1000MW汽輪機高壓缸貓爪翹起缺陷分析處理

秦文學(xué) 曹輝 耿新博

摘 要 機組運行過程中，高壓缸左側(cè)前后貓爪翹起最大達1.05mm，高壓缸貓爪翹起造成汽封間隙偏轉(zhuǎn)，汽封周向間隙不均勻，易引起氣流激振、影響高壓缸效率，嚴(yán)重時造成汽輪機動靜摩擦引起振動，高壓缸負(fù)荷分配不均長期運行造成汽缸變形，為保證機組運行安全，通過調(diào)整支吊架的載荷量，改變貓爪的負(fù)荷分配，消除高壓缸貓爪翹起缺陷。

關(guān)鍵詞 高壓缸;貓爪;翹起;支吊架;負(fù)荷分配

1高壓缸貓爪支撐概述

某電廠1000MW汽輪機布置方式為四缸四排汽，高中壓缸分缸布置，高壓外缸為上貓爪中分面支承方式，外上缸通過貓爪支在前箱和高中箱運行墊片上，外下缸通過汽缸法蘭螺栓吊在外上缸上，外下缸上設(shè)有安裝貓爪，安裝貓爪通過橫銷連接在軸承座上，下缸通過間隙調(diào)整螺栓緊固在軸承座上。上內(nèi)缸通過汽缸螺栓緊固在下內(nèi)缸上，下內(nèi)缸通過貓爪支承在外下缸上[1]。

2高壓缸貓爪翹起消缺

2.1 高壓缸貓爪翹起原因分析

檢查情況：熱態(tài)運行狀態(tài)，高壓缸左側(cè)兩個貓爪翹起分別為0.8～1.02mm和0.8～1.05mm。停機冷態(tài)狀態(tài)，高壓缸左側(cè)汽機側(cè)貓爪翹起為0.1～1.05mm，其他三個貓爪0.05塞尺不入。

汽輪機高壓缸連接的管道主要有#1-#4高壓導(dǎo)氣管四根和冷段排汽管道兩根。分析高壓缸貓爪翹起應(yīng)為下缸底部高導(dǎo)管、高排（冷段）管熱態(tài)運行膨脹將缸體“頂起”，以及高壓缸上缸導(dǎo)氣管熱態(tài)膨脹將高壓缸“拉起”，因此重點對高壓導(dǎo)氣管和冷段管道進行檢查分析。

（1）高壓導(dǎo)氣管檢查情況

#1、#3高導(dǎo)管與汽輪機高壓缸上缸相連，檢查#1、#3高壓導(dǎo)氣管彈簧吊架冷熱態(tài)載荷存在差異，均為#1吊架載荷43000N。#3載荷62000N.左右吊架相差20000N。通過吊架可以看出#3導(dǎo)管受力要比#1導(dǎo)管大。與汽缸西側(cè)翹起現(xiàn)象吻合，#2、#4高壓導(dǎo)氣管通過觀察分析因管路長，多處彎管彈性大對汽缸的牽拉作用較小，暫不考慮膨脹對高壓缸影響。高導(dǎo)管法蘭拆除前后冷段管道測量數(shù)據(jù)：（單位mm）

通過分析可知：高壓缸上缸#1、#3高導(dǎo)管法蘭拆除后高壓缸貓爪間隙無明顯變化，與高導(dǎo)管相連的冷段管道標(biāo)高變化不大。兩側(cè)高導(dǎo)管解開后自然下落。通過此試驗可判斷上缸#1、#3高導(dǎo)管對汽缸的影響不大。

（2） 冷段管道及高壓缸檢查情況

通過對高壓缸貓爪及冷段管道進行了跟蹤測量（選取同一參考位置測量）。對停機狀態(tài)吊架標(biāo)高數(shù)據(jù)與設(shè)計值進行了比對分析，冷段管道布置其中7號吊架為剛性滑動支架，為汽機側(cè)冷段管道死點。彈簧吊架位置標(biāo)高數(shù)據(jù)如下：單位（毫米）

通過設(shè)計標(biāo)高可以得出冷段管道基本是一水平直線，但從現(xiàn)場冷態(tài)測量數(shù)據(jù)分析，#1-#6吊架的冷態(tài)實際標(biāo)高值比設(shè)計值依次降低成為一條斜線。因汽缸通過兩根高壓排汽管道與整根冷段管道連接為一整體，由于#7剛性支架安裝位置低于設(shè)計標(biāo)高（經(jīng)水準(zhǔn)儀測量低約90mm），而冷段配管正確無誤，#3-#7吊架標(biāo)高的下沉，導(dǎo)致高壓缸至#7支架部分冷段管道出現(xiàn)以高壓缸右側(cè)（爐側(cè)）貓爪為支點的杠桿模式的工作狀況（以右側(cè)貓爪為支撐點，鍋爐側(cè)冷段管道下壓），導(dǎo)致冷段管道對高壓缸左側(cè)接口產(chǎn)生一個較大的力，繼而頂起高壓缸，使其左側(cè)貓爪脫空，出現(xiàn)高壓缸翻轉(zhuǎn)情況。如圖1、圖2 示意， 高壓缸左側(cè)貓爪翹起（翻轉(zhuǎn)）情況原因分析如下：

