回轉式空氣預熱器現場安裝要點簡述

趙忠民

（上海電力安裝第二工程有限公司）

0 引言

回轉式空預器主要由冷熱端中間梁、外殼主副支座、轉子、傳熱元件、三向密封、支承軸承組合件、導向軸承座、傳動裝置、冷熱端連接板、外殼和其他附件等組成?；剞D式空預器作為一種蓄熱式高效節(jié)能換熱設備，是鍋爐設備中不可或缺的關鍵部件，在鍋爐機組實際運行過程中回轉式空氣預熱器如果出現事故停運將會直接導致整個鍋爐機組停機。本文以上海外高橋電廠三期工程2×1000MW 超超臨界直流鍋爐8#機組的兩臺2-34-VI（T）-82"（90"）SMRC 型圍帶傳動的回轉式三分倉空氣預熱器為例，對其安裝過程中各個組件預組合、三向（軸向、徑向、環(huán)向）密封間隙控制、圍帶圓度控制等因素進行分析，通過改進安裝工藝并以適宜的預控方案保證回轉式空氣預熱器各項參數及安裝標準符合設計要求，從而確保機組投運后各項運行指標安全可靠，回轉式空氣預熱器在鍋爐機組運行中能夠保持較好的平穩(wěn)運行狀態(tài)，其漏風率、排煙溫度、煙空氣阻力等各項目性能參數合格，鍋爐效率得到保證。

1 工作原理

回轉式空預器是蓄熱式高效節(jié)能換熱設備，其作用是將鍋爐尾部煙道中排出的煙氣中攜帶的熱量，傳導給進入鍋爐前的空氣，并將空氣預熱到一定的溫度。回轉式空氣預熱器熱交換原理是通過連續(xù)轉動的轉子，緩慢地載著傳熱元件旋轉，經過流入預熱器的熱煙氣和冷空氣，而完成熱交換的。傳熱元件從煙氣側的熱煙氣中吸取熱量，通過轉子的轉動，把已加熱傳熱元件中的熱量，不斷地傳遞給空氣側進來的冷空氣，從而加熱空氣。

2 要點分析

在實際運行過程中，回轉式空氣預熱器安全、平穩(wěn)地運行的基本要求：運行過程穩(wěn)定，漏風率不超標，預熱器動靜處結合無異常磨擦、卡澀，上下軸承座不漏油、軸承油溫不超溫，圍帶傳動大齒輪無撞擊聲等。

3 控制要點

3.1 預先組合安裝，確保進度、質量可控

回轉式空氣預熱器作為大型火電機組鍋爐中最大轉動設備，其部件多，結構復雜。加上高空布置，其作業(yè)難度和施工風險相對較高，勢必會影響施工周期和質量管控。為此，設備吊裝前，在機械吊裝許可情況下，部件最大程度采取地面組合，減少高空作業(yè)，以便于回轉式空氣預熱器里程碑安裝節(jié)點得到保證和安裝質量得到控制。

傳動裝置組件、支承軸承組件、導向軸承組件是確保回轉式空氣預熱器轉動的首要組件，供貨商鑒于成本等因素考慮，均以散件形式供貨，對高空作業(yè)帶來不少安全風險和周期影響，同時也不易把控安裝質量。通過預先地面組合，在縮短高空作業(yè)時間的同時有益于其安裝質量的提高。

傳動裝置組件地面組合（見圖1）：該組合件分別由齒輪箱托架、齒輪箱、主馬達、副馬達、空氣馬達、大齒輪等設備構成，設備廠家一般均以散件形式供貨。

圖1 傳動裝置組件地面組合

3.2 三向（軸向、徑向、環(huán)向）密封及靜密封控制

回轉式空氣預熱器漏風率是一個涉及設計、制造、安裝、調試、運行的系統(tǒng)工程，是鍋爐熱效率的一項重要指標。該指標關系到鍋爐運行的經濟性，在各個工況下其風機是否能完全出力。

回轉式空氣預熱器在安裝過程中，動、靜部件之間的配合要求對空預器漏風率有著較大的影響，其中三向（軸向、徑向、環(huán)向）密封間隙的控制尤為重要，而三向密封中對漏風率影響最大的是熱端徑向密封，對回轉式空氣預熱器漏風率有著決定性的影響。

（1）熱端徑向密封間隙控制

熱端徑向密封片在安裝調整時，考慮到轉子在熱態(tài)運行時呈蘑菇狀向下變形，一般安裝成弧線并呈V形，即安裝后密封片內外兩側高，中間低。預熱器發(fā)生變形之后，熱端扇形內側隨著轉子中心軸膨脹向上移動，所以內側間隙幾乎不變，而外側間隙則由于轉子的蘑菇狀下垂而間隙增大，這樣變形后的整個熱端徑向密封片會大致呈直線形狀斜向下，以便于熱端扇形板在漏風控制裝置提升裝置的作用下與熱端徑向密封片貼合，從而達到減少漏風間隙、降低漏風率的目的。

