200MW抽汽式汽輪機旋轉隔板卡澀問題分析及改進方案

陳菲

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱150046）

200MW抽汽式汽輪機旋轉隔板卡澀問題分析及改進方案

陳菲

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱150046）

旋轉隔板常用于汽輪機抽汽機組調節汽輪機抽汽的參數，但電廠反映其易產生卡澀現象，為此,通過改進轉動環和汽封結構，達到了減小摩擦、防止卡澀的目的。

旋轉隔板；卡澀；轉動環；罩殼；硬汽封；可退讓式汽封

0 引言

在工業抽汽和小型供熱抽汽汽輪機中，常常設計旋轉隔板用來調節抽汽。旋轉隔板主要由隔板和轉動環構成，一般隔板直接固定在汽缸上；轉動環固定在隔板上，設計成與隔板汽道相對應的不完全葉柵，通過油動機控制轉動環旋轉角度，調節隔板汽道的大小，以達到控制流量、調節壓力的目的。非抽汽工況時轉動環又可以旋轉到隔板汽道全開的位置，所以旋轉隔板既可以起到隔板的作用，又可以起到調節閥的作用。隔板和轉動環之間有相對轉動，所以設置了專門的汽封來確保轉動環之間可以小面積接觸，既保證旋轉時摩擦力小，油動機的荷載不至于過大，又保證了旋轉時轉動環和隔板間能夠實現良好的密封。從旋轉隔板的作用可以看出來，它取代中壓調節閥，使機組結構緊湊、簡單，所以旋轉隔板在抽汽和供熱機組中使用很廣泛，尤其是300MW以下機組。旋轉隔板雖有諸多優點，但是近些年來有電廠反映老機組的旋轉隔板有卡澀的情況發生。

1 問題分析

某200MW工業抽汽機組改造時，業主反映旋轉隔板在抽汽調節時轉動不靈活，易出現卡澀現象，導致油動機的提升力超過設計值。檢修時發現轉動環和轉動環與罩環、隔板體密封面圓周方向間隙超差，有的部位間隙大，有的部位間隙小。仔細觀察間隙大的表面有微小的汽流沖刷痕跡，間隙小的表面有摩擦痕跡。檢查轉動環硬汽封有微小翹曲變形，密封表面有磨損。判斷為轉動環和轉動環與罩環、隔板體相互摩擦，致使轉動環轉動不順暢。

為此，對原轉動隔板進行分析，并有針對性地進行了改進。原旋轉隔板主要由隔板、轉動環和罩殼三大部分構成，見圖1。

圖1 原旋轉隔板主剖視圖

隔板的結構與常規隔板一樣，這里不贅述。

轉動環分上、下半，為焊接結構，分別由5個零件加工后再焊接而成。焊接結構不可避免地產生應力，從而導致轉動環焊后變形。雖然精加工后轉動環表面進行了找平，但是隨后在高溫下運行，焊縫應力釋放還是會導致整個轉動環體有微小變形，致使轉動環密封面不是一個平面。轉動環的直徑越大，這種微小變形導致的圓周方向密封面偏差越大。最終導致其與隔板在圓周方向密封間隙不均，有的位置間隙大造成漏汽，有的位置間隙小造成摩擦。

罩殼上設置與罩殼一體的硬汽封，硬汽封與轉動環體間留有 0.38～0.43 mm的間隙，以確保轉動時不至于卡死。但是在運行時，由于熱膨脹及汽流的作用，汽封間隙變小甚至貼死，過小的間隙使罩殼與轉動環有硬性摩擦，摩擦力越大，油動機的荷載越大。

圖2 改進后的旋轉隔板主剖視圖

2 改進方案

經過上述分析可知，主要是由于轉動環的焊接變形和罩殼硬汽封位置間隙變小導致出現卡澀現象，使油動機荷載超設計值。改進后的旋轉隔板如圖3所示。

首先，將轉動環由原來的5個零件分別加工后焊接改為由1個鍛件整體加工結構，這樣就消除了焊接導致的轉動環變形，減小了由于變形導致的間隙不均勻現象，見圖3。其次，去掉原罩環平衡腔室的一體式固定汽封體，單獨設計具有可退讓功能的環形汽封圈，汽封圈背面增加彈簧，通過彈簧調節使其具有0～3 mm的退讓間隙，這樣在運行時既保證了密封，又不致于使汽封部位卡澀。

圖3 轉動環原設計與改進后新設計對比圖

3 結論

經上述改進后，消除了由于焊接導致的轉動環變形，使密封間隙均勻，使可退讓式汽封圈有了一定的退讓空間，轉動環在轉動時和罩環不至于貼死卡澀，減小了摩擦，使轉動順暢，保證了油動機的抽汽調節功能。

經實際驗證，改進后的轉動隔板經過一個大修期沒再出現卡澀、油動機荷載超過設計值的情況，經檢查密封面和抽汽調節效果良好，證明其改進方案合理。

（編輯：畢 勝）

TK 263

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1002－2333（2014）04－0241－02

陳菲（1982—），女，助理工程師，從事汽輪機制造相關工作。

2014-01-17