上汽1 000 MW汽輪機(jī)組缸漲問(wèn)題分析與解決措施

孫海榮

上海上電漕涇發(fā)電有限公司

上汽1 000 MW汽輪機(jī)組缸漲問(wèn)題分析與解決措施

孫海榮

上海上電漕涇發(fā)電有限公司

上電漕涇發(fā)電有限公司的超超臨界1 000 MW汽輪發(fā)電機(jī)組在投運(yùn)后的幾年中發(fā)現(xiàn)缸漲值在慢慢變小，為了提高機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，切實(shí)排除安全隱患，通過(guò)對(duì)機(jī)組滑銷(xiāo)系統(tǒng)、推拉裝置等檢修中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析。論證了影響汽缸膨脹的因素，解決了汽缸膨脹不暢的問(wèn)題。

滑銷(xiāo)系統(tǒng)；缸脹；推拉裝置

國(guó)電投上電漕涇發(fā)電有限公司的超超臨界1000 MW汽輪發(fā)電機(jī)組是國(guó)內(nèi)目前最大容量的火電機(jī)組。其中1號(hào)機(jī)組自2010年12月投運(yùn)。至2015年8月在機(jī)組運(yùn)行的幾年中發(fā)現(xiàn)缸漲值在慢慢變小，由最初的向電機(jī)側(cè)15 mm變化至11 mm左右。為了更好的提高機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，切實(shí)排除安全隱患，本文在對(duì)機(jī)組滑銷(xiāo)系統(tǒng)、推拉裝置等檢修中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析。論證了影響汽缸膨脹的因素，解決了汽缸膨脹不暢的問(wèn)題。

1 機(jī)組滑銷(xiāo)、推拉系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 機(jī)組滑銷(xiāo)系統(tǒng)的作用

汽輪機(jī)各部件在啟動(dòng)加熱和停機(jī)冷卻過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生膨脹或收縮，如果這些部件得不到自由膨脹或收縮，不僅在這些部件內(nèi)部產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，而且還會(huì)改變動(dòng)、靜部件之間的對(duì)中狀態(tài)和軸向間隙，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起動(dòng)靜部件碰磨，釀成更為嚴(yán)重的機(jī)組強(qiáng)烈振動(dòng)。因此，汽輪機(jī)必須設(shè)置滑銷(xiāo)系統(tǒng)，合理地組織各部件的膨脹方向，避免破壞正常的動(dòng)、靜對(duì)中狀態(tài)和間隙?；N(xiāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：保證汽輪機(jī)在啟動(dòng)加熱和停機(jī)冷卻時(shí)，其動(dòng)、靜部件能沿著設(shè)定的方向順暢地膨脹與收縮?；N(xiāo)系統(tǒng)如圖1所示。

上汽1 000 MW機(jī)組的2號(hào)軸承座位于高壓缸和中壓缸之間，是整臺(tái)機(jī)組滑銷(xiāo)系統(tǒng)的死點(diǎn)。在2號(hào)軸承座內(nèi)裝有徑向推力聯(lián)合軸承。因此，整個(gè)軸系是以此為死點(diǎn)向兩頭膨脹；而高壓缸和中壓缸的貓爪橫銷(xiāo)在2號(hào)軸承座處也是固定的。因此，高壓外缸受熱后也是以2號(hào)軸承座為死點(diǎn)向機(jī)頭方向膨脹。而中壓外缸與二只低壓內(nèi)缸向電端膨脹。因此，這樣的滑銷(xiāo)系統(tǒng)在運(yùn)行中通流部分動(dòng)靜之間的差脹比較小，有利于機(jī)組快速啟動(dòng)及變負(fù)荷適應(yīng)能力。

1.2 機(jī)組滑銷(xiāo)系統(tǒng)的構(gòu)成

（1）汽輪機(jī)由汽缸導(dǎo)向裝置軸向和徑向固定

汽輪機(jī)的高壓、中壓缸汽缸徑向?qū)颍ㄖ行膶?dǎo)向）是由對(duì)中鍵來(lái)徑向定位的（立銷(xiāo)）。對(duì)中鍵裝于軸承座、底板或者汽缸貓爪中的導(dǎo)向螺栓中。如圖2所示。

