某電廠#1汽輪機通流改造低壓隔板軸向錯位分析

劉春平

（廣東粵電新會發(fā)電有限公司，廣東 江門 529149）

0 引言

某電廠＃1＃2＃3機組是上世紀(jì)八十年代機組，功率為20萬kW機組，＃2＃3機組已進(jìn)行通流改造，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)價值。2014年1月份開始某電廠對#1機組進(jìn)行通流改造，由于產(chǎn)品質(zhì)量問題。在改造過程中發(fā)生了低壓隔板軸向錯位現(xiàn)象，以下內(nèi)容是對錯位的分析。

1 概況

1.1 低壓隔板軸向錯位情況介紹

某電廠#1汽輪機通流改造項目，2014年1月22日在現(xiàn)場試裝檢查過程中，發(fā)現(xiàn)低壓缸31、36、37級隔板無法就位，后經(jīng)多方檢查驗證，檢查結(jié)果為：隔板的外環(huán)與低壓缸的對應(yīng)槽道為間隙配合，標(biāo)準(zhǔn)0.10～0.30mm，實測值為-0.10～0，經(jīng)研究決定，將31、36、37級隔板返廠，對隔板外環(huán)按照現(xiàn)場的實測尺寸重新加工。

2014年2月3日31、36、37級隔板加工完畢，與中壓轉(zhuǎn)子一起運回某電廠。2014年2月4日下半隔板再次試裝時，發(fā)現(xiàn)37級隔板仍然無法放到缸內(nèi)，考慮到低壓缸的投運時間超過20年，隔板槽道可能存在輕微的變形，決定對低壓缸的槽道進(jìn)行打磨處理，以確保隔板能裝入的同時，兼顧隔板外環(huán)處的軸向密封。

2014年2月16日，低壓缸檢修工作進(jìn)行到“隔板中分面嚴(yán)密性檢查”工序，工作內(nèi)容如下：將隔板上下半組合，檢查隔板中分面間隙，標(biāo)準(zhǔn)0.05 mm不入；因為隔板為新件，利用這個機會對隔板的軸向和徑向的其他尺寸進(jìn)行檢查。

檢查過程中發(fā)現(xiàn)低壓缸隔板存在軸向錯位的情況，其中以37級隔板的軸向錯位最為嚴(yán)重，在內(nèi)圈安裝汽封塊的位置錯位約0.90mm。具體檢查數(shù)據(jù)如下：

1）26級上隔板外圈向機尾側(cè)錯位，左邊0.1mm；

2）27級上隔板外圈向機頭側(cè)錯位，右邊0.25mm；

3）28級上隔板內(nèi)圈汽封塊處向機頭側(cè)錯位，左右均為0.10mm；

4）30級上隔板內(nèi)圈汽封塊處向機尾側(cè)錯位，左邊0.55mm，右邊0.25mm；

5）33級上隔板內(nèi)圈汽封塊處向機尾側(cè)錯位，左邊0.25mm；

6）36級上隔板內(nèi)圈汽封塊處向機尾側(cè)錯位，左右均為0.35mm；

7）37級上隔板內(nèi)圈汽封塊處向機頭側(cè)錯位，左邊錯0.90mm，右邊錯1.00mm。

圖1 低壓36、37級隔板軸向錯位情況Fig.1 The dislocation of the 36th and 37th clapboard axial in low pressure cylinder

另外，在組合過程中，還存在如下問題：

1）中分面銷子與銷孔的配合不當(dāng)，部分隔板的銷子無法裝入；

2）部分隔板的密封鍵裝入后，上下半隔板的銷孔存在錯位，以30、37級隔板最為嚴(yán)重；

圖2 中分面固定螺栓Fig.2 The retaining bolt of middle section

3）銷孔的加工質(zhì)量差，達(dá)不到設(shè)計的表面精度。

隔板的銷子和定位鍵圖片如圖3～圖5所示。

圖3 螺栓帶定位銷Fig.3 The Bolt with positioning pin

圖4 上半隔板中分面Fig.4 The middle section of upper half baffle

圖5 下半隔板中分面Fig.5 The middle section of lower half baffle

1.2 部分低壓隔板軸向錯位原因分析及初步結(jié)論

發(fā)現(xiàn)低壓缸7級隔板有軸向錯位后，汽機質(zhì)量組與設(shè)計單位現(xiàn)場工代一起進(jìn)行了仔細(xì)的研究，對隔板的加工工序進(jìn)行了認(rèn)真的梳理和分析，歸納了導(dǎo)致隔板軸向錯位的可能原因如下：

