浅析150MW机组高中压内缸变形修正

浅析150MW机组高中压内缸变形修正中国论文网_+l
OQ4v"WF0g
尚海萍
m[WDm"kr!|0（盐城发电有限公司安全技术部 江苏盐城 224000）
"vKY9I
c GJ@%lU0【摘要】汽轮机的汽缸是用来固定通流部分和形成封闭汽室的
G5n*h/LV0SFA0一个静止部件。由于过厚的汽缸壁会产生过大的热应力，大容量机中国论文网vI-}[(E;X"q6@)vJ hB
组均采用多层汽缸结构。盐城发电有限公司的#11 机组是哈尔滨汽
s/~$WBbz)L0轮机有限责任公司生产制造的150MW 凝汽式汽轮机，于2005 年建
9F0]A)} Ym4K?0成投产，高中压缸采用内外双层缸结构。在2012 年的大修中，发
RZ(z$`*n2PX0现机组高中压内缸变形量较大，严重影响了机组效率。本文就以此
,_L Q7T-~y!v0机组为例，简要的分析150MW 机组高中压内缸变形的原因及修正方
/L%D;c/sJM7\ L0法，希望对同类型的机组有借鉴作用。
6]p.cD)orow
e0【关键词】双层缸；变形；水平结合面；车削；研磨中国论文网A1_M'Nr/J
汽缸是汽轮机的外壳，是汽轮机中重量大，形状和受力状态复中国论文网 f+k(QVS
杂的一个部件。它的作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开，以形
+Tak&}P6kd;tB?0成蒸汽热能转换为机械能的封闭汽室，并在其内部支承固定喷觜组、中国论文网5x E+O,sKA%lW@[
隔板套、隔板、汽封等静止部件，其外部连接有进汽、排汽、回热中国论文网,tH1u [.A,B5E]
抽汽及疏水等管道，所以汽缸承受工作时汽缸内外压力、蒸汽流出
ZI$w`4p3];W kd.f J)Z0静叶时对静止部分的反作用力和各种连接管道热状态时对汽缸的作中国论文网8i9imnq3}:C
用力，同时还承受各零件的自重和管道的安装拉力，以及沿汽缸轴
'cw8oJ!S$c@
_x0向、径向温度温度分布不均而引起的热应力。特别是在快速启动、
e,o4u!es,\0停机和工况变化时，将引起很大的温度变化，会在汽缸和法兰中产
6L's Y2Iag$]+q0生很大的热应力和热变形。
4v`PJZ(_ {r4~)C"T0盐城发电有限公司#11 机组是哈尔滨汽轮机厂生产的超高压机
])[#e;|@a0组，型号为：C135/N150-13.24/535/535/0.981，是热电联供机组。中国论文网4[ ttylw1D.W!g2Q
一、#11 汽轮机汽轮机结构介绍中国论文网P NmpaG9w1d4E3f
#11 机汽轮机为超高压、高温机组，高中压缸中，蒸汽的参数中国论文网Q,H`5Oo#P1F.x
较高，所以采用双层缸结构，这样可以将原单层缸承受的巨大蒸汽中国论文网} P"` X
O,m`g i
压力分摊给内外两缸，减少了每层缸内、外壁的压力差和温度差，中国论文网"ua1i'A5W9j$sWL
汽缸壁和法兰可以相应减薄，同时，汽缸水平分面采用窄法兰，螺
+N#}7L9fMa;`!MY0栓靠近缸壁中心线，使法兰厚度志缸壁厚度差别减小，在机组启停中国论文网d%P8?5WbFjbb
及变工况时，其热应力也相应减小，有利于缩短启动时间和快速提中国论文网h7J aL;g"X `,Q
高负荷的适应性。内缸主要承受高温及部分蒸汽压力作用，且其尺中国论文网fp.?It9C,j5P
寸较小，内缸外侧是高压缸排汽压力，压差小，故可做得较薄，所中国论文网 yzD3SG8a
耗用的贵重热金属材料相对减少。而外缸的内外压差比单层汽缸时
K-o!R;A8~?b F0压差又降低了许多，因此，减少了外缸结合面漏汽的可能性，外缸
f[r6d,})l0结合面的严密性能够得到保障。
hWWl6s;L4L2^oM0二、#11 汽轮机高中压内缸变形状况中国论文网 AC;L&i+PS!gT-d
#11 汽轮机在2012 年的机组大修中，发现该机组高中压内缸中国论文网:Y'p LF ?*ORvq