通過利用行車提升高壓缸四個貓爪檢查其受力情況，發(fā)現(xiàn)爐側(cè)兩個貓爪受力遠(yuǎn)大于機側(cè)兩個貓爪受力也證實上述判斷。見下示意圖3高壓缸負(fù)荷分配測量數(shù)據(jù)：

綜合對高導(dǎo)管和冷段管道的試驗比較分析可得出高壓缸左側(cè)貓爪翹起原因為冷段管道#7剛性支架安裝位置低于設(shè)計標(biāo)高。

2.2 高壓缸貓爪翹起處理方案

通過調(diào)整支吊架標(biāo)高的方法調(diào)整高壓缸貓爪受力情況，具體執(zhí)行方案如下：

（1）拆除冷段去小機、冷段去輔汽、冷段去二抽管道保溫，并將冷段去輔汽、冷段去二抽管道、冷段去小機管道割口，使冷段管道不受其他管道影響。

（2）調(diào)整#7支吊架標(biāo)高，做高壓缸貓爪負(fù)荷分配，并做好數(shù)據(jù)記錄。

（3）以高壓缸負(fù)荷分配作為依據(jù)，擬將#7吊架的標(biāo)高抬高90mm（恢復(fù)到設(shè)計標(biāo)高），通過不斷調(diào)整，直至高壓缸貓爪負(fù)荷分配合格。

（4）高壓缸負(fù)荷分配合格后，正式固定#7吊架。

（5）核對調(diào)整冷段管道汽機側(cè)#1-#6支吊架的彈簧載荷至冷態(tài)設(shè)計位置。

（6）核對調(diào)整冷段管道鍋爐側(cè)#8-#14、#15-#17、#25-#27吊架的彈簧載荷至冷態(tài)設(shè)計位置。

支吊架調(diào)整完成后，將割除的冷段去輔汽、冷段去二抽管道、冷段去小機管道在無應(yīng)力下對口恢復(fù)焊接。

（7）#7吊架底部鋼梁進行加固處理。

支吊架調(diào)整完后，對#7吊架下方的調(diào)整鋼板、不銹鋼鏡面板、墊鐵與鋼梁進行焊接固定，#7吊架與不銹鋼鏡面板進行焊接固定。

2.3 高壓缸貓爪翹起消缺結(jié)果

經(jīng)過對#7吊架標(biāo)高的調(diào)整與汽缸貓爪負(fù)荷分配試驗相結(jié)合，證明#7吊架抬升對貓爪的受力情況有顯著調(diào)整作用。經(jīng)多次調(diào)整試驗，最后#7吊架在原標(biāo)高的基礎(chǔ)上抬升90mm。對應(yīng)#1-6吊架標(biāo)高分別調(diào)整為#1下降6mm，#3抬升5mm，#4抬升38mm，#5抬升52mm，#6抬升70mm。測量高壓缸全實缸負(fù)荷分配（貓爪垂弧測量）數(shù)值為：高壓外缸前部左側(cè)1.0mm，右側(cè)0.99mm，差值0.01mm;高壓外缸后部左側(cè)2.16mm，右側(cè)2.17mm，差值0.01mm。差值均小于0.07mm符合標(biāo)準(zhǔn)。高壓缸貓爪負(fù)荷分配符合廠家設(shè)計要求。

3結(jié)束語

采取對#7吊架抬高90mm，恢復(fù)到設(shè)計標(biāo)高，#7吊架底部加高墊塊為加工的正式墊塊，吊架臺板底部及墊塊表面均加裝了2mm厚的鏡面不銹鋼板，保證臺板熱態(tài)運行中自由滑動。冷段管道共兩個死點，即#7號吊架和#14號吊架，熱態(tài)運行時#7號吊架向爐側(cè)水平位移113mm，#7吊架加高90mm后，調(diào)整#1、#3、#4、#5、#6彈簧吊架至設(shè)計值，測量高壓缸全實缸負(fù)荷分配符合設(shè)計要求。經(jīng)機組開機運行至機組滿負(fù)荷，測量高壓缸貓爪間隙，均0.05mm塞尺不入，汽機側(cè)冷段#1-6吊架、鍋爐側(cè)#8-#14、#15-#17、#25-#27吊架的彈簧熱態(tài)載荷均在設(shè)計范圍內(nèi)、說明冷態(tài)、熱態(tài)高壓缸貓爪翹起問題消除。

參考文獻

[1] 尹寶聚，李志鵬，王平.1000MW超超臨界機組支吊架問題分析及處理措施[ED/OL].https：//wenku.baidu.com/view/b7a1e2a548649b6648d7c1c708a1284ac85005c8.html，2019-2-11.

作者簡介

秦文學(xué)（1962-），男，山東省濟南市人;學(xué)歷：碩士，職稱：高級工程師，現(xiàn)就職單位：華電萊州發(fā)電有限公司，研究方向：火電廠管理，火電機組熱能動力工程。

曹輝（1969-），男，山東省棗莊市人;職稱：技師，現(xiàn)就職單位：華電萊州發(fā)電有限公司，研究方向：汽輪機管理。

耿新博（1992-），男，山東省安丘市人;職稱：助理工程師，工學(xué)學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)就職單位：華電萊州發(fā)電有限公司，研究方向：汽輪機本體檢修維護。