汽輪機(jī)徑向通流間隙調(diào)整方案優(yōu)化探析

王益飛

（河北涿州京源熱電有限責(zé)任公司，河北 保定072750）

1 汽輪機(jī)徑向通流間隙一般調(diào)整方案

汽輪機(jī)汽封徑向間隙的測(cè)量調(diào)整是整個(gè)汽輪機(jī)檢修過程的核心，現(xiàn)有技術(shù)下測(cè)量方法通常為貼膠布法、拉鋼絲法和壓鉛絲法。汽封間隙調(diào)整的常規(guī)工藝考慮了冷、熱態(tài)動(dòng)靜部分的偏差，冷態(tài)調(diào)整時(shí)對(duì)汽輪機(jī)軸系各部位的汽封間隙標(biāo)準(zhǔn)作適當(dāng)修正，以便熱態(tài)時(shí)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子處于隔板汽封的中心位置。而實(shí)際運(yùn)行中，汽輪機(jī)汽封間隙最終數(shù)值往往與預(yù)期不符。

為保證汽輪機(jī)效率，通常要通過3-5 次全實(shí)缸的檢驗(yàn)才能將汽封部分徑向間隙調(diào)至期望值，每次全實(shí)缸檢驗(yàn)耗時(shí)3-4天。另外，整個(gè)軸系轉(zhuǎn)子與隔板的徑向配合點(diǎn)多達(dá)數(shù)千個(gè)，最小間隙需控制在0.25mm 左右。每次測(cè)量和調(diào)整都是大量的數(shù)據(jù)測(cè)量與分析，費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。這種常規(guī)的通流間隙調(diào)整方法無(wú)疑大大的增加了檢修工期。

2 通流間隙調(diào)整方案優(yōu)化

2.1 機(jī)組概況介紹

國(guó)內(nèi)某電廠1 號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)型號(hào)：CJK350/279-24.2/0.45/566/566，為350MW 超臨界、一次中間再熱、間接空冷、單軸、抽汽凝汽式供熱汽輪機(jī)，采用高中壓合缸、兩缸兩排汽結(jié)構(gòu)，高壓通流部分與中壓通流部分背對(duì)背布置，高、中壓進(jìn)汽口布置在中部，高中壓之間采用過橋汽封結(jié)構(gòu)密封。高中壓轉(zhuǎn)子由1#、2#支持軸承支撐，型式為六瓦塊可傾軸承，高中壓缸內(nèi)部高壓部分由調(diào)節(jié)級(jí)和高壓第2-9 級(jí)8 個(gè)壓力級(jí)組成，中壓部分由8 個(gè)壓力級(jí)組成。高中壓隔板和圍帶汽封均為高低齒汽封圈結(jié)構(gòu)。隔板汽封整圈由6 塊汽封塊組成；圍帶汽封整圈由12 塊汽封塊組成，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子葉片圍帶為自帶冠結(jié)構(gòu)，有配合高低齒整圈加工的高低臺(tái)，高中壓缸為上貓爪支撐結(jié)構(gòu)。

2.2 徑向通流間隙調(diào)整優(yōu)化方案

本電廠因?yàn)闄z修工期只有35 天，時(shí)間緊、任務(wù)重，經(jīng)過研討分析，決定改進(jìn)汽封徑向通流間隙調(diào)整工藝方案。采用半實(shí)缸結(jié)合模擬全實(shí)缸狀態(tài)調(diào)整汽輪機(jī)汽封間隙，僅需兩次全實(shí)缸檢驗(yàn)即可達(dá)到預(yù)期調(diào)整效果。貼膠布法雖能較好的模擬出全實(shí)缸狀態(tài)下的通流間隙值，但是其測(cè)量結(jié)果較為模糊，只能憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行調(diào)整，且易出現(xiàn)誤差。為求間隙調(diào)整過程中的數(shù)據(jù)精確，決定整個(gè)調(diào)整過程均采用壓鉛絲法測(cè)量徑向通流數(shù)據(jù)，只在最后通流間隙合格后用貼膠布法進(jìn)行驗(yàn)收。相比單純的貼膠布法和拉鋼絲法，這種組合方法測(cè)量準(zhǔn)確、高效，能夠有效提高檢修工作的質(zhì)量和效率。

調(diào)整徑向通流間隙時(shí)，首先應(yīng)全面掌握各部汽封間隙在調(diào)整前的實(shí)際情況，即先將所有汽封間隙測(cè)量出來(lái)，根據(jù)所掌握的實(shí)際數(shù)值綜合考慮。調(diào)整前先保證調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴與轉(zhuǎn)子葉輪的間隙K 值合格，將轉(zhuǎn)子軸向定位后，再以死齒（即鑲在汽缸或隔板上的汽封齒）為基準(zhǔn)進(jìn)行初次調(diào)整，合格后再調(diào)整其它各部間隙。如果死齒有磨損，結(jié)合裝機(jī)時(shí)的總間隙值考慮進(jìn)行調(diào)整。