变形量较大，以下是高中压内缸水平结合面的修前间隙值（黑色）中国论文网\#F&@F}z:?xi?#ur
及扬度（红色）：
7coo z/|#v0间隙值单位：mm；扬度单位：mm/m中国论文网0NG$m2~$oBd+\6@
}B/G,L
汽缸水平结合面检修标准：多缸汽轮机高压内外缸结合面间隙，中国论文网]
Wj/|}i
在不加涂料均匀压紧1/3 螺栓时检查0.03mm 塞尺在汽缸内、外侧
#M%c2gW6R!ejpx"A0结合面不得塞入
Iy ar'A._ ]Q4m.Z0从上图可以看到，结合面间隙值最大达到了3mm，为内胀口，
| H~N(Aqff0严重超过了标准值（＜ 0.05mm）。为了进一步了解内缸变形情况，中国论文网%H:Ie\G1Y7q
对缸中各道隔板槽道直径进行了详细测量。测量数据如下：表一：中国论文网@ T ^B|J#`
隔板中国论文网de5[ER)a-W5b
级数
@AH*~i
\9y:z$I0隔板直径
(p3^+h^%WjAU)M0槽道修前直径
d6qi/vv)t0（水平/垂直）
~0M/`P5c.T q)ufS0隔板
q!sqb*z ~nTK0级数
!}9ck,jO\^0\ \0隔板直径
8qC$R9D,K"oZ*T,b0槽道修前直径
K!u7c'Q:]8n%L"_%F0（水平/垂直）中国论文网
j|%b)s7b7\'^ G.Q
2 前φ1056.5 1059.26/1065.93 6 前φ1088.3 1091.16/1097中国论文网s&liNaO%]*o
中φ1100 1102.07/1108.86 中φ1132 1133.57/1139.32
C$o7Zp$\ea kh0后φ1057 1059.31/1066.17 后φ1088 1091.38/1096.81中国论文网Z0r T$i/m
gM-l`8T
3 前φ1064 1066.31/1073.41 7 前φ1225.5 1226.57/1231.51
,n{h/kHL)Q0中φ1108 1108.14/1115.04 中φ1269.5 1268.67/1273.92中国论文网5C aF.h:Jw1sa9|o
后φ1063 1066.32/1073.11 后φ1226.5 1226.47/1231.32
1M%f2u4PUY]u lz04 前φ1069.5 1072.73/1079.53 8 前φ1246.5 1247.77/1252.6
"R:@5bL8}q1oJl+O0中φ1114 1114.69/1121.17 中φ1290 1289.17/1294.92
)|.I*O bq,c7k"b0后φ1069 1072.78/1079.05 后φ1246 1247.79/1252.31
6qLP6Aw05 前φ1079 1081.90/1088.24 9 前φ1253 1256.03/1261.52
:W ]8S,i&\$v]-h6S0中φ1123 1124.25/1130.36 中φ1297.2 1297.89/1303.99
}HwEz:r0后φ1079 1081.93/1087.68 后φ1253 1255.88/1261.70中国论文网T)ZgC:O&i P
从表一中可以看出，变形后的内缸槽道直径中，仅有个别几道中国论文网K^)E'M%M1ZqL
槽道水平直径不符合隔板膨胀要求，且数值相差不大。中国论文网8BYSG-bt
三、#11 汽轮机高中压内缸变形原因分析
wHR@ S2Rwh+J"m0汽缸变形导致结合面产生间隙，汽缸结合面有间隙，既不安全
?:X&zc$Z2L%A?0又不经济。而汽缸变形的主原因有：

X.c_:~,xt$Q$T$oU01、汽缸是铸件，大型铸件要经过时效处理，如果时效时间短，中国论文网]*k x6m(AJ
汽缸在铸造过程中产生的内应力未全部消除，已加工好的汽缸在运中国论文网+c1[;}'fL+^&H!E
行中会继续变形。中国论文网S:w9Yk ?Ev
2、汽缸在机械加工的过程中或经修整补焊后所产生的应力，
