設(shè)備密封結(jié)合面微變形處理方法的應(yīng)用

王玉國(guó)

摘? 要：設(shè)備的密封結(jié)合表面會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間增加產(chǎn)生一定量的微變形，這種微變形導(dǎo)致了設(shè)備一定程度的泄露，該文分析了設(shè)備密封結(jié)合表面的原因，接著根據(jù)變形的程度和間隙的大小，綜合運(yùn)用直接刮削、刷涂、噴涂、補(bǔ)焊和補(bǔ)償余量等多種技術(shù)手段，進(jìn)行了綜合考慮，實(shí)現(xiàn)了以最小的成本和最短的時(shí)間獲得最大的效益，處理緊急情況下設(shè)備運(yùn)行的隱患，徹底對(duì)設(shè)備密封結(jié)合表面的問題進(jìn)行了解決，這使得設(shè)備在高效、穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行的基礎(chǔ)上創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：微變形結(jié)合面;安全經(jīng)濟(jì);刮研

中圖分類號(hào)：TK267? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

設(shè)備能源部現(xiàn)在線運(yùn)行汽輪鼓風(fēng)機(jī)4臺(tái)，汽輪發(fā)電機(jī)10臺(tái)（含干熄焦發(fā)電機(jī)），TRT發(fā)電機(jī)4臺(tái)，剛剛投產(chǎn)的燒結(jié)余熱發(fā)電機(jī)一臺(tái)。設(shè)備除剛投產(chǎn)的燒結(jié)余熱發(fā)電機(jī)和2013年投產(chǎn)的2臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組外，其余機(jī)組投產(chǎn)最少5年以上。由于設(shè)備運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，負(fù)荷調(diào)整頻繁，并根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要頻繁啟停等原因，設(shè)備各部件組合存在不同程度的泄漏。為了解決這一問題，經(jīng)過認(rèn)真、細(xì)致的研究討論和實(shí)際實(shí)施效果驗(yàn)證分析，根據(jù)各部變形程度、環(huán)境和條件不同，采用合適的方法對(duì)癥處理。

1 立項(xiàng)背景

該項(xiàng)目自2011年12月5#汽輪發(fā)電機(jī)最初發(fā)現(xiàn)，設(shè)備能源部所屬設(shè)備經(jīng)過多次檢修，由于設(shè)備密封結(jié)合面微變形造成的泄漏問題，經(jīng)過認(rèn)真探討和結(jié)合實(shí)際情況分析研究，制定對(duì)策逐步完善。檢修安裝完成后，通過考慮設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況和運(yùn)行時(shí)間，確定設(shè)備密封結(jié)合面微變形處理措施逐步完善。2014年12月4#發(fā)電機(jī)檢修完成后，一次試車成功，并網(wǎng)發(fā)電至今，缸體中分面泄露情況得以解決。

2 總體思路

2.1 入手方向

汽缸是汽輪機(jī)斷電時(shí)的安全殼。汽輪機(jī)汽缸由高低壓汽缸組成，在高低壓汽缸之間，汽缸的上下半部分與水平聯(lián)鎖裝置相連。前缸采用貓爪結(jié)構(gòu)建立在前軸承座上。前軸承座通過前車架固定在渦輪基礎(chǔ)平臺(tái)上，后軸承座再澆鑄在一起，后缸通過導(dǎo)向板固定在基礎(chǔ)上。由于燃?xì)廨啓C(jī)在一個(gè)比較高的溫度下運(yùn)行，汽缸因高溫而膨脹，但渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子中心保持恒定并彎曲。汽輪機(jī)配有完整的滑銷系統(tǒng)。前后缸設(shè)有水平和垂直導(dǎo)向板，導(dǎo)向板固定在前軸承座上。后汽缸導(dǎo)板固定在底板上。前軸承座和前座椅骨架之間有一個(gè)導(dǎo)向鍵。在熱膨脹過程中，前汽缸通過貓爪沿導(dǎo)向鍵向前推動(dòng)前軸承座，使中心線沒有偏差。2011年11月5日以來(lái)，由于機(jī)組振動(dòng)加劇，振幅已達(dá)到規(guī)定的極限值。前后汽封漏風(fēng)嚴(yán)重，汽缸體中分面有一定程度的漏風(fēng)，機(jī)組被迫停機(jī)檢修。通過測(cè)量機(jī)組各項(xiàng)技術(shù)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)機(jī)組下汽缸有移位現(xiàn)象，缸體與汽封體中分面存在輕微變形，機(jī)組已不能正常運(yùn)行。至2014年12月，4#發(fā)電機(jī)軸封嚴(yán)重漏氣，致使設(shè)備油中帶水，影響設(shè)備的運(yùn)行安全;缸體中分面密封不嚴(yán)泄露，軸瓦經(jīng)揭缸檢查發(fā)現(xiàn)ⅡⅢ瓦損壞嚴(yán)重，給機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)隱患。