1）隔板的定位銷子與銷孔配合不當(dāng)；

2）隔板中分面軸向密封鍵（帶定位功能）與密封槽道配合不當(dāng)；

3）隔板中分面徑向定位鍵與密封槽道配合不當(dāng)；

4）隔板上下半可能變形。

針對分析出來的原因，采取如下的措施予以逐一排除：

1）更換隔板的定位銷子，將其尺寸加工至比銷孔小1mm；

2）拆除隔板中分面的軸向密封鍵；

3）拆除隔板中分面的徑向定位鍵。

2014年2月17日，按照質(zhì)量組擬定的措施，對上述7級隔板進(jìn)行逐一檢查，低壓隔板26、27、28、30、33在采取上述三項措施后，組合檢查，消除了軸向錯位；36、37級隔板采取上述措施后，軸向錯位情況仍然存在。

針對檢查結(jié)果，為查明錯位的真實原因，決定將36級、37級隔板送外在車床上調(diào)平，做進(jìn)一步的檢查。

圖6 36級隔板檢查情況外圈為隔板與汽缸配合的槽道面，內(nèi)圈為隔板汽封圈Fig.6 The inspection situation of the 36th baffle plate

圖7 37級隔板組合后檢查情況外圈為隔板與汽缸配合的槽道面，內(nèi)圈為隔板汽封圈Fig.7 The inspection situation of the 37th baffle plate after the combination

綜合多日來的檢查情況，汽機質(zhì)量組得出結(jié)論如下：

1）30級隔板的軸向偏差，外圈存在局部高點，大于廠家設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（0.10mm）；內(nèi)圈在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)；

2）37級隔板的軸向偏差，內(nèi)外圈均大于廠家設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（0.10mm）。

3）26、27級隔板軸向錯位的原因為銷子與銷孔配合不當(dāng)，銷孔鉸孔處理，重新配銷；

4）30級隔板軸向錯位的原因為外圈存在局部高點，由廠家人員打磨去除高點處理；

5）28、33級隔板中分面有張口，對研處理后重新配銷處理。

從處理過程來看，26、27、28、30、33級隔板錯位主要是加工精度達(dá)不到設(shè)計要求所致，36、37級隔板錯位主要是變形造成。

由于36、37級隔板存在嚴(yán)重的軸向偏差，不符合DL_5011-1992《電力建設(shè)施工及驗收技術(shù)規(guī)范》(汽輪機機組篇)中的要求，也超出了廠家的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（0.10mm），屬于不合格產(chǎn)品。

2 處理方案及實施情況

2.1 處理方案

2月23日晚22：00，汽機質(zhì)量組組織召開第三次低壓缸隔板軸向錯位專題會議。

與會之前，按照大修總指揮的要求，設(shè)計單位技術(shù)人員對36、37級隔板的現(xiàn)狀進(jìn)行了評估，并就機組投運后的情況進(jìn)行了縝密的測算，制訂了三套方案和對應(yīng)的安全性評估供參考：

方案1：在目前狀況下，對隔板內(nèi)環(huán)密封鍵進(jìn)行修配（通過一邊磨削，另一邊補焊的方法改成臺階鍵），同時重新檢測中分面間隙，在滿足裝配間隙的前提下保證隔板上下半能夠順利合裝。

安全性評估：

37級是低壓末級隔板，在通流改造設(shè)計時隔板與轉(zhuǎn)子之間軸向間隙比原機組有適當(dāng)程度的增大，原機組低壓隔板汽封正脹差間隙為8mm，負(fù)脹差間隙為6.7mm，改造后的低壓隔板正脹差間隙為10.2mm，負(fù)脹差間隙為7.5mm。所以即使末級隔板內(nèi)環(huán)存在約0.75mm的軸向錯位，但軸向間隙仍舊不小于改造前軸向間隙，可以保證機組的安全運行。

