1000MW汽輪機高壓缸貓爪翹起缺陷分析處理

秦文學 曹輝 耿新博

摘 要 機組運行過程中，高壓缸左側前后貓爪翹起最大達1.05mm，高壓缸貓爪翹起造成汽封間隙偏轉，汽封周向間隙不均勻，易引起氣流激振、影響高壓缸效率，嚴重時造成汽輪機動靜摩擦引起振動，高壓缸負荷分配不均長期運行造成汽缸變形，為保證機組運行安全，通過調整支吊架的載荷量，改變貓爪的負荷分配，消除高壓缸貓爪翹起缺陷。

關鍵詞 高壓缸;貓爪;翹起;支吊架;負荷分配

1高壓缸貓爪支撐概述

某電廠1000MW汽輪機布置方式為四缸四排汽，高中壓缸分缸布置，高壓外缸為上貓爪中分面支承方式，外上缸通過貓爪支在前箱和高中箱運行墊片上，外下缸通過汽缸法蘭螺栓吊在外上缸上，外下缸上設有安裝貓爪，安裝貓爪通過橫銷連接在軸承座上，下缸通過間隙調整螺栓緊固在軸承座上。上內缸通過汽缸螺栓緊固在下內缸上，下內缸通過貓爪支承在外下缸上[1]。

2高壓缸貓爪翹起消缺

2.1 高壓缸貓爪翹起原因分析

檢查情況：熱態運行狀態，高壓缸左側兩個貓爪翹起分別為0.8～1.02mm和0.8～1.05mm。停機冷態狀態，高壓缸左側汽機側貓爪翹起為0.1～1.05mm，其他三個貓爪0.05塞尺不入。

汽輪機高壓缸連接的管道主要有#1-#4高壓導氣管四根和冷段排汽管道兩根。分析高壓缸貓爪翹起應為下缸底部高導管、高排（冷段）管熱態運行膨脹將缸體“頂起”，以及高壓缸上缸導氣管熱態膨脹將高壓缸“拉起”，因此重點對高壓導氣管和冷段管道進行檢查分析。

（1）高壓導氣管檢查情況

#1、#3高導管與汽輪機高壓缸上缸相連，檢查#1、#3高壓導氣管彈簧吊架冷熱態載荷存在差異，均為#1吊架載荷43000N。#3載荷62000N.左右吊架相差20000N。通過吊架可以看出#3導管受力要比#1導管大。與汽缸西側翹起現象吻合，#2、#4高壓導氣管通過觀察分析因管路長，多處彎管彈性大對汽缸的牽拉作用較小，暫不考慮膨脹對高壓缸影響。高導管法蘭拆除前后冷段管道測量數據：（單位mm）

通過分析可知：高壓缸上缸#1、#3高導管法蘭拆除后高壓缸貓爪間隙無明顯變化，與高導管相連的冷段管道標高變化不大。兩側高導管解開后自然下落。通過此試驗可判斷上缸#1、#3高導管對汽缸的影響不大。

（2） 冷段管道及高壓缸檢查情況

通過對高壓缸貓爪及冷段管道進行了跟蹤測量（選取同一參考位置測量）。對停機狀態吊架標高數據與設計值進行了比對分析，冷段管道布置其中7號吊架為剛性滑動支架，為汽機側冷段管道死點。彈簧吊架位置標高數據如下：單位（毫米）

通過設計標高可以得出冷段管道基本是一水平直線，但從現場冷態測量數據分析，#1-#6吊架的冷態實際標高值比設計值依次降低成為一條斜線。因汽缸通過兩根高壓排汽管道與整根冷段管道連接為一整體，由于#7剛性支架安裝位置低于設計標高（經水準儀測量低約90mm），而冷段配管正確無誤，#3-#7吊架標高的下沉，導致高壓缸至#7支架部分冷段管道出現以高壓缸右側（爐側）貓爪為支點的杠桿模式的工作狀況（以右側貓爪為支撐點，鍋爐側冷段管道下壓），導致冷段管道對高壓缸左側接口產生一個較大的力，繼而頂起高壓缸，使其左側貓爪脫空，出現高壓缸翻轉情況。如圖1、圖2 示意， 高壓缸左側貓爪翹起（翻轉）情況原因分析如下：

