超臨界630MW機組順序閥投運的關鍵技術及應用

謝金土

摘要：在高調門順序閥運行方式下的汽輪機軸系振動水平和瓦溫是汽輪機通流改造的關鍵指標之一。部分汽輪機通流改造后，在高調門單閥切換順序閥運行出現不同程度的振動或瓦溫偏高問題，影響汽輪機軸系運行的安全性和機組經濟性。因此，分別從制造和檢修安裝的關鍵技術上，嚴格控制影響振動和瓦溫的因數，制定并執行嚴格的現場檢修工藝和質量管控措施，成功達到了改造后汽輪機高調門順序閥一次投運成功、軸振小于76μm、支持軸承瓦溫小于85℃的預期目標。

關鍵詞：汽輪機;通流改造;順序閥投運;檢修工藝;質量管理

1 設備概況

國華太倉發電有限公司7、8號超臨界機組由上海汽輪機有限公司（STC）與西門子西屋（SWPC）聯合設計制造的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸、四排汽凝汽式汽輪機，整個軸系由9個軸承支撐，1～6號軸承為四瓦塊可傾瓦，7～8號軸承為上瓦圓筒瓦下瓦兩塊可傾瓦，9號軸承為四瓦塊可傾瓦，高壓主汽門（TV）和高調門（GV）的排列位置如圖1所示，4組噴嘴分別有27、26、26、27個噴嘴汽道，原設計閥開順序3、4→1→2。

為實現節能減排，提高機組運行的安全可靠性和經濟性，結合國內外先進的發電技術以及汽輪機通流改造相關經驗，對7、8號汽輪機實施完成了通流改造。

2 改造前順序閥投運及治理情況

7號機1號軸承X向軸振自機組投順序閥以來一直處于90?m以上，到2008年12月，軸振長期處于100?m以上運行，最高到了122?m。2011年04月16日最大至151.45?m。處理情況：經過專業討論和江蘇電科院建議，在2012年2月C級檢修中，對1號瓦頂部間隙進行調整，由原來的0.81mm調整到0.71mm，將頂部間隙減小0.1mm。修后在順序閥運行方式時，1X向軸振出現連續超限報警現象，最高達到144?m。就地實測瓦振小于20μm。最終經過現場對轉子進行精細動平衡調整，降低轉子質量不平衡量，解決了1X軸振大問題。

3保障改造后順序閥投運成功的關鍵工藝管控措施

為確保改造后高調門順序閥一次投運成功，制定了專項管控措施。

3.2.1優化設計軸系找中標準

為了解決因調節級配汽不平衡汽流力致使軸承單側受力大而導致瓦溫升高的問題，需要制造廠根據電廠提供機組停機前基礎沉降相關數據及運行的各軸瓦振動和瓦溫數據，定制設計軸系找中圖。重新對3、4號瓦標高進行調整，使其標高尺寸與設計吻合，從而降低2號瓦負荷分配，使2號瓦軸承溫度下降。其具體數據：增大中低對輪圓周高差值，由改造前后高0.345mm增大到后高0.626mm，將2號瓦標高降低0.28mm;同時增大中低對輪下張口值：由改造前0.237mm增大到0.247mm，將1號瓦標高提高約5絲。

3.2.2 優化設計軸承頂部間隙

7、8號機組在改造前順序閥投運時均存在汽流激振力偏大的問題，其影響1號瓦軸振值約20-30μm。解決措施是根據電力建設施工及驗收技術規范之汽輪機機組篇（DL 5011-92）第2.5.7條款規定：四瓦塊可傾瓦頂部間隙一般為軸頸直徑的（1.2～2.0）/1000，間隙可用加減墊片進行調整[1]。經查閱制造廠圖紙，1號瓦軸頸直徑為Φ354.89mm，2號瓦軸頸直徑為Φ380.24mm，按規范標準計算出1、2號瓦頂部間隙分別為0.43-0.71mm和0.46-0.76mm。根據廠家反饋意見，1號瓦頂部間隙標準由原來0.71-0.81mm縮小至0.51-0.59mm，2號瓦頂部間隙由原來的0.76-0.86mm縮小至0.53-0.64mm。