為了滿足熱端徑向密封片安裝達到同一位置要求，安裝時需要有一個安裝基準即安裝直尺，確定直尺標高工作面（內側：中心筒密封片頂面向上6mm；外側：車削后的轉子密封角鋼向上10mm）及位置（平行于轉子徑向隔板）。整個轉子由36 道徑向隔板組成，而每道徑向隔板熱端裝有5 塊密封片拼裝合成“V”形凹弧形狀，間隙調整是在密封直尺下、密封片的內外側以及每兩塊密封片的接頭處填塞塊，如圖2 所示。熱端徑向漏風率的減少不僅僅局限于漏風控制裝置的有效跟蹤，同時對36 組徑向隔板上熱端徑向密封片標高是否一致有著密切的聯系。標高不一致勢必會造成運行過程中熱端扇形板與徑向密封片之間的漏風增大，并產生間斷性的摩擦，從而影響到傳動裝置運行電機出現電流增高波動的現象。

圖2 熱端徑向密封片安裝

為此，只有提高安裝工藝，加強安裝質量，做到安裝后每道徑向隔板上的密封片凹弧均在同一回轉面上，才能更好地控制漏風量。在工藝上，改變了傳統(tǒng)操作方法—間隙塞尺測量，而是采用加工固定式標準塞塊（2mm、9mm、11.5mm、8mm），直接氬弧點焊在槽鋼式直尺下方測量點（見圖2），從而避免了每道徑向隔板上熱端徑向密封片安裝找正測量的繁瑣工作，同時也規(guī)避了每次測量帶來的誤差，不僅在安裝質量上贏得可控，同時也加快了安裝進度。

（2）冷端徑向密封間隙控制

由于轉子在熱態(tài)運行時呈蘑菇狀向下變形，冷端徑向密封片外側會向下變形并靠近冷端扇形板，冷端徑向密封片與冷端徑向密封片之間的間隙會自動減小，因此回轉式空氣預熱器冷端徑向漏風不大，但由于冷端徑向密封片外側向下變形過程中有可能會碰到冷端扇形板，并產生摩擦，從而導致運行中傳動裝置電機運行電流增大和冷端扇形板外側嚴重磨損，因此安裝過程中冷端徑向密封間隙也必須得到有效的控制。冷端徑向密封間隙的控制一般采用冷態(tài)預留熱態(tài)彌補的辦法，即在冷態(tài)安裝調整時，冷端內側間隙為0mm，而外側預留出一定間隙（1000MW 機組為51mm，中間分別由內向外：4.5、12、22、35）；熱態(tài)運行時，內側間隙由0mm 變?yōu)橹味溯S的膨脹值，外側間隙由于轉子的蘑菇狀下垂變?yōu)榻咏?mm，從而起到了有效控制冷端徑向密封的目的。

冷端徑向密封片的安裝方法與熱端是一致的，不同之處，基于冷端扇形板無漏風控制裝置，在轉子運行過程中是處于靜止狀態(tài)，為了更好保證密封效果，選用一道徑向隔板上的冷端徑向密封片作為基準找正三塊扇形板兩側面為統(tǒng)一標高。

（3）旁路密封間隙控制

根據已車削完畢的轉子密封角鋼（或冷端圓弧板）尺寸來確定剛性環(huán)上基準旁路密封角鋼的位置，然后安裝旁路密封片并使上下兩密封片的槽口相互錯開（前面與后面的密封片要錯開一個螺孔），從而堵住槽口且避免泄漏。鑒于旁路密封片周向布置具有較強的可彈性，轉子運行過程中與旁路密封片接觸阻力十分微小，對回轉式空氣預熱器正常運行不具影響。為此，實際安裝時，與密封面的安裝間隙應偏小于設計值，如圖3 所示，熱端徑向旁路密封間隙在設計上縮減1.0mm（即7.5mm），冷端旁路密封間隙在設計上縮減3mm（即48mm），可彌補間隙安裝偏差而引起的漏風。