根據(jù)計算，機組運行時，隔板前后最大壓差只有0.003 MPa，隔板的最大應(yīng)力為7.74 MPa（在葉根處），最大撓度為0.09 mm。而隔板體許用的應(yīng)力為230 MPa，靜葉許用的應(yīng)力為440 MPa，因此，隔板運行狀態(tài)下所受的力對隔板影響很小。但是隔板處于運行狀態(tài)時是上下半連接在一起，外環(huán)受汽缸槽道限制，隔板內(nèi)環(huán)上下半受密封鍵限制，此狀態(tài)甚至比隔板加工狀態(tài)時的受力狀況還要好，因此，即便隔板存在一定的殘余應(yīng)力，在運行時也不會產(chǎn)生過大的變形。

優(yōu)點：加工量少，修復(fù)難度較小，耗時短，易保證工期。而且不會對隔板本身造成大的改變，可快速解決隔板目前存在的問題。

缺點：內(nèi)環(huán)處仍存在變形錯位，造成隔板上下半汽封齒錯位1mm。

方案2：裝入密封鍵，以內(nèi)環(huán)為定位基準(zhǔn)，重新鉸孔并裝入定位螺栓，再將隔板外環(huán)凸肩的密封面和非密封面加工齊平。加工齊平后，密封面堆焊2 mm，非密封面堆焊矮釘，最后再以內(nèi)環(huán)為定位基準(zhǔn)加工密封面和非密封面到需要的尺寸。

優(yōu)點：處理后隔板內(nèi)環(huán)錯位基本消除，能滿足調(diào)好的通流間隙要求。

缺點：1）需要大型加工設(shè)備和熟練的技術(shù)工人，并且加工工期長：在本地加工，需要7天，加工風(fēng)險較大；返廠加工，需10天時間。2）焊接會產(chǎn)生較大的變形和應(yīng)力，相當(dāng)于人為的增加了殘余內(nèi)應(yīng)力，可能會加重隔板的變形。

方案3：在方案1的基礎(chǔ)上，對隔板內(nèi)環(huán)進(jìn)出汽側(cè)進(jìn)行加工，消除軸向錯位。

優(yōu)點：1）能夠在外觀上消除隔板內(nèi)環(huán)軸向錯位；2）工作量較小，能夠滿足工期。

缺點：隔板汽封槽的軸向間隙仍然存在，造成隔板汽封齒錯位。

經(jīng)汽機質(zhì)量組綜合評估，最終決定處理方案如下：

（1）三套方案對比，方案1可執(zhí)行性最強，現(xiàn)場按照該方案執(zhí)行，但設(shè)計單位必須提供書面的安全承諾，對上述隔板在運行壽命期間的安全性負(fù)全責(zé)。

（2）36、37級隔板屬于不合格產(chǎn)品，但短期內(nèi)設(shè)計單位公司無法提供新隔板用來更換，受1號機組A級檢修工期限制，我廠只能臨時同意繼續(xù)使用，設(shè)計單位公司需重新提供合格的36、37級新隔板。

2.2 現(xiàn)場實施情況

（1）2月24日，26、27、28、33級隔板通過修磨光滑密封鍵、銷孔的方法，消除了軸向錯位的情況。

（2）2月26日，36、37級隔板則通過一邊磨削、另一邊補焊的方法，將密封鍵分別改成0.15、0.75mm的臺階鍵處理好。

（3）3月3日設(shè)計單位正式向某電廠出具了26、27、28、30、33、36、37級隔板安全保證的書面承諾。

3 結(jié)論

現(xiàn)場按照方案1的執(zhí)行，最終徹底解決了某電廠#2汽輪機通流改造低壓隔板軸向錯位問題。順利的完成了汽輪機通流改造任務(wù)。

[1]沙角A電廠.【200MW汽輪機檢修規(guī)程】[S].2007-07.

[2]DL5190.3-2012.電力建設(shè)施工技術(shù)規(guī)范_第3部分：汽輪發(fā)電機組[S].

[3]電力行業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心.汽輪機本體檢修[M].2版.北京：中國電力出版社，2014-02.