環(huán)境溫度變化對發(fā)電機密封瓦間隙測量精度的影響

張宏，張曉楠

(華電濰坊發(fā)電有限公司，山東 濰坊 261000)

(編輯:王書平)

1 問題的提出

發(fā)電機端部設(shè)有轉(zhuǎn)子和靜子部件，冷卻介質(zhì)氫氣會沿著動、靜部件之間向外流動，氫冷發(fā)電機如果漏氫，不僅降低了發(fā)電機的冷卻效果，還會影響機組出力，甚至可能會帶來火災(zāi)，引起爆炸，嚴重威脅機組的安全運行。為防止氫冷發(fā)電機漏氫，發(fā)電機端部設(shè)有密封裝置(密封瓦)，而密封瓦的測量檢查是一項重要的工作。在測量過程中，在不同環(huán)境溫度下，測量同一密封瓦時，其測量值經(jīng)常會發(fā)生明顯的變化，這就是我們常說的熱脹冷縮現(xiàn)象。這一現(xiàn)象是無法避免的，只能通過各種手段來盡量減少測量誤差，通過計算修整數(shù)值，盡可能將誤差縮小。

本文以華電濰坊發(fā)電有限公司670 MW超臨界機組雙流環(huán)式密封瓦為例進一步說明這個問題。

雙流環(huán)式密封瓦制造廠家，上海汽輪機廠;結(jié)構(gòu)形式，雙流環(huán)式密封瓦;材質(zhì)，青銅、錫基巴氏合金。錫基巴氏合金主要合金成分是錫、鉛、銻、銅;銻和銅用以提高合金強度和硬度，它的組織特點是熱膨脹系數(shù)低，在軟相基體上均勻分布著硬相質(zhì)點，軟相基體使合金具有非常好的嵌藏性、順應(yīng)性和抗咬合性，在磨合后，軟基體內(nèi)凹，硬質(zhì)點外凸，使滑動面之間形成微小間隙，成為貯油空間和潤滑油通道，利于減小摩擦;上凸的硬質(zhì)點起支撐作用，有利于承載。

根據(jù)巴氏合金的特點，密封瓦的2種材質(zhì)是在相同溫度下同時進行熱脹冷縮，為了方便計算，將巴士合金與青銅間產(chǎn)生的應(yīng)力忽略不計，將其看做是一個整體，由于青銅在密封瓦膨脹和收縮中占主導(dǎo)作用，可按照青銅線脹系數(shù)來計算。

因為熱膨脹的實質(zhì)是分子“活動度”增加。當(dāng)溫度增加時，金屬分子的動能增加，即增加了分子間的距離，因此，它不會出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力。所以，在計算徑向間隙時與密封瓦厚度無關(guān)。

2 測量密封環(huán)、密封瓦間隙應(yīng)注意的問題

(1)測量前12 h應(yīng)將密封環(huán)和內(nèi)、外徑千分卡等測量工具放在同一地點，使被測物和工具的溫度保持一致，便于測量間隙的修整。

(2)密封環(huán)和工具禁止放在陽光下照射或在高溫環(huán)境下受到熱輻射。

(3)測量時密封環(huán)應(yīng)清理干凈，放平穩(wěn)，保持環(huán)境清潔且測量時間不能太長，以免環(huán)境溫度變化太大。

(4)測量工具應(yīng)由熟練的技術(shù)工人進行操作，嚴禁用手直接觸摸密封瓦。

(5)測量前，應(yīng)對內(nèi)外徑千分卡校正“0”位，嚴禁用不符合精度要求的量具進行測量。

(6)在測量時，應(yīng)如實記錄實測數(shù)據(jù)和環(huán)境溫度值(如實記錄測量工具、密封瓦、密封瓦殼體、發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸頸的溫度)。

(7)由于密封環(huán)加工精度高，在常溫條件下，要求它與發(fā)電機轉(zhuǎn)子的徑向間隙為0.23～0.28 mm，以防止氫氣泄漏。密封環(huán)與轉(zhuǎn)子的材質(zhì)不同，其線膨脹系數(shù)也不相同，因此，必須對密封瓦所測得的間隙值進行修正。間隙值應(yīng)修正到環(huán)境溫度為20℃時測得的間隙值為宜，然后與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進行比較。

(8)測量密封瓦軸向間隙時，應(yīng)分別測出密封瓦厚度及密封瓦殼體槽的寬度，分別將密封瓦與殼體在圓周方向上分18個等份。測出每等分線上沿半徑方向3點的值，求出算術(shù)平均值。將密封瓦放入殼體槽內(nèi)進行臨時組裝，并用4把塞尺把密封瓦軸向塞緊，然后，用塞尺在軸向測量18個點，求出算術(shù)平均值，與上述測量比較，誤差小于0.03 mm。