2.3 徑向通流間隙調(diào)整工藝

徑向通流間隙測(cè)量是一個(gè)極為細(xì)致的工作，影響徑向通流間隙測(cè)量準(zhǔn)確性的細(xì)節(jié)有多個(gè)方面，因此我們?cè)跍y(cè)量時(shí)一定要認(rèn)真仔細(xì)。測(cè)量前必須以木楔將汽封塊塞緊，以防測(cè)量時(shí)引起誤差。應(yīng)選擇比徑向間隙設(shè)計(jì)值大0.5-1.0mm 直徑、較軟的鉛絲正確放置在相應(yīng)的汽封弧段上。如圖1 所示。

圖1 鉛絲正確擺放方法

圖2 通流間隙測(cè)量位置

壓完后將鉛絲從汽封弧段或圍帶上輕輕取出，注意不要折或扯鉛絲，并將鉛絲整齊排列在固定的平板上，不得混淆。取鉛絲前應(yīng)輕輕擺動(dòng)各楔子，檢查楔子應(yīng)無(wú)松動(dòng)，若楔子松動(dòng)，則應(yīng)重新壓鉛絲。使用數(shù)顯測(cè)厚儀測(cè)量鉛絲厚度。將鉛絲壓痕對(duì)準(zhǔn)測(cè)厚儀的上、下齒，將測(cè)厚儀上齒卡入鉛絲開口底部，松開測(cè)厚儀壓柄，使上下兩齒與鉛絲壓痕兩面接觸，輕輕擺動(dòng)鉛絲，讀出測(cè)厚儀顯示的最小讀數(shù)并記錄。

根據(jù)拆機(jī)時(shí)的徑向通流間隙數(shù)據(jù)和汽封磨損情況分析，本機(jī)組在正常運(yùn)行時(shí)，整個(gè)轉(zhuǎn)子軸心處于左下方位，形成了整個(gè)汽封圈左側(cè)和下部間隙大，其余方位間隙偏小的間隙狀態(tài)。因此我們徑向間隙調(diào)整時(shí)左側(cè)及下中執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的中上限，右側(cè)及上中執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的中下限。

A-葉頂處軸向間隙；

B-葉根處軸向間隙；

C-葉輪處軸向間隙；

E-葉輪處E 間隙；

H-級(jí)后葉根處軸向間隙；

D1-復(fù)環(huán)汽封徑向間隙；

F-復(fù)環(huán)汽封軸向間隙。

本機(jī)組的死齒為E 齒，因此我們?cè)诎雽?shí)缸狀態(tài)下第一次調(diào)整徑向間隙值時(shí)以E 間隙值和隔板洼窩中心合格作為調(diào)整目標(biāo)，這部分?jǐn)?shù)據(jù)的上下調(diào)整通過加減隔板（套）掛耳及汽缸貓爪墊片來(lái)實(shí)現(xiàn)；當(dāng)左右調(diào)量大于0.50mm 時(shí)采用補(bǔ)銼（一面修銼，一面補(bǔ)焊）隔板（套）底部立鍵的方法；左右調(diào)量小于0.50mm 時(shí)通過調(diào)整隔板掛耳高度來(lái)實(shí)現(xiàn)。此處進(jìn)行調(diào)整時(shí)需注意E 齒嚴(yán)禁打磨。

圖3 隔板洼窩中心

水平方向的偏差是左右間隙差的一半，即（a-b）/2，垂直方向的偏差是下部間隙與左右間隙平均值之差c-（a+b）/2，根據(jù)偏差調(diào)整隔板洼窩中心。

當(dāng)E 間隙值和隔板洼窩中心合格后，我們?cè)賹?duì)葉頂汽封、隔板汽封以及軸封間隙逐級(jí)進(jìn)行調(diào)整。汽封間隙過小時(shí)，可車鏇齒，也可在汽封塊小背弧內(nèi)側(cè)釘樣沖痕，但痕高不得大于0.3mm，個(gè)別齒間隙可修刮。汽封間隙過大時(shí)，車鏇小背弧內(nèi)側(cè)，但小背弧厚度不得小于2mm，車鏇的汽封塊應(yīng)修刮毛刺，并修銼端面與車鏇量相同，汽封退讓間隙因釘扁鏟痕后小于設(shè)計(jì)值時(shí)可車鏇大背弧,大背弧厚度不得小于3mm。在對(duì)汽封塊進(jìn)行加工的過程中，因?yàn)椴捎脡恒U絲法進(jìn)行測(cè)量得到的數(shù)據(jù)很精確，所以最好外委專業(yè)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行精加工，盡量保證一次調(diào)整到位，以節(jié)約檢修時(shí)間。

扣缸之前在外缸四個(gè)貓爪處、高壓后軸封套處、中壓后軸封套處均架百分表監(jiān)測(cè)缸體下沉量?？鄹字? 受上缸重量影響，貓爪處產(chǎn)生彈性變形，四個(gè)貓爪處均顯示缸體下沉量為0.1-0.13mm，前、后軸封套處因汽缸垂弧影響，顯示缸體下沉量為0.15-0.20mm。吊走上缸后，百分表示數(shù)均回到原位。

