火电厂大型汽轮机结合面变形产生间隙漏汽的机理及其处理措施研究.docx

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火电厂大型汽轮机结合面变形产生间隙漏汽的机理及其处理措施研究【摘要】火电厂大型汽轮机汽缸在运行过程中，一方面承受很高的温度和压力，另一方面汽缸几何尺寸十分庞大，汽缸壳体壁厚相当厚实，其本身的功能要求有许多个压力室，缸体结构非常复杂。前面分析过，汽缸受力情况复杂，因此为保证汽轮机的正常运行对制造、安装、检修、运行的要求都非常高。通过研究国内汽轮机结合面的变形情况发现，正是在这些方面出现的问题后引起的变形。【关键词】火电厂汽轮机；结合面变形；间隙漏汽；壳体刚度；温度应力；高点去平；凹点填平0引言目前，随着我国电力事业的大发展，运行中汽轮机逐年增加，出现汽轮机结合面的变形漏气缺陷的情况非常多。汽缸的变形会造成蒸汽通流部件内部中心偏离，产生摩擦，从而引起部件的损坏，内部摩擦还会造成启动时的振动过大。结合面变形后无法完成密封作用，造成它所密闭的腔室产生漏汽，漏汽包括内漏和外漏。无论内漏、外漏，泄漏的蒸汽都会长期冲刷结合面，形成沟槽，泄漏量逐渐增大。如果蒸汽沿前后轴封处泄漏还会造成汽轮机润滑油中带水的缺陷，如果从低压内缸泄露到低压外缸内，不但损失能量还会破坏凝汽器真空。由此可见，结合面变形漏气严重危害大型汽轮机运行的经济性和安全性。1汽轮机结合面变形产生间隙漏汽的主要原因1.1制造加工造成结合面变形1）在机械生产中，为了稳定铸件尺寸，常将铸件在室温下长期放置，然后才进行切削加工，这种措施也被称为时效。汽轮机汽缸是铸件，大型铸件要经过时效处理，该措施可有效防止变形。而近几年我国电力发展十分迅猛，汽轮机产品供不应求，生产厂家加快了生产速度。因此汽缸这个大型铸件所能进行时效处理时间就比较短，而如果时效时间短，汽缸在铸造过程中产生的内应力未全部消除，已加工好的汽缸在运行中会继续变形。2）汽缸体积庞大，结构复杂，焊缝较多，在机械加工的过程中或经修整补焊后所产生的应力，没有充分进行回火处理加以消除，致使汽缸尚存较大的残余应力，汽缸受热后，应力逐渐释放，在运行中产生永久变形。1.2安装、检修问题造成结合面变形1）在安装或检修过程中，汽缸隔板、隔板套及汽封套的膨胀间隙不合适，运行后产生强大的膨胀力使汽缸变形。由于汽缸与缸内隔板、隔板套及汽封套等部件的材料不同，在运行中受热膨胀的系数也就不同，而它们之间的间隙相对较小，因此在安装汽轮机时就要对它们之间的间隙有一定的要求，即膨胀间隙大于一定标准，一般是大于2mm。在汽轮机的实际运行和安装过程中，由于检修安装工艺不当，膨胀间隙小于标准值就会造成汽缸在运行中承受了缸内部件强大的膨胀力产生变形。2）为了保证汽轮机结合面的密封作用，每台汽轮机都会根据汽缸运行过程中，不同结合面部位所受作用力的大小，设计不同尺寸结合面大螺栓，每个螺栓的冷紧、热紧螺栓伸长量也都有明确的规定，该伸长量为了方便也可以转换为冷紧力矩和热紧弧长。但是如果在实际检修工作中，如果没有按照要求紧固螺栓，都会造成结合面变形漏汽。1.3运行操作不当造成结合面变形由于负荷增减过快、暖缸方式不正确、法兰加热器使用不当、停机检修时打开保温层过早等原因造成的温度应力，导致结合面变形。在起动过程中，若汽缸温升过快，首先是汽缸内壁受热较快，而外壁温升较慢，汽缸内外壁将产生过大的温差。内壁受热金属的膨胀受到外壁和法兰的约束，内壁产生压应力，外壁产生拉应力。因为汽缸法兰部分不易变形，所以只有在较薄的汽缸壁的内径部分才引起变形。于是汽缸横截面的垂直轴线缩短，水平轴线增长，即汽轮机结合面出现外张口。