汽缸垂弧對汽封間隙調整的影響及對策

施正生，童熙，歐鎖實，季建宇，印廣

(江蘇華電揚州發電有限公司，江蘇 揚州　225002)

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汽缸垂弧對汽封間隙調整的影響及對策

施正生，童熙，歐鎖實，季建宇，印廣

(江蘇華電揚州發電有限公司，江蘇 揚州225002)

摘要：為解決江蘇華電揚州發電有限公司汽輪機熱耗偏高的問題，對汽輪機高中壓缸本體各部套汽封間隙進行重新調整。分析了汽缸垂弧形成的原因以及汽缸垂弧對汽封間隙調整的影響，重新測量垂弧值后，根據垂弧測量值確定了高中壓缸汽封間隙調整值，提出了在半缸狀態下對上半汽封間隙進行調整驗收的方法。調整后，機組熱耗降至7 899 kJ/(kW·h)。

關鍵詞：汽輪機；汽封；間隙；調整；全實缸；半實缸；洼窩中心；垂弧

0引言

江蘇華電揚州發電有限公司#6，#7機組汽輪機是哈爾濱汽輪機廠有限責任公司生產的330 MW亞臨界、中間再熱、高中壓合缸、雙缸、雙排汽、單軸、凝汽式汽輪機，型號為C300/N330-16.7/538/538。一般情況下，汽輪機汽封間隙的檢修調整是在半實缸狀態下進行的，按照制造廠家提供的汽缸垂弧值對部套洼窩中心進行修正，最終進行全實缸的調整驗收。該公司機組檢修時，對汽輪機高中壓缸的各部套垂弧進行測量，發現測量值和制造廠提供的垂弧值相差較大，這是因為高中壓缸合缸結構形式的汽缸跨度大，剛性不足，導致汽缸組裝前、后垂弧變化量增大。由于汽缸垂弧的存在，導致全實缸狀態下無法用膠布壓紅丹法驗收高中壓缸上半汽封間隙。

該公司#7機組自2005年7月14日第1次整組啟動以來，汽輪機熱耗一直未能達到設計值。2008年，利用機組中修機會對#7汽輪機高中壓缸本體各部套汽封間隙進行重新調整，并將中壓缸#1，#2隔板套梳齒汽封更換為蜂窩汽封。汽輪機熱耗由修前的8 408.50 kJ/(kW·h)降至8 121.87 kJ/(kW·h)，高壓缸效率由80.40%提高到84.10%，中壓缸效率由87.03%提高到89.72%，但與設計值依然存在差距。

2011年9月至11月，對#7汽輪機本體進行了大修改造，采取了高中壓缸動葉片及速度級葉片、高壓隔板套靜葉片、低壓缸14級動靜葉片重新設計換型，高壓轉子葉頂硬齒汽封重新鑲嵌，高壓進汽平衡盤汽封更換蜂窩汽封等改造，同時對#7機組高中壓缸所有的汽封間隙進行科學的計算，重新進行了優化配置，設定了新的間隙標準和要求。汽輪機熱耗由8 121.87 kJ/(kW·h)下降到7 899.00 kJ/(kW·h)，極大地提高了汽輪機內效率和缸效率。

1汽缸垂弧形成的原因

由于汽缸在水平中分面處分成上、下兩半部分的結構，削弱了上、下汽缸的剛性，在汽缸、保溫、進汽管等重力的作用下，汽缸發生彈性變形，由此產生了汽缸的靜垂弧，從而導致汽缸結合面存在間隙。汽缸靜垂弧直接影響汽輪機動、靜間隙的測量和調整，檢修時必須掌握汽缸的變形及靜垂弧對軸封，汽封洼窩中心和動、靜間隙的影響，以便檢修調整時進行修正，使動、靜間隙與實際相符[1]。

2汽缸垂弧對汽封間隙調整的影響

2.1對硬齒汽封間隙加工調整的影響

#7機組大修中，汽封調整前對高中壓缸各部套垂弧進行測量，測得的垂弧值見表1。

表1　部套垂弧測量值　mm

注：(1)零位讀數為半實缸狀態時放入假軸將各測量表讀數調整為0。實缸讀數為吊入高中壓缸各部套上半和高中壓外缸且熱緊中分面螺栓，用0.05 mm的塞尺檢查中分面間隙不入后的各表讀數。