圖1 1000MW汽輪機(jī)組滑銷(xiāo)系統(tǒng)示意

（2）高壓、中壓缸的軸向?qū)?/p>

高壓、中壓缸的軸向?qū)蛴啥鄠€(gè)零件組成的配合鍵，包含了滑塊、金屬板（適配件）和鍵本體。如圖3所示。

（3）低壓缸中心導(dǎo)向

位于低壓外缸與內(nèi)缸間通過(guò)低壓缸的幾個(gè)軸承座基礎(chǔ)與低壓內(nèi)缸相連，保證低壓內(nèi)缸與轉(zhuǎn)子中心一致。如圖4所示。

（4）汽缸貓爪滑銷(xiāo)

高壓、中壓缸貓爪與低壓內(nèi)缸貓爪都設(shè)有滑塊，如圖5所示。

1.3 推拉裝置的作用

上汽1 000 MW汽輪機(jī)組汽缸向電機(jī)側(cè)的熱膨脹主要由推拉裝置來(lái)進(jìn)行傳遞，中壓外缸通過(guò)推桿與1號(hào)低壓缸內(nèi)缸相連接（見(jiàn)圖6）。

圖2 高壓、中壓缸徑向?qū)蜓b配示意圖

圖3 高壓、中壓軸向?qū)蜓b配示意圖

圖4 低壓缸中心導(dǎo)向裝置

圖5 貓爪滑塊示意圖

低壓內(nèi)、外缸之間采用柔性連接，進(jìn)汽口處采用一組波形管，外缸與低壓軸封亦采用波形管連接，使外缸和內(nèi)缸的膨脹或收縮相互不產(chǎn)生影響。整個(gè)低壓內(nèi)缸通過(guò)貓爪（見(jiàn)圖7）擱在從軸承座兩側(cè)伸出的貓爪座上，并通過(guò)推拉桿與前、后中壓缸或低壓內(nèi)缸相連。推垃桿傳遞中壓外缸和低壓內(nèi)缸的軸向膨脹或收縮。

根據(jù)以上滑銷(xiāo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，檢查分析的主攻方向應(yīng)為汽缸的貓爪滑銷(xiāo)，汽缸立銷(xiāo)、推拉裝置等的檢查。

圖6 中壓-低壓1號(hào)缸推拉裝置

2 缸漲問(wèn)題的原因分析查找

由于1號(hào)機(jī)組的差脹指示器在低壓2號(hào)缸的后端，也就是汽缸向電機(jī)側(cè)的膨脹變小，所以本次檢查主要是從中壓缸、低壓1、2號(hào)缸向電機(jī)側(cè)的膨脹找問(wèn)題。

（1）滑銷(xiāo)有毛刺，銹蝕、變形造成汽缸滑動(dòng)受阻

中壓缸的立銷(xiāo)與中壓外缸相連，承受溫度較高，且由于立銷(xiāo)與銷(xiāo)槽的配合間隙要求在0.02 mm以下，在長(zhǎng)期負(fù)荷大變化運(yùn)行狀態(tài)下及開(kāi)停機(jī)時(shí)很容易發(fā)生拉毛卡澀現(xiàn)象。

由于中壓缸立銷(xiāo)配合間隙過(guò)小，且所在位置開(kāi)檔較小，對(duì)拔出立銷(xiāo)增加了很大難度。檢修前期在立銷(xiāo)處噴大量松銹劑，待溫度慢慢至常溫后。利用碰缸時(shí)頂汽缸的位置一端裝了50 t的液壓千斤頂，另一端架百分表監(jiān)視，水平方向進(jìn)行慢慢頂壓。汽缸朝爐側(cè)頂足后，窗側(cè)立銷(xiāo)松動(dòng)，然后就可以拔出。爐側(cè)立銷(xiāo)可以將汽缸頂回窗側(cè)后拔出。