設(shè)備檢修過程的主要從以下4個(gè)方面入手。1）根據(jù)設(shè)備的實(shí)際情況確認(rèn)存在的具體問題。2）根據(jù)設(shè)備設(shè)計(jì)、工藝、安裝及檢修對(duì)所產(chǎn)生的問題原因進(jìn)行徹底分析。3）對(duì)所分析的原因根據(jù)輕重程度進(jìn)行確認(rèn)，并制定處理對(duì)策和解決方案。4）將設(shè)備存在問題處理完成后，對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行過程控制，做好跟蹤，認(rèn)真總結(jié)得失，為更好地完成下次檢修提供保障。

2.2 設(shè)備產(chǎn)生形變?cè)?/p>

設(shè)備缸體偏移造成的中分面變形泄露;氣缸涂層質(zhì)量差，有硬雜質(zhì)、砂?；蜩F屑，造成氣缸中分面損傷變形;由于氣缸法蘭螺栓擰緊力不足或未能掌握有效的擰緊方法，在高溫下材料蠕變引起的應(yīng)力松弛引起的可逆微變形（塑性變形）;由于設(shè)備制造過程中回火處理不充分，新機(jī)組投產(chǎn)一段時(shí)間后，殘余鑄造應(yīng)力和后處理應(yīng)力與溫度應(yīng)力相互作用，導(dǎo)致汽缸法蘭結(jié)合面變形和泄漏;安裝、檢修不當(dāng)造成汽缸中分面損傷微變形;運(yùn)行原因造成汽缸法蘭變形[1]。

2.3 主要的處理方法

主要采用方法為直接刮研法和余量補(bǔ)償法處理中分面的微變形產(chǎn)生的泄露，耗時(shí)較短，工作量較小。電焊補(bǔ)焊法和刮研法適用于局部小面積微變形，余量補(bǔ)償法適用于較大面積的微變形。刷涂和噴涂都可以處理，但工作量大，時(shí)間長(zhǎng)，需要外包安排。

3 主要的技術(shù)方案

3.1 方案的主要思路

消除設(shè)備運(yùn)行中可能出現(xiàn)的隱患是設(shè)備密封結(jié)合面微變形處理的主要目的。該項(xiàng)目研究以優(yōu)化設(shè)計(jì)為原則，以這種原則為指導(dǎo)思想，在眾多方案中綜合考慮各種因素，來(lái)找到最佳的方案。