(2)中壓#2隔板套、高中壓缸軸封套垂弧值接近0，不再測量。

分析表1中各部套垂弧測量數據，發現在合實缸時，中分面螺栓緊固前和緊固后高壓內缸垂弧變化量為0.500 mm，高壓隔板套垂弧變化量為0.400 mm，高壓進汽平衡盤垂弧變化量為0.590 mm，中壓#1隔板套垂弧變化量為0.662 mm，4個測量部套的垂弧值分別為0.280，0.200，0.250，0.250 mm。

垂弧的變化趨勢實質上就是重力對缸體作用的直接反映：當扣上外缸時，各部套的洼窩中心上移，上部間隙明顯變小；當緊固中分面螺栓并消除中分面間隙后，洼窩中心下移，上部間隙變大。也就是說，缸體橫截面在垂弧的影響下并非正圓，而是橢圓。由于硬齒汽封是鑲嵌的形式，高壓隔板套內48道硬齒汽封及高壓內缸內5道硬齒汽封間隙調整工作必須一次完成，若忽略汽缸垂弧值直接對硬齒汽封進行修刮調整，必定會出現差錯，一旦其間隙修刮調整出現超標的情況，必須拔齒重新鑲嵌修刮，這對于大修來說損失是巨大的。因此，在汽封間隙修刮、調整前，必須根據垂弧值對高中壓缸各部套的洼窩中心進行修正。

2.2對汽封間隙調整驗收工作的影響

根據測得的汽缸垂弧值對高中壓缸各部套的洼窩中心進行修正，消除其不利影響；然而，汽缸各部套扣完外缸后，在緊固中分面螺栓消除汽缸中分面間隙前、后，不同的垂弧變化量會直接影響汽封間隙的驗收工作。

實際工作中發現，全實缸滾膠布驗收高壓隔板套內48道硬齒汽封及高壓內缸內5道硬齒汽封間隙時，出現上部膠布沒有紅丹顏色或部分膠布著了很淡的紅丹顏色，而大部分膠布卻被汽封齒壓斷的矛盾現象，導致無法根據膠布著色情況判斷汽封間隙值，即在全實缸狀態下汽封間隙無法驗收(上部)。造成這一現象的根本原因是汽缸剛性不足。在合上高中壓外缸后，由于自重的影響，汽缸中部位置中分面最大間隙達0.80 mm(彈性變形)，此時各部套洼窩中心上移；當熱緊汽缸中分面螺栓消除間隙后，汽缸剛性變強，各部套洼窩中心下移。如高壓內缸，在合實缸調整汽封間隙的過程中，外缸螺栓緊固前、后部套垂弧值變化量達0.50 mm，這個過程具體表現在合上上半外缸時，高壓內缸垂直向下變化了0.22 mm，然后緊固外缸螺栓消除中分面間隙后高壓內缸又上抬了0.50 mm。顯然，上汽封的膠布在合外缸后由于洼窩中心上移碰到紅丹，甚至被汽封齒壓斷，消除中分面間隙后，洼窩中心上移，最終導致紅丹顏色很輕，膠布卻被壓斷。

3解決措施

3.1汽缸垂弧值的測量方法

用帶有傳感器的機電百分表測量汽缸垂弧，如圖1所示。

圖1　汽缸垂弧測量示意

(1)清理所有高中壓缸部套，依次吊入高壓內缸、高壓隔板套、高壓平衡套、中壓平衡套、中壓內缸、中壓#1隔板套和中壓#2隔板套，汽輪機處于半缸狀態。

(2)吊進假軸，并將假軸中心線調到和轉子中心線一致。分別在高壓內缸、高壓隔板套、中壓#1隔板套、中壓#2隔板套、高壓排汽側平衡套架好機電百分表(架設在中心處)，確定機電百分表的量程在規定的范圍內并校正其讀數為0。

(3)依次吊進高壓上隔板套、高壓內上缸、高壓上平衡套、中壓#1上隔板套和中壓#2上隔板套，至少冷緊1/3中分面螺栓，用0.05 mm的塞尺檢查中分面間隙不入后讀出各機電百分表讀數并記錄。