拔出立銷(xiāo)檢查后中壓調(diào)端爐側(cè)立銷(xiāo)一側(cè)有一張0.15 mm的不銹鋼片，估計(jì)是安裝或檢修時(shí)間隙偏大后加墊的。雖然本次檢查中未發(fā)現(xiàn)立銷(xiāo)有拉毛卡澀現(xiàn)象，但是夾墊不銹鋼片的不規(guī)范工藝在以后的檢修中應(yīng)該引起重視。

圖7 低壓內(nèi)缸貓爪

（2）貓爪滑銷(xiāo)卡澀

高中壓缸的貓爪滑銷(xiāo)設(shè)計(jì)為滑動(dòng)面是帶有石墨粒的自潤(rùn)滑滑塊，低壓缸則沒(méi)有自潤(rùn)滑作用的銅質(zhì)滑塊。檢修中將各汽缸貓爪用千斤頂抬高逐一取出滑塊檢查，其中中壓缸貓爪滑塊一側(cè)發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)面裝反的，應(yīng)該是向上為有石墨粒的，但是拆出來(lái)時(shí)石墨粒向下。另一側(cè)滑動(dòng)面接觸痕跡不均勻。原因可能是汽缸負(fù)荷分配不是很均勻，貓爪承力不好。在碰缸結(jié)束后重新做負(fù)荷分配。兩個(gè)低壓缸的貓爪滑塊檢查沒(méi)有機(jī)械損傷，無(wú)變形。但是部分滑塊有修磨痕跡，應(yīng)該是前幾次檢修中對(duì)接觸面進(jìn)行過(guò)修拂。本次檢修低壓內(nèi)缸碰缸結(jié)束后也重新做負(fù)荷分配。

（3）汽缸軸向移動(dòng)試驗(yàn)

機(jī)組軸系在各聯(lián)軸器拆開(kāi)后，將兩低壓轉(zhuǎn)子調(diào)出，做汽缸的軸向移動(dòng)試驗(yàn)，主要是驗(yàn)證兩個(gè)低壓內(nèi)缸在向電機(jī)側(cè)移動(dòng)時(shí)是否有管道牽扯住。低壓內(nèi)缸下半分別設(shè)有5抽到8抽抽汽口到低壓加熱器，這些抽汽口設(shè)計(jì)上都有膨脹節(jié)，但是如果安裝時(shí)對(duì)口不好造成管道憋勁也有可能。因此決定做移動(dòng)試驗(yàn)。在低壓缸中心導(dǎo)向處分別用100t的液壓千斤頂向電機(jī)側(cè)頂壓，在內(nèi)缸兩側(cè)架百分表監(jiān)視。兩個(gè)低壓內(nèi)缸都能向電機(jī)側(cè)移動(dòng)20mm。液壓千斤頂在受力過(guò)程中并無(wú)受阻卡澀，管道也無(wú)異聲發(fā)出。因此可以判定兩個(gè)低壓內(nèi)缸可以正常向電機(jī)側(cè)熱脹。

（4）對(duì)推拉裝置進(jìn)行試驗(yàn)

由于中壓缸的向電機(jī)側(cè)膨脹通過(guò)推拉桿向1號(hào)低壓內(nèi)缸傳遞，然后加上低壓1號(hào)內(nèi)缸本身的熱脹量再通過(guò)兩個(gè)低壓缸之間的推拉桿向低壓2號(hào)缸傳遞，最后缸脹指示器接受的是一個(gè)中壓缸加兩個(gè)低壓內(nèi)缸的累計(jì)熱脹量。如果上述低壓內(nèi)缸單獨(dú)位移沒(méi)有問(wèn)題，那么3個(gè)汽缸通過(guò)推拉裝置傳遞熱脹的過(guò)程中是否有問(wèn)題，因此必須在碰缸結(jié)束連接好推拉桿后進(jìn)行試驗(yàn)。

1）向電機(jī)側(cè)的試驗(yàn)

