給水泵汽輪機(jī)汽缸漏氣分析與處理

劉傳鵬 秦福鵬

摘要：結(jié)合某電廠1 000 MW機(jī)組給水泵汽輪機(jī)汽缸中分面漏氣處理實(shí)例，對(duì)汽缸中分面漏氣原因進(jìn)行了分析，得出1 000 MW機(jī)組給水泵汽輪機(jī)汽缸中分面漏氣的具體原因：汽缸進(jìn)汽口熱應(yīng)力集中位置未設(shè)計(jì)緊固螺栓，機(jī)組在啟停、變工況運(yùn)行、異常工況下運(yùn)行時(shí)，造成汽缸溫度驟然變化，進(jìn)汽口處受熱膨脹不均導(dǎo)致汽缸結(jié)合面變形。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用了一種省時(shí)、經(jīng)濟(jì)、有效的處理方案：采用交替冷、熱緊中分面法蘭螺栓方法消除張口，并利用低預(yù)熱堆焊技術(shù)，在進(jìn)汽口附近焊接200 mm×10 mm×2 mm的阻汽密封線，然后用平尺研除痕跡，最終使刮研焊道和結(jié)合面在同一平面內(nèi)。

關(guān)鍵詞：給水泵汽輪機(jī);中分面;汽缸漏氣

0 引言

汽輪機(jī)汽缸的嚴(yán)密性直接影響著電廠的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行，汽輪機(jī)中分面漏氣不僅會(huì)造成能量損失，增加電廠汽耗，漏氣嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成機(jī)組被迫停運(yùn)，甚至有可能造成人身傷害。隨著電廠汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)以及機(jī)組變工況運(yùn)行頻次的增加，汽缸中分面會(huì)產(chǎn)生變形，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成汽輪機(jī)中分面漏氣，因此，如何迅速、準(zhǔn)確地分析汽缸中分面漏氣的原因，省時(shí)、省力、有效地修復(fù)汽缸中分面是各個(gè)電廠一直關(guān)注、研究的問(wèn)題。

本文結(jié)合某電廠1 000 MW機(jī)組給水泵汽缸中分面漏氣實(shí)例，對(duì)中分面漏氣的原因進(jìn)行了分析，給出了給水泵汽輪機(jī)汽缸漏氣的具體防范措施，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際提出了一種省時(shí)、經(jīng)濟(jì)、有效的處理方案，解決了汽缸中分面漏氣這一難題。

1 設(shè)備概況

某發(fā)電廠一期為2×1 000 MW機(jī)組，為降低電廠的廠用電率，給水泵采用東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的小汽機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其型號(hào)為G22-1.0，為單缸、單流、單軸、純凝汽式汽輪機(jī)，前汽缸采用材質(zhì)為ZG230-450，后汽缸采用材質(zhì)為Q235-B。給水泵汽輪機(jī)有3路汽源，分別為第四段抽汽、輔助蒸汽、再熱冷段蒸汽，可實(shí)現(xiàn)再熱冷段汽外切換。在運(yùn)行過(guò)程中，#1機(jī)組A給水泵汽輪機(jī)底部保溫超溫且伴有滴水現(xiàn)象，利用機(jī)組A修機(jī)會(huì)，對(duì)給水泵汽輪機(jī)進(jìn)行解體檢查，查找汽缸漏汽點(diǎn)，分析汽缸漏汽原因并解決汽缸漏汽缺陷，保證機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 汽缸中分面漏氣分析

汽缸中分面漏氣一般由以下幾個(gè)原因引起：（1）制造加工、設(shè)計(jì)不良，造成結(jié)合面變形;（2）運(yùn)行操作不當(dāng)，造成結(jié)合面變形;（3）安裝不良、檢修不當(dāng)，造成結(jié)合面變形。