3.2.3 精準測量軸承頂部間隙

可傾瓦軸承在檢修中一般采用壓鉛絲法測量間隙，測出的間隙值并非是軸承的真實間隙，這與剖分式結構的軸承不盡相同，主要原因是可傾瓦軸承是活動瓦塊，轉子落到下半軸承后，實際軸中心線與軸瓦內孔中心線并不重合，軸中心比軸瓦內孔中心要低一些，如果以此值作為頂部間隙調整，勢必會造成實際頂部間隙超標而影響軸承穩定性。引用吳明 孫茂才：可傾瓦滑動軸承間隙的計算，四瓦塊滑動軸承真實頂部間隙與通過放置在上半兩塊可傾瓦塊圓周方向450位置壓鉛絲測出的間隙值為1.1716倍的關系[2]。因此，將測得的間隙值乘以修正系數1.1716，即可得到軸瓦頂部間隙值。

3.2.4 檢修工藝精益求精

為實現改造后順序閥投運一次成功的既定目標，必須對部分檢修工藝和工序進行優化調整，以進一步提高檢修質量水平：

1）改變軸系找中心的常規工序，一般是在發電機抽轉子后進行汽輪機各轉子軸系中心調整，工序優化為軸系找中心采用全實缸、發電機暫緩抽轉子、四根轉子一起找中心，目的是保證發電機定子底腳調整墊片可調整。

2）引入兩點直線斜率計算軸系各瓦調整量，將已知引進直線的1點和2點，和各瓦的X值（X值也就是各瓦到1號瓦的距離），求相對各瓦處的Y值。根據兩點直線的方程可知：（x1-x2）/（x-x1）=（y1-y2）/（y-y1）即可得：Y=（y1-y2）×（x-x1）/（x1-x2）+y1[3]。通過繪制各瓦調整量的計算值Y與各瓦的X值的曲線圖，并繪制引進的直線相對于各瓦處的Y值，將各瓦的計算值和設定值相加得到的數值的曲線，即為各瓦的調整量的曲線，并要求該曲線看起來應該盡可能要平坦一些，若發現某個瓦的調整量仍然過大，為減小該瓦的調整量，需要繼續通過改變所引直線的斜率重新計算各瓦的調整量，直到各瓦的調整量的曲線比較平坦為止。

3）改變軸系中心復查的常規工序，一般是在扣缸后最后一次復查、微調軸系中心，工序優化為扣缸前進行全實缸復查中心，扣缸后不再進行軸系中心復查，這樣做保證在軸系中心進行微調后，可以精細研磨軸瓦墊鐵接觸，并根據中心變化情況對端部汽封徑向間隙進行適當調整，確保檢修工藝質量。

4 改造后高調門順序閥投運情況

改造后，7、8號機組均實現高調門順序閥安全投運一次成功的既定改造目標，從單閥切換到順序閥后，負荷變化范圍300MW-630MW，1、2號瓦軸振和瓦溫均達到優秀值水平，軸振小于76?m，軸瓦溫度小于85℃，切換過程中各瓦振動和瓦溫運行平穩，基本上實現無擾動切換，改造后7、8號機組高調門單閥切換順序閥汽輪機運行參數曲線如圖2和圖3所示。

5 結論

為確保改造后高調門順序閥投運一次成功，應該制定針對性的現場檢修工藝及其質量管控措施，優化部分常規工藝和檢修工序。以本文兩臺超臨界630MW等級機組為例，在現場通流改造過程中，對檢修安裝的各個關鍵工藝及其質量進行了嚴格管控，實現了通流改造后汽輪機高調門順序閥一次投運成功、軸振小于76μm、支持軸承瓦溫小于85℃的嚴格要求。

參考文獻

[1] 電力行業標準.DL 5011-92.電力建設施工及驗收技術規范（汽輪機機組篇）.北京：水利電力出版社，1992：23-24

Power Industry Standards.DL 5011-92.Technical Specification for Construction and Acceptance of Electric Power Construction （Turbine Turbine） .Beijing：Water Power Press，1992：23-24

[2] 吳明，孫茂才.可傾瓦滑動軸承間隙的計算[J].設備管理與維護，2004，（1）：19-20

WU Ming，SUN Maocai.Calculation of clearance of sliding bearings with tilting shoe [J].Equipment management and maintenance，2004，（1）：19-20

[3] 李建宏.大型汽輪機軸系找中心快速算法[J].山西焦煤科技，2009，（3）：4-7

LI Jianhong. Fast Algorithm for Center Finding of Large Steam Turbine Shafts[J].Shanxi Coking Coal Science and Technology，2009，（3）：4-7