(4)吊入高中壓外缸，讀出各機電百分表讀數并記錄。

(5)吊入1/3高中壓外缸螺栓并冷緊，確保外缸中分面無間隙，若中分面間隙不能消除，可采用熱緊螺栓的方法。螺栓的溫度降至室溫時，讀出各機電百分表讀數并記錄(冷緊螺栓時直接讀出讀數)。

(6)對原始數據和最后數據進行比較，兩者之差即為汽缸垂弧值并記錄。

3.2根據垂弧測量值確定高中壓缸汽封間隙調整值

測得各部套垂弧值后，不再對各部套洼窩中心進行修正，將各部套洼窩中心上下偏差調整為0，將汽封間隙調整值按照測得的垂弧值進行修正，重新制定間隙標準。

(1)高壓噴嘴示意圖如圖2所示，高壓噴嘴硬齒汽封間隙標準見表2[2]。

(2)高壓通流間隙示意圖如圖3所示，高壓隔板套汽封間隙標準S，L值見表3。

(3)中壓通流間隙示意圖如圖4所示，中壓隔板套汽封間隙標準S，L值見表4。

(4)高壓平衡盤汽封間隙標準見表5。

圖2　高壓噴嘴示意

mm

圖3　高壓通流間隙示意

圖4　中壓通流間隙示意

測量汽缸垂弧值時，因裝在中壓#2隔板套處的機電百分表發生故障，讀數異常，#2隔板套垂弧值不能準確測出；同時，中壓#2隔板套靠近軸封端，可以認為#2隔板套垂弧值理論上接近0：因此，中壓#2隔板套間隙調整值不按照垂弧進行修正。

3.3合半實缸依次進行上半汽封間隙的驗收

由2.2章節的分析可知，即使對部套洼窩中心進行修正，由于存在垂弧，無法在全實缸狀態下完成各部套上半汽封間隙的驗收工作。因此，在征得主機廠同意后，該公司技術人員提出在半缸狀態下按照3.2章節的最終間隙調整值對各部套汽封間隙進行調整驗收，并按照中壓#2上隔板套→中壓#1上隔板套→高壓上平衡套→高壓內上缸→高壓上隔板套的順序分別對各部套進行單獨驗收。各部套上半

表3 高壓隔板套12 級硬齒汽封間隙標準S，L值mm

注: 左右方向汽封間隙按照重新配置標準進行調整，不按照垂弧值修正。

表4 中壓#1 隔板套汽封間隙標準S，L值mm

表5 高壓平衡盤汽封間隙標準mm

注: 左右方向汽封間隙按照重新配置標準進行調整，不按照垂弧值修正。

間隙的驗收工作改為半實缸驗收，全實缸不再驗收。各部套下半及左右方向汽封間隙按照標準仍舊進行全實缸調整驗收。

4結束語

由于汽缸不是絕對的剛體，在重力的影響下會產生垂弧，使部套洼窩中心發生偏移，給汽封間隙調整工作帶來巨大影響，特別是為提高缸效減小各部套汽封間隙后，上半汽封間隙驗收困難，甚至無法完成其間隙調整工作。為此，江蘇華電揚州發電有限公司的技術人員開拓思路，努力攻關，對各部套垂弧值進行實測，尋求出最理想的汽封徑向間隙值，創新了汽封間隙調整和驗收方法，探索并總結出在半缸狀態下對上半汽封間隙進行調整驗收的全新思路，#7機組修后熱耗降至7 899.00 kJ/(kW·h)，在同類型機組中名列前茅，同時為公司#6機組汽輪機本體大修改造奠定了堅實的基礎。

參考文獻：

[1]郭延秋.大型火電機組檢修實用技術叢書：汽輪機分冊 [M].北京：中國電力出版社,2004.

[2]江蘇華電揚州發電有限公司.330 MW汽輪機組檢修規程[Z].

(本文責編：劉芳)

收稿日期：2015-11-06；修回日期：2016-03-15

中圖分類號：TK 263.2

文獻標志碼：B

文章編號：1674-1951(2016)03-0026-03

作者簡介：

施正生(1981—)，男，江蘇揚州人，工程師，從事電廠機務管理工作(E-mail:wzysjs@sohu.com)。