本文結(jié)合某廠給水泵汽輪機(jī)中分面漏氣實(shí)例進(jìn)行原因分析。首先，針對(duì)給水泵汽輪機(jī)汽缸保溫滴水、汽缸保溫超溫現(xiàn)象，對(duì)給水泵汽輪機(jī)進(jìn)行解體檢查。檢查發(fā)現(xiàn)汽缸中分面有漏氣痕跡，特別是汽缸進(jìn)氣口處有明顯的汽蝕、沖刷痕跡，為了確定具體范圍，對(duì)汽缸中分面涂抹紅丹粉，合空缸中分面緊固汽缸法蘭1/3螺栓狀態(tài)下，開(kāi)缸檢驗(yàn)情況如圖1所示。

從圖1可以看到，汽缸中分面進(jìn)氣口附近：汽缸外側(cè)接觸均勻，汽缸內(nèi)側(cè)存有間隙。汽缸外側(cè)有螺栓，可以通過(guò)緊固螺栓來(lái)消除外側(cè)張口;汽缸內(nèi)側(cè)未設(shè)計(jì)螺栓，無(wú)法通過(guò)緊固螺栓消除內(nèi)張口。給水泵汽輪機(jī)為單層缸，進(jìn)汽口處溫度高，中分面存在間隙處未設(shè)計(jì)緊固螺栓，因此容易變形，機(jī)組啟停以及變工況運(yùn)行時(shí)，由于蒸汽溫度的變化，缸體內(nèi)外受熱膨脹不均，造成此處汽缸結(jié)合面內(nèi)張口。另外，#1機(jī)組因運(yùn)行不當(dāng)曾造成非停，且#1機(jī)組第四段抽汽（400 ℃）至A給水泵汽輪機(jī)的逆止門(mén)存在缺陷（閥板脫落，密封不嚴(yán)），機(jī)組非停后除氧器內(nèi)的汽水（180 ℃）通過(guò)不嚴(yán)密的抽汽逆止門(mén)倒流入給水泵汽輪機(jī)內(nèi)，溫度驟然變化導(dǎo)致汽缸內(nèi)外膨脹不均，加重了汽缸中分面的張口現(xiàn)象。

3 汽缸中分面漏氣處理方法

汽缸結(jié)合面產(chǎn)生變形和漏氣的原因不同，而且出現(xiàn)的部位和變形泄漏的程度也不同，在修復(fù)中要根據(jù)泄漏的原因、變形程度及現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，采取相應(yīng)的修復(fù)措施。汽缸中分面漏氣的一般處理方法主要有：研刮結(jié)合面、采用適當(dāng)?shù)钠酌芊獠牧稀⒕植垦a(bǔ)焊、控制螺栓應(yīng)力等。

某廠為了進(jìn)一步檢驗(yàn)給水泵汽輪機(jī)汽缸變形程度以及探求消除汽缸變形的可行方法，進(jìn)行了一些試驗(yàn)性工作，如交替冷、熱緊法蘭中分面螺栓試驗(yàn)。針對(duì)汽缸變形情況，合空缸緊固汽缸法蘭中分面螺栓，采取反復(fù)交替冷、熱緊螺栓的方法，將法蘭中分面間隙降至最小。即先安裝一半螺栓，充分冷緊后再熱緊，待這批螺栓充分冷卻后再安裝另外一半螺栓，充分冷緊后再熱緊，待第2批螺栓充分冷卻后，松開(kāi)首先安裝的那批螺栓，重新冷緊和熱緊，如此重復(fù)以上步驟，直到汽缸法蘭中分面間隙不再減小為止。采取以上方法后，汽缸外側(cè)間隙完全消除，內(nèi)側(cè)間隙不再減小，具體間隙測(cè)量情況如圖2所示。試驗(yàn)表明，采取交替冷、熱緊汽缸法蘭中分面螺栓的方法，可逐漸減小、消除汽缸中分面間隙，但是汽缸中分面汽蝕、沖刷痕跡仍然存在，無(wú)法徹底消除汽缸中分面漏氣問(wèn)題。

