俄制800MW改造機組測溫結構設計

高志福

摘 要：改造機組的測溫結構設計應充分考慮與改造前外部結構的一致性，在確保機組運行的安全可靠性的同時，確保測溫結構具有更好的工藝性。本文從測溫結構設計的角度簡單介紹了改造機組測溫的設計過程和方法，為同類改造設計提供參考信息。

關鍵詞：汽輪機；改造；測溫裝置；結構

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.022

0 引言

本測溫裝置設計應用于綏中的800MW汽輪機電站改造中。該測溫裝置的設計需滿足能夠在改造后對高壓缸調節級后蒸汽溫度的測量。本裝置安裝在高壓外缸上，測溫套管元件穿過高壓外缸、內外缸夾層、經過內缸，插裝在內缸的保護套管中。熱電偶套管元件要吸收內外缸之間的熱膨脹和機械原因引起的振動和沖擊等因素所產生的附加載荷，同時確保動靜部分的徑向對中。為確保改造后機組運行的安全可靠性，測溫裝置應具備在各種可能出現的工況條件下都有足夠的剛度、強度和穩定性。為了便于改造后安裝，該測溫裝置應具有良好的工藝性。該測溫裝置在設計過程中，沿襲了部分原測溫裝置的結構，并對測溫裝置部分結構作了優化設計。

1 沿襲部分原測溫裝置的結構

由于該機組為改造機組，測量裝置的安裝位置及與內外缸的接口尺寸等與原機組需保持一致，因此，在測溫裝置的設計時，測溫裝置形式、測溫裝置結構及部分材質可以沿襲原機組測溫裝置，從而保留了測溫裝置的部分外形尺寸。

2 結構優化設計部分

2.1 改造前的結構

高壓缸調節級溫度測量裝置安裝在高壓外缸上，測溫套管元件穿過高壓外缸，通過內外缸夾層后插在安裝內缸的保護套管中。由于內外缸夾層蒸汽流量較大，流速較快，熱電偶套管元件持續受到汽流沖擊，始終處于振動中，機組運行過程中熱電偶套管元件由于振動會持續與內缸上的保護套管進行碰磨，一段時間后就會造成熱電偶套管元件的磨損。最終造成熱電偶套管元件端部的破損，形成漏點，調節級后高品質的蒸汽會通過電偶套管元件的破損處漏向高壓缸外部。改造前的熱電偶套管元件漏氣困擾電廠多年，解決辦法只能是通過機組檢修進行補焊或者更換，此問題一直沒有從根本上得到解決。

2.2 改造后的結構

測溫裝置的設計要求是不能改變測溫元件的安裝位置，還要必須適應此元件惡劣的工作環境。新測溫裝置的結構如圖所示，安裝在內缸上的套管通過螺紋與內缸連接，內缸設計為螺孔與定位銷的結構，保證保護套管與內缸中分面的垂直度要求；安裝在外缸上的套筒用焊接的方式焊在外缸上，也要保證與水平中分面的垂直度要求；兩個套筒之前通過內外密封環間接配合，保護套管、套套筒與密封環的配合會形成一個密閉的空間，這樣熱電偶測溫元件能順利地從外缸插入內缸，測溫元件插入底部后，向上抽出6.5mm（預留的熱膨脹量）通過法蘭連接安裝在外缸上。新的測溫組件會使得整個熱電偶測溫元件不再與高壓內外缸夾層之間的蒸汽接觸，處在一個安靜的工作環境中。

本測溫裝置利用各零件材料線膨脹系數的不同，見表1采用疊片式密封。使整個測溫裝置在安裝時各零件處于間隙配合，而機組的正常工作溫度下，外密封環因線膨脹系數大于套筒線膨脹系數而由間隙配合變為過盈配合，內密封環因線膨脹系數小于保護套管的線膨脹系數也由間隙配合變為過盈配合，而在垂直方向上同樣是由間隙配合變為過盈配合。這樣整個保護裝置因三處的過盈配合而最終形成密閉空間，為測溫元件提供一個良好的工作環境，使測溫元件在不受汽流沖擊的情況下準確測量調節級后蒸汽的溫度。

3 結 語

該測溫裝置已經成功應用在綏中2臺俄制800MW改造機組中。機組從2014年投入運行至今測溫裝置應用狀況良好：（1）測溫裝置沒有出現破損、振動、漏汽等問題；（2）測溫裝置采集蒸汽溫度準確，滿足測溫裝置設計要求；（3）制造、安裝工藝性較好，檢修更換較為方便。另外內外密封環結構能構吸收機組熱態的膨脹差值，允許內缸與外缸在安裝時軸向和徑向一定的不同心。對測溫裝置要求較高的改造機組設計可以采用文中所述方法，可為同類改造設計提供參考。