3.2 使用刮研技術(shù)處理

如果氣缸法蘭螺栓未擰緊，則根據(jù)氣缸結(jié)合面顏色檢查并刮除結(jié)合面。這種修復(fù)方法適用于剛性結(jié)構(gòu)、體積小的氣缸，一般用于高壓氣缸。將缸體法蘭表面的所有螺栓從缸體法蘭上擰下，清洗氣缸接頭表面，清除所有毛刺，然后擰緊氣缸，用塞尺測(cè)量法蘭連接面間隙，并將其記錄在氣缸密封性的空白表中。然后抬起上缸，在結(jié)合面上涂一層顏色，將上缸放在下缸上。上下缸可多次推磨，每次推磨20 mm～40 mm。然后取下上缸，而刮傷金屬的厚度及其位置就需要使用塞尺和色標(biāo)了。當(dāng)刮削量大于0.5 mm時(shí)，可用電動(dòng)角磨機(jī)進(jìn)行磨削，當(dāng)刮削量厚度在0.10 mm左右時(shí)，即采用電動(dòng)磨頭及刮刀細(xì)研。當(dāng)使用批量加密機(jī)時(shí)，從著陸點(diǎn)的中間開始為了使拋光均勻，避免產(chǎn)生表面，球面必須用盡可能少的鐵屑打磨，并在不同側(cè)面均勻、平滑地移動(dòng)。繪制中間位置時(shí)，移動(dòng)加密，包括已處理的位置。使用角度加密，加載一條扁線，等待最后一個(gè)加密位置將寬度從0.05減小到-0.06 mm，即認(rèn)為合格。在處理過程中，有必要定期檢查樣品和客廳分布的顏色狀態(tài)，以及掃描均勻地進(jìn)行，使整個(gè)下汽缸的顏色均勻分布。提取需要用砂硫組織，最后用油石加精細(xì)勘探[2]。

如果是中低壓氣缸，由于氣缸面積大，剛性結(jié)構(gòu)小，氣缸法蘭容易發(fā)生彈性變形，因此應(yīng)在擰緊部分法蘭螺栓的情況下進(jìn)行測(cè)量。首先清潔氣缸結(jié)合面，去除所有毛刺，在上氣缸上涂一層顏色，將上氣缸扣放在下氣缸上，然后驅(qū)動(dòng)氣缸定位銷。用塞尺測(cè)量氣缸內(nèi)外間隙，并將測(cè)量結(jié)果記錄在草圖上，然后擰緊氣缸螺栓。擰緊方法如下：軸封處螺栓全部擰緊，然后每隔2個(gè)螺孔擰緊一個(gè)螺栓，采用1.2 m～2 m 扳手。再次測(cè)量汽缸法蘭的間隙，將結(jié)果記錄在氣缸密封性的空白表中，然后松開螺栓，并將上氣缸抬起。比較2次測(cè)量的結(jié)果，確定由于緊固螺栓在接合面上的作用而引起的變化值。最后，根據(jù)測(cè)量結(jié)果和塞尺顏色確定刮削的位置，但此項(xiàng)工作必須重復(fù)多次才能完成。如果筒體結(jié)合面變形較大，則需將上筒體倒置。先用大平尺處理上缸平面，然后以上缸為基準(zhǔn)刮下缸。筒體刮除是一項(xiàng)復(fù)雜而細(xì)致的工作，但它是處理筒體結(jié)合面變形的一種完整可靠的方法。在有工作經(jīng)驗(yàn)的師傅指導(dǎo)下進(jìn)行。如果忽略，氣缸可能會(huì)被刮掉。

3.3 使用刷涂技術(shù)處理

對(duì)于工作溫度較低的低壓缸，采用刷涂技術(shù)處理顯得更好。為了減少刮削和搭接接頭表面的工作量，可以采用刷涂技術(shù)。刷涂技術(shù)應(yīng)用于厚度小于0.30 mm，黏結(jié)性比較強(qiáng)，如果超過0.30 mm，效率就差得多。它以圓筒為陽(yáng)極，涂層工具為陰極，在圓筒結(jié)合面上反復(fù)刷鍍電解液，使電解液中的金屬粘附在圓筒結(jié)合面上。使用刷涂技術(shù)時(shí)，只需要刷涂工具和大量電解質(zhì)。刷涂前，用砂布對(duì)筒體結(jié)合面進(jìn)行打磨，再用凈化活化液對(duì)結(jié)合面涂層進(jìn)行清洗，即按筒體材料選用的刷液進(jìn)行刷涂。刷牙后，研磨相對(duì)簡(jiǎn)單。刷涂工藝的制備和操作簡(jiǎn)單，但涂層不宜太厚，容易脫落[3]。

3.4 