反之，当汽缸内部被急速降温冷却时，如停机时温降过快，汽缸内壁受到冷收缩受拉应力，外缸受压应力，致使汽轮机结合面出现内张口。汽轮机在运行中由于汽缸法兰变形出现的水平热翘曲，直接影响整个汽缸横截面的变形。由于法兰的温差过大，使法兰内外产生热应力，当温差热应力超过金属的屈服极限时，即产生永久变形，导致汽轮机结合面漏汽。2处理汽缸变形漏气的一般原则2.1高点去平的处理原则汽轮机结合面变形的高点去平处理原则就是把结合面的高出部分，通过机加工、打磨等方法去平，也就是把假想的基准平面放到结合面的最凹点，将基准平面以上的部位全部去掉，那么结合面就会与基准平面重合，恢复成为一个平面，达到我们处理变形的目的。2.2凹点填平的处理原则汽轮机结合面变形的凹点填平原则就是把结合面的凹陷部分，通过刷镀、焊补等方法填平，也就是把假想的基准平面放到结合面的最高点，将基准平面以下的空间全部填平，那么结合面也会与基准平面重合，恢复成为一个平面，达到我们处理变形的目的。3两种原则对应的处理措施3.1高点去平原则的处理措施3.1.1结合面的机械加工就是利用机械加工方法将变形的汽轮机结合面车削水平，一般将汽缸固定在大型的刨床上，找正后一刀将结合面刨平，这与加工结合面工序一致，这是最常用也是最彻底的处理措施，但是对加工机具要求高，加工工期长、费用高。3.1.2结合面的对研对研适用于变形数值不大，而面积较大的汽轮机结合面。根据结构特点，可选取以下两种对研方法：1）对于刚性好而结构尺寸小的高压缸，将结合面螺栓全部卸下，清除螺栓孔边缘毛刺，个别高点打磨掉，将汽轮机结合面打磨出光泽。在不拧法兰螺栓情况下，将上缸放在下缸上，装上定位销，用塞尺测量结合面间隙，并记录测量结果，然后再将上缸吊起，将上缸结合面涂一层红丹，上下缸对扣后，将上缸按轴向来回移动几次，根据颜色标记及测量结果确定应刮研的部位。如果需要刮去部位较厚，先用磨光机打磨，然后用刮刀刮削。如果刮削面积较大，应该从中间开始刮削，用平尺检查刮削量，然后向两边展开，这样重复若干次，直到颜色在下缸表面均匀分布为止。2）对于结合面面积较大的汽缸，同样要将汽轮机结合面打磨出光泽，汽轮机结合面涂上红丹粉，上下缸对扣，装上定位销，先用塞尺测量一次，再将螺栓紧1/3，再测量一次。根据两次测量结果，确定拧螺栓后间隙改变数值，再根据颜色确定该刮去金属厚度。汽缸对研既可以以上缸为基准，研刮下缸平面。也可以用大平尺或大平（下转第75页）（上接第74页）板修刮，直到0.05塞尺塞不进时，再用上缸研刮下汽轮机结合面。3.2凹点填平原则的处理措施3.2.1结合面的补焊焊补用于汽轮机结合面局部面积变形不大的地方。补焊采用冷焊较好，为保证质量采用氢弧焊为宜，焊条用纯镍焊条，焊后保温。3.2.2结合面的刷镀该措施系应用电镀原理和电焊工艺在法兰面上涂镀一薄层金属镍。该法简单易行，质量可靠，适用于面积不大而凹坑较深的平面修理，镀层厚度可在0.001-1.5mm范围内根据平面变形情况控制。刷镀后的结合面仍需进行研刮（参考结合面的对研措施），以修去凸出点，故涂镀层应比原法兰平面高出0.01-0.02mm。刷镀后用长平尺和刮刀对刷镀的法兰结合面进行研刮，直到该平面任取的1平方厘米平面内有1-2个红丹斑点且无沟痕等损伤即为合格。4结束语总之，汽轮机结合面变形情况复杂，面积大，变形的处理非常困难，如何根据变形类型、现场需要确定处理方案是实际工程中处理结合面变形漏气所面临的重要问题。希望通过研究对其它电厂处理汽轮机结合面变形漏汽缺陷具有一定的指导意义。【参考文献】[1]张进军.张家口发电厂汽轮机组汽缸漏汽分析及处理[J].华北电力技术，2003（05）.[2]梅志农.汽轮机高压内缸变形问题的探讨[J].浙江电力，2001（04）.