圖3 冷、熱端旁路密封片安裝

（4）軸向密封間隙控制

預熱器一般都裝有軸向密封裝置，當旁路密封（環(huán)向密封）不良時，軸向密封可以防止氣體通過外殼與轉子之間的環(huán)形通道繞到煙氣側，也就是說，軸向密封起到第二道防線作用。實際上，旁路密封安裝精度不易保證，再加上旁路密封片的磨損，旁路漏風是存在的。當旁路密封所泄漏空氣從冷端進入轉子與外殼之間后，又分為兩個去向，一部分通過軸向密封間隙泄漏到煙氣側，一部分又從另一端匯入到空氣風道中。為了控制軸向漏風量，安裝中每組密封片的工作面應緊貼安裝直尺基準面，從而使每道徑向隔板上的軸向密封片安裝做到整齊劃一。然后選一徑向隔板上的軸向密封片作為基準找正三塊軸向圓弧板冷熱端間隙，同樣，其找正間隙宜小不宜大，如圖4 所示。軸向密封片安裝過程中，設計值（熱端：16mm，冷端：8mm）基于在鍋爐BMCR 工況下，軸向直尺雖保證了各道徑向隔板上的軸向密封片在同一近似垂直面上，但參差不齊仍舊存在。在結構上，軸向密封片外端邊緣處有微量傾角，安裝時其角度順轉子旋轉方向，其耐磨性低于軸向密封圓弧板。轉子熱態(tài)啟動運行時，隨著回轉式空氣預熱器入口煙溫逐步提高，其軸向膨脹間隙由設計值逐步減少，在接近BMCR 工況時，軸向密封片中最突出點逐步與硬度較強的軸向圓弧板產生接觸性摩擦。因軸向密封片安裝在轉子周向最外端，運行中接觸性阻力較小，與軸向圓弧板微量接觸的情況下，不會對運行電機產生影響。在調試過程中，軸向密封片經過微量接觸性摩擦且突出點受到磨損后，各組軸向密封片整齊劃一精度反而提高，從而使運行電流更加穩(wěn)定，漏風系數可控性更強。為此，在實際施工找正中，為了達到上述效果，有意在設計值上縮減0.5mm 左右。

圖4 軸向密封間隙結構圖

（5）靜密封安裝控制

為配合三向密封，在預熱器扇形板側都裝有靜密封，防止運行過程中空氣通過扇形板與冷、熱端梁之間的間隙通道漏到煙氣側。靜密封的一端與冷、熱端梁直接焊接，另一端與扇形板焊接（波紋式靜密封）或不焊接（插板活動式靜密封）。不管是波紋式靜密封結構或插板活動式靜密封結構，均需保證靜密封安裝好后扇形上下都可動（外高橋8#機組回轉式空氣預熱器冷熱端靜密封采用的都是插板活動式靜密封結構）。安裝靜密封時要注意不能將設計要求的活動的地方焊死，在保證物體相對運動不受限制的情況下，部件與部件之間應相互緊貼，把間隙控制在最小，以降低其部件的漏風量。

3.3 傳動裝置安裝質量控制

傳動裝置的安裝質量，與圍帶銷軸圓度和傳動大齒輪嚙合間隙有著不可分割的關系，圍帶銷軸圓度是基礎，直接影響到大齒輪與銷軸嚙合間隙。圍帶銷軸圓度偏大勢必會造成轉子熱態(tài)運行時產生間斷性的撞擊和摩擦聲，直接影響圍帶銷軸和大齒輪的使用壽命，并導致回轉式空氣預熱器電機運行電流呈周期性波動，且波動很大，有可能導致電機跳閘，從而影響到整個鍋爐機組的安全穩(wěn)定運行。為此，只有控制好圍帶銷軸圓度，才能更好保障傳動裝置安裝質量。

回轉式空氣預熱器傳動裝置的從動部件是由36 段圍帶節(jié)拼接而成的圍帶，圍帶安裝要考慮傳動裝置大齒輪標高、軸向密封片定位等諸多因素，從而確定整個轉子圍帶的安裝標高。然后，依據各節(jié)圍帶弧長在外殼板上定位軸向臨時定位板，按編號逐段就位圍帶。從轉子中心筒拉出轉子圍帶安裝半徑尺寸+X距離，定出轉子圍帶的徑向基準靠山，以徑向X值靠山為基準先初找各節(jié)圍帶銷軸準圓度。然后，精找采用架設百分表，如圖5 所示。提高找正精度，每節(jié)段圍帶不少于三個測點，確保圍帶圓度的準確性和完整性。

圖5 圍帶找正安裝

其實，圍帶安裝中尤為重要的并不是圓度找正，而是找正合格后的焊接變形對圓度的影響。焊接過程中，其銷軸徑向圓度偏差和節(jié)距收縮量不易控制，歷來是圍帶安裝中較為棘手的難題，施工安裝中其返工率較高。為此，如何把握圍帶焊接工藝，從而降低焊接變形提高圍帶安裝質量是圍帶安裝根本所在。

4 結束語

總之，隨著科學技術的發(fā)展與安裝工藝的完善，對回轉式空預器安裝過程中的質量需求也在日益增加，需要在總結傳統(tǒng)安裝方法與經驗的同時，探求更合理、更高效的安裝工序和具體工藝。因此，從安裝角度分析回轉式的各個要點以及控制措施，有針對性地進行質量控制和優(yōu)化安裝工藝，以期提高回轉式空預器安裝質量，對安全、可靠、長壽命周期的運行有著重要的意義。