本案例根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)比分析了汽缸中分面漏氣的一般處理措施，最終決定采用交替冷、熱緊中分面法蘭螺栓與低預(yù)熱堆焊相結(jié)合的方案。首先，利用交替冷、熱緊中分面法蘭螺栓，消除氣缸中分面外張口，測(cè)量汽缸中分面的各部間隙，得出汽缸進(jìn)氣口處內(nèi)側(cè)間隙不符合要求，對(duì)其位置進(jìn)行標(biāo)注，記錄深度、大小，以便于低預(yù)熱堆焊處理。其次，在標(biāo)注位置進(jìn)行低預(yù)熱堆焊，焊接汽缸母材為ZG230-450，選取焊絲材質(zhì)為GA6506，采用GTAW焊接工藝，焊道為堆焊，形狀為“T”，尺寸為（長(zhǎng)）200 mm×（寬）10 mm×（高）2 mm，最終利用平尺對(duì)焊道刮研，使焊道與中分面在同一個(gè)平面內(nèi)，處理后形式如圖3所示，再進(jìn)行汽缸嚴(yán)密性檢驗(yàn)，修復(fù)處（原兩個(gè)密封面之間用0.03 mm的塞尺檢測(cè)時(shí)塞不進(jìn)去）檢驗(yàn)合格。

交替冷、熱緊中分面法蘭螺栓與低預(yù)熱堆焊方案很好地解決了汽缸中分面漏氣的問(wèn)題，交替冷、熱緊中分面法蘭螺栓可以消除張口，減少低預(yù)熱堆焊的工作量，低預(yù)熱堆焊又可以彌補(bǔ)交替冷、熱緊中分面法蘭螺栓不能消除沖刷產(chǎn)生凹痕的缺點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢修情況，此種方案最省時(shí)、經(jīng)濟(jì)、有效。

4 防止汽缸中分面變形的措施

防止汽缸中分面變形主要從設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行、檢修等方面考慮，對(duì)已運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行原因分析，在機(jī)組檢修時(shí)消除缺陷。在汽缸制造過(guò)程中保證時(shí)效處理時(shí)間，盡可能消除鑄造應(yīng)力;機(jī)組安裝、檢修時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行工藝要求，保證膨脹間隙符合標(biāo)準(zhǔn);機(jī)組運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷增減應(yīng)平緩，快速啟、停和工況變化時(shí)密切監(jiān)視汽缸溫度變化趨勢(shì)，防止溫度驟變，造成汽缸結(jié)合面變形。

結(jié)合本案例中給水泵汽輪機(jī)汽缸變形的原因，其防范措施主要有：（1）盡量避免運(yùn)行工況變化過(guò)快，防止汽缸內(nèi)部溫度驟然變化。（2）定期大、小修，進(jìn)行第四段抽汽至除氧器、輔汽至除氧器逆止門(mén)的檢查，防止異常工況下除氧器汽水倒入給水泵汽輪機(jī)汽缸內(nèi)，造成汽缸變形。

5 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合給水泵汽輪機(jī)汽缸中分面漏氣、汽缸保溫滴水實(shí)例，對(duì)汽缸中分面變形的原因進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，查明了給水泵汽輪機(jī)汽缸中分面變形的原因：汽缸進(jìn)汽口內(nèi)側(cè)易膨脹變形處未設(shè)計(jì)緊固螺栓;機(jī)組非停時(shí)，由于存在第四段抽汽逆止門(mén)缺陷，導(dǎo)致除氧器內(nèi)汽水倒流入汽缸，加大了汽缸進(jìn)汽口內(nèi)側(cè)的變形量。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢修實(shí)際，提出了交替冷、熱緊中分面法蘭螺栓與低預(yù)熱堆焊相結(jié)合的處理方案，省時(shí)、經(jīng)濟(jì)、有效地解決了汽缸中分面漏氣缺陷，保證了機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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收稿日期：2020-05-06

作者簡(jiǎn)介：劉傳鵬（1990—），男，山東濟(jì)南人，研究方向：汽輪機(jī)安全經(jīng)濟(jì)性分析。