(10)測量密封瓦徑向間隙時，應(yīng)分別測量密封瓦的內(nèi)徑和轉(zhuǎn)子軸頸的外徑，分別將密封瓦和軸頸在圓周上分成16個等份，在每個等分點上沿軸向按照前、中、后3處測得3個值，分別求出密封瓦和軸頸的算術(shù)平均值即可。測量完畢后，按照上述方法進行溫度影響的修整。

3 修整方法

由于受到溫度變化的影響，密封瓦內(nèi)徑大小會發(fā)生變化，為了解決熱脹冷縮帶來的問題，滿足檢修需要和設(shè)備的安全運行，應(yīng)對測量結(jié)果進行修整。

修整方法就是通過線脹系數(shù)(線脹系數(shù)是指溫度每變化1℃材料長度變化的百分率，對大多數(shù)材料來說，線脹系數(shù)并不是一個常數(shù);在不同溫度區(qū)間，材料的線脹系數(shù)有或大或小的差別，也就是材料受熱脹縮與溫度常常不是線性關(guān)系)進行計算，再結(jié)合設(shè)備的實際運行情況進行修整。

通過表1可以查得密封瓦材料的線脹系數(shù)λ。

表1 密封瓦材料的線脹系數(shù)λ ×10－6/℃

密封瓦溫度在0～20℃時線脹系數(shù)與20～100℃時線脹系數(shù)相比會有變化，但這種變化很小，對計算結(jié)果沒有太大的影響，為了方便計算，可將這種線脹系數(shù)的微小變化忽略不計，計算時借用20～100℃的線脹系數(shù)即可。

當(dāng)密封環(huán)溫度大于常溫20℃時

當(dāng)密封環(huán)溫度小于常溫20℃時

式中:Dt為t溫度時密封環(huán)內(nèi)徑修整值;D20為轉(zhuǎn)子軸頸測量修整值;λ為密封環(huán)線脹系數(shù);t為密封環(huán)溫度;D為經(jīng)過修整后的密封環(huán)內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)范圍值。

案例:某臺670 MW發(fā)電機轉(zhuǎn)子與其勵端空側(cè)密封環(huán)(如圖1所示)裝配部位的軸頸測量修整值為? 500 mm，根據(jù)設(shè)計要求，該密封環(huán)與發(fā)電機轉(zhuǎn)子的徑向間隙值要求20℃(常溫)時為0.23～0.28 mm，即密封環(huán)20℃(常溫)時內(nèi)徑數(shù)值應(yīng)在500.23～500.28 mm才能達到設(shè)計要求。隨著密封瓦溫度的變化，密封環(huán)內(nèi)徑測量值也相應(yīng)發(fā)生改變，需要對測量值進行修整(轉(zhuǎn)子軸頸測量值修整方法與密封瓦內(nèi)徑測量值的修整方法相同，這里就不再進行計算，案例中直接給出了一個轉(zhuǎn)子軸頸測量修整值? 500 mm)。

圖1 670 MW發(fā)電機勵端空側(cè)密封環(huán)

例1當(dāng)密封環(huán)溫度大于常溫20℃時(以密封環(huán)溫度30℃時為例)，密封環(huán)內(nèi)徑實際測量值為500.35 mm。密封環(huán)內(nèi)徑實測值為500.35 mm，在500.31～500.36 mm內(nèi)，該密封環(huán)內(nèi)徑數(shù)值合格。

例2當(dāng)密封環(huán)溫度小于常溫20℃時(以密封環(huán)溫度10℃時為例)，密封環(huán)內(nèi)徑實際測量值為500.26 mm。

密封環(huán)內(nèi)徑實際測量值為500.26 mm，未在500.14～500.19 mm 內(nèi)，應(yīng)對其進行檢修加工達到要求的范圍值內(nèi)。

在計算轉(zhuǎn)子軸頸修整值時，應(yīng)先計算出密封瓦裝配部位轉(zhuǎn)子軸頸修整值D20。在測量密封環(huán)間隙時，要留心密封環(huán)溫度是大于20℃還是小于20℃并選擇正確的計算方法。

4 結(jié)束語

通過對密封瓦的徑向間隙值修整后，可確保密封瓦徑向間隙值在0.23～0.28 mm要求的范圍內(nèi)，提高了密封瓦的檢修精度，該修整方法可為同行在遇到同類問題時提供借鑒和參考。

［1］劉道遠，王章生.汽輪機檢修［M］.北京:中國電力出版社，2010.

［2］常太華，蘇杰.過程參數(shù)檢測及儀表［M］.北京:中國電力出版社，2009.