f8S X @S@]]8p4j$F0没有充分进行回火处理加以消除，致使汽缸尚存较大的残余应力，
:e;gk6{*[0在运行中产生永久充形。
xaYc!F03、在安装或检修过程中，汽缸隔板套及汽封套的膨胀间隙不
K4g@CwQ*j0合适，运行合产生强大原膨力使汽缸变形。
!|U3?V@2]b5}04、运行原因造成汽缸法兰变形。汽轮机运行过程中如果受到中国论文网ak;U NN.W5Lj
快速加热（启动过程中汽缸内壁加热）、急剧冷却（停机降温过快，
~ w|#mwWs.s6md0汽缸内壁受冷）或水冲击及冷汽进缸、汽轮机满水等各种恶劣工况，
"|{k@N `0n3K+b&PB0使热应力值大于材料的屈服强度，使汽缸变形，水平法兰结合面上
:Mh1ie7J"j?0出现间隙。
)S s|VV7|0四、#11 汽轮机高中压内缸变形修正方案中国论文网F%x0O$H(r
1、对高中压内缸上下结合面进行车削处理。（用大型立式车床中国论文网 ~1R!Z$d&EEltA
车削）
#B#UB/e1b.d Zg6Y
v0加工方法：首先以内缸四个挂耳处为基准点，进行架百分表找
6ql|tX?6P,a/g+B0平。并用百分表找出缸面最低点与基准点之间的高度差（上缸为
z*n3_t_I4Rg1Y01.41mm，下缸为1.43mm），根据高度差我们定出车削量，上下缸
1Gh?]]|#I9}0均1.50mm，并分3 次进刀对缸面进行车削，以保证完工后的平整度。
r f8R [f"y02、对高中压内缸进行上下缸合缸，进行手工研磨。中国论文网&v:Zx5NN4ATd"X
加工方法：首先对高中压内上缸进行红丹粉着色，再与下缸体中国论文网LD F @(eoV
合缸，进行对磨，找出缸面高点进行手工打磨，直至上下缸面接触
I4f-k#Y+lYd0面达到95％以上，并用塞尺量出各处间隙小于0.05mm。中国论文网:Tl/b&D)y
3、人工对隔板槽道进行打磨处理，使隔板膨胀间隙符合要求。中国论文网B1L&y U*sX6|n
加工方法：对不符合要求的隔板槽道进行红丹粉着色打磨，直
q;RCbD!n0至隔板膨胀间隙符合要求。中国论文网W5J eEZ
五、变形修正后产生的效益（转下页）中国论文网ny;xLL*jx
（接上页）高中压内缸结合面修前间隙严重超标，最大间隙更
{Cu\]0是达到了3mm，使一部分蒸汽未做功直接排至高中压内外缸之间
M||t!F-_0或直接排入下一级，热量损耗极大。而通过对高中压内缸的变形修
3?{!`J^(D-kT1Z0正，彻底的解决了这一重大缺陷，大大的提高了机组运行的安全效
f:J$t Nv4YM0益与经济效益。中国论文网1XX m
F&pZ,Y(h
六、结论中国论文网BRO5iwQ
汽缸是汽轮机设备的重要组成部分，而高中压内缸所形成的封
{&U CQ:J(E]y3Z5y0闭空间内，蒸汽参数较高，做功能力较强，因此高中压内缸结合面
v2@7F*vl/O0是否严密对机组的安全经济运行有着举足轻重的作用。此次，对盐中国论文网-Yax,l%AZ
城发电有限公司#11 汽轮机高中压内缸变形的成功修正，同时对电中国论文网 Iq }IH],f"a
力行业中其他同类型机组相似问题的解决也有着很好的借鉴作用。
F:w,`Y#e!_H`;^/T0当然，由于在一些方面认识仍然有所缺陷，所以在今后工作中一定
0s)HC#EtsU$W4\9U0会继续努力。
.[$AaXW-mK3rT0参考文献
Z"YT*O$Tq'n0[1] 山西省电力工业局编 ，汽轮机设备检修技术， 水利电力中国论文网#Ad(J-Fc(r"v ^X0d
出版社，1985
M#FkQD0[2] 孙奉仲主编， 大型汽轮机运行 ，中国电力出版社，2005中国论文网i5| \6Bt y O.j"`
[3]《C135/N150MW 汽轮机说明书》，2005
!f Ke
wXc0[4] 靳智平主编 ，电厂汽轮机原理及系统 ，中国电力出版社，
t%r{ RV-H
K02005
AO``yc-U0[5]《汽轮机设备检修》高级工，中国电力出版社中国论文网0ew]
x A*zd1~C1U