具體過(guò)程為在低壓缸碰缸結(jié)束后，連接好推拉裝置。在貓爪軸向定位的位置用內(nèi)徑千分尺或內(nèi)徑量表測(cè)出原始間距，以便在試驗(yàn)結(jié)束后恢復(fù)時(shí)作為汽缸K值的參考值。分別在1號(hào)內(nèi)缸的中心導(dǎo)向桿處（調(diào)端、電端）、低壓缸間的推拉桿、低壓2號(hào)缸的中心導(dǎo)向桿架八個(gè)百分表，分別監(jiān)視各自的位移量變化。然后在低壓1號(hào)缸的調(diào)端中心導(dǎo)向處用200 t的液壓千斤頂向電機(jī)側(cè)頂1號(hào)內(nèi)缸，試驗(yàn)的位移量為5 mm，最后記錄數(shù)據(jù)可以看到低壓1號(hào)傳遞到低壓2號(hào)內(nèi)缸，5 mm的位移量到2號(hào)內(nèi)缸實(shí)際有0.60 mm的差值。見(jiàn)圖8。

2）向調(diào)閥端的試驗(yàn)

試驗(yàn)前提條件同上，百分表位置一樣，將液壓千斤頂移到低壓2號(hào)缸的電機(jī)側(cè)中心導(dǎo)向處，將二號(hào)內(nèi)缸向調(diào)閥端頂，移動(dòng)量也為5 mm，觀察記錄數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)缸的位移差為0.33 mm。見(jiàn)圖9。

3）推拉桿試驗(yàn)位移差值的原因分析

圖8 推拉桿向電機(jī)側(cè)試驗(yàn)百分表位置及記錄數(shù)據(jù)

圖9 推拉桿向調(diào)閥側(cè)試驗(yàn)百分表位置及記錄數(shù)據(jù)

原因1 由于試驗(yàn)中用的是液壓千斤頂，而且兩個(gè)低壓內(nèi)缸的自重超過(guò)百?lài)?，因此放千斤頂一?cè)的百分表測(cè)量數(shù)值可能有一小部分的變形量；原因2 推拉桿的并帽螺栓的墊片可能中間有間隙，可參見(jiàn)設(shè)計(jì)圖紙中件號(hào)208的螺帽墊片。墊片在緊固后未能完全靠在平面上，而是外圈與凸肩碰死，實(shí)際平面大部分與凹臺(tái)有間隙。此種墊片可能在安裝時(shí)未用制造廠提供的墊片。見(jiàn)圖10。根據(jù)設(shè)計(jì)圖號(hào)更換墊片重新緊固。

圖10 推拉桿設(shè)計(jì)圖

3 效果與建議

（1）效果

機(jī)組啟動(dòng)后，汽缸向電機(jī)側(cè)最大膨脹量為16.10 mm。已經(jīng)達(dá)到機(jī)組安裝后的起始值。而且在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中振動(dòng)值均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，缸脹在機(jī)組汽溫汽壓變化時(shí)變化均勻，沒(méi)有突變值發(fā)生。說(shuō)明滑銷(xiāo)系統(tǒng)工作是正常的，此次檢查基本達(dá)到了預(yù)想效果。

（2）建議

因?yàn)橹圃鞆S的設(shè)計(jì)缸脹值在20 mm左右，雖然未有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，每臺(tái)機(jī)組會(huì)有差別，但在本次檢修結(jié)束后還是要注意觀察缸脹值得變化。根據(jù)兩臺(tái)機(jī)組幾次檢修在兩個(gè)低壓缸解體后測(cè)量通流間隙時(shí)發(fā)現(xiàn)調(diào)側(cè)K值較設(shè)計(jì)值都有3～4 mm的縮減量，是汽缸部件變形還是低壓缸未能冷縮回原位需要以后繼續(xù)分析。

Problem Analysis and Countermeasures of SAIC 1 000 MW Steam Turbine Cylinder Expansion

Sun Hairong
Shanghai Caohejing Power Generation Co.,Ltd

Shanghai caohejing power generation co.,ltd’s ultra critical 1 000 MW steam turbine has been operating for years, whose cylinder expansion value is becoming smaller. To improve unit safe and economic operation and eliminate security risks effectively, it concludes that some causes have impact on cylinder expansion and solves uneven cylinder expansion through unit centering support system and push-and-pull device problems are analyzed during operation and maintenance.

Centering Support System, Cylinder Expansion, Push-and-Pull Device

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.01.009