的全新思路，#7機(jī)組修后熱耗降至7 899.00 kJ/(kW·h)，在同類型機(jī)組中名列前茅，同時(shí)為公司#6機(jī)組汽輪機(jī)本體大修改造奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭延秋.大型火電機(jī)組檢修實(shí)用技術(shù)叢書：汽輪機(jī)分冊(cè) [M].北京：中國(guó)電力出版社,2004.

[2]江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司.330 MW汽輪機(jī)組檢修規(guī)程[Z].

(本文責(zé)編：劉芳)

收稿日期：2015-11-06；修回日期：2016-03-15

中圖分類號(hào)：TK 263.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1674-1951(2016)03-0026-03

作者簡(jiǎn)介：

施正生(1981—)，男，江蘇揚(yáng)州人，工程師，從事電廠機(jī)務(wù)管理工作(E-mail:wzysjs@sohu.com)。