通過利用行車提升高壓缸四個貓爪檢查其受力情況，發現爐側兩個貓爪受力遠大于機側兩個貓爪受力也證實上述判斷。見下示意圖3高壓缸負荷分配測量數據：

綜合對高導管和冷段管道的試驗比較分析可得出高壓缸左側貓爪翹起原因為冷段管道#7剛性支架安裝位置低于設計標高。

2.2 高壓缸貓爪翹起處理方案

通過調整支吊架標高的方法調整高壓缸貓爪受力情況，具體執行方案如下：

（1）拆除冷段去小機、冷段去輔汽、冷段去二抽管道保溫，并將冷段去輔汽、冷段去二抽管道、冷段去小機管道割口，使冷段管道不受其他管道影響。

（2）調整#7支吊架標高，做高壓缸貓爪負荷分配，并做好數據記錄。

（3）以高壓缸負荷分配作為依據，擬將#7吊架的標高抬高90mm（恢復到設計標高），通過不斷調整，直至高壓缸貓爪負荷分配合格。

（4）高壓缸負荷分配合格后，正式固定#7吊架。

（5）核對調整冷段管道汽機側#1-#6支吊架的彈簧載荷至冷態設計位置。

（6）核對調整冷段管道鍋爐側#8-#14、#15-#17、#25-#27吊架的彈簧載荷至冷態設計位置。

支吊架調整完成后，將割除的冷段去輔汽、冷段去二抽管道、冷段去小機管道在無應力下對口恢復焊接。

（7）#7吊架底部鋼梁進行加固處理。

支吊架調整完后，對#7吊架下方的調整鋼板、不銹鋼鏡面板、墊鐵與鋼梁進行焊接固定，#7吊架與不銹鋼鏡面板進行焊接固定。

2.3 高壓缸貓爪翹起消缺結果

經過對#7吊架標高的調整與汽缸貓爪負荷分配試驗相結合，證明#7吊架抬升對貓爪的受力情況有顯著調整作用。經多次調整試驗，最后#7吊架在原標高的基礎上抬升90mm。對應#1-6吊架標高分別調整為#1下降6mm，#3抬升5mm，#4抬升38mm，#5抬升52mm，#6抬升70mm。測量高壓缸全實缸負荷分配（貓爪垂弧測量）數值為：高壓外缸前部左側1.0mm，右側0.99mm，差值0.01mm;高壓外缸后部左側2.16mm，右側2.17mm，差值0.01mm。差值均小于0.07mm符合標準。高壓缸貓爪負荷分配符合廠家設計要求。

3結束語

采取對#7吊架抬高90mm，恢復到設計標高，#7吊架底部加高墊塊為加工的正式墊塊，吊架臺板底部及墊塊表面均加裝了2mm厚的鏡面不銹鋼板，保證臺板熱態運行中自由滑動。冷段管道共兩個死點，即#7號吊架和#14號吊架，熱態運行時#7號吊架向爐側水平位移113mm，#7吊架加高90mm后，調整#1、#3、#4、#5、#6彈簧吊架至設計值，測量高壓缸全實缸負荷分配符合設計要求。經機組開機運行至機組滿負荷，測量高壓缸貓爪間隙，均0.05mm塞尺不入，汽機側冷段#1-6吊架、鍋爐側#8-#14、#15-#17、#25-#27吊架的彈簧熱態載荷均在設計范圍內、說明冷態、熱態高壓缸貓爪翹起問題消除。

參考文獻

[1] 尹寶聚，李志鵬，王平.1000MW超超臨界機組支吊架問題分析及處理措施[ED/OL].https：//wenku.baidu.com/view/b7a1e2a548649b6648d7c1c708a1284ac85005c8.html，2019-2-11.

作者簡介

秦文學（1962-），男，山東省濟南市人;學歷：碩士，職稱：高級工程師，現就職單位：華電萊州發電有限公司，研究方向：火電廠管理，火電機組熱能動力工程。

曹輝（1969-），男，山東省棗莊市人;職稱：技師，現就職單位：華電萊州發電有限公司，研究方向：汽輪機管理。

耿新博（1992-），男，山東省安丘市人;職稱：助理工程師，工學學士學位，現就職單位：華電萊州發電有限公司，研究方向：汽輪機本體檢修維護。