全實(shí)缸狀態(tài)時(shí)下半徑向通流間隙數(shù)據(jù)（調(diào)節(jié)級(jí)、中間汽封、軸封）比半缸狀態(tài)下小0.3-0.5mm。對(duì)全實(shí)缸狀態(tài)下下半部分徑向通流間隙比半缸狀態(tài)下小進(jìn)行分析。本機(jī)組高中壓內(nèi)缸在自由狀態(tài)下汽缸結(jié)合面有張口，熱緊1/3 螺栓后張口消除。空缸狀態(tài)下對(duì)消除內(nèi)缸張口時(shí)內(nèi)下缸的變化量架百分表進(jìn)行實(shí)測(cè)，內(nèi)缸螺栓熱緊消除張口間隙后, 下內(nèi)缸前后兩端處上抬0.15-0.25mm，調(diào)節(jié)級(jí)處上抬0.4-0.5mm，且用平尺測(cè)得下內(nèi)缸結(jié)合面兩端處間隙為0.2mm 左右,調(diào)節(jié)級(jí)處間隙為0.5mm，二者情況一致。所以認(rèn)為全實(shí)缸狀態(tài)時(shí)下半徑向通流間隙數(shù)據(jù)與半缸狀態(tài)下的差值應(yīng)該為消除的內(nèi)缸張口值。

根據(jù)實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，對(duì)汽缸下沉量和汽缸張口值綜合進(jìn)行考慮，最終對(duì)高中壓缸整體進(jìn)行調(diào)整，保證全實(shí)缸狀態(tài)下壓鉛絲測(cè)得的徑向通流間隙合格。然后采用滾膠布法模擬全實(shí)缸狀態(tài)通流間隙。第一次做全實(shí)缸滾膠布試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)取間隙標(biāo)準(zhǔn)的上、下限兩個(gè)數(shù)據(jù)不同厚度的膠布，貼于汽封齒上，貼處應(yīng)清理干凈，將膠布貼實(shí)。在合缸后，按旋轉(zhuǎn)方向?qū)⑥D(zhuǎn)子盤動(dòng)，吊起上隔板，記錄上半隔板、軸封、葉頂汽封膠布蹭印；吊起轉(zhuǎn)子，記錄下半隔板、軸封、葉頂汽封膠布蹭印。然后根據(jù)接觸情況進(jìn)行最終微調(diào)，最終再使用貼膠布法進(jìn)行全實(shí)缸通流間隙驗(yàn)收，膠布厚度為間隙標(biāo)準(zhǔn)值下限-0.1mm。膠布應(yīng)無(wú)印或者有輕微蹭印，確認(rèn)徑向通流間隙合格。

2.4 通流間隙調(diào)整優(yōu)化效果

經(jīng)過對(duì)傳統(tǒng)常規(guī)的通流間隙調(diào)整方案及工藝進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)后，本次檢修通流間隙調(diào)整只進(jìn)行了兩次全實(shí)缸試驗(yàn)便完成了調(diào)整任務(wù)且通流間隙全部合格，大大減少了檢修任務(wù)，提高了效率，使得檢修任務(wù)提前5 天完成，且機(jī)組一次沖轉(zhuǎn)成功。采用新的工藝和方法，汽輪機(jī)效率和機(jī)組熱耗也有進(jìn)一步的改善，效果良好。如表1 所示。

表1 機(jī)組檢修前后熱力性能指標(biāo)比較

3 結(jié)論

3.1 本文通過對(duì)汽輪機(jī)徑向通流間隙測(cè)量方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，采用半實(shí)缸結(jié)合模擬全實(shí)缸狀態(tài)調(diào)整方案，壓鉛絲法測(cè)量和貼膠布法驗(yàn)證相結(jié)合的方法，大幅縮短檢修工期，能夠有效提高檢修工作的質(zhì)量和效率。

3.2 進(jìn)行通流間隙調(diào)整時(shí)，不必過度追求通流徑向間隙執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)下限。對(duì)本機(jī)出現(xiàn)的汽封磨損偏心情況進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)整方案，徑向間隙調(diào)整時(shí)左側(cè)及下中執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的中上限，右側(cè)及上中執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的中下限，使機(jī)組的運(yùn)行更加安全高效。以上控制措施為其他同類型機(jī)組的汽封磨損偏心問題提供了一定的借鑒意義。

3.3 對(duì)與內(nèi)缸在機(jī)組運(yùn)行中發(fā)生變形產(chǎn)生張口這一普遍性問題，在有條件的情況下進(jìn)行加工，保證缸面水平。在不具備加工條件時(shí)，若熱緊螺栓可消除張口，那么在進(jìn)行間隙調(diào)整時(shí)需提前考慮消除張口值對(duì)間隙值的影響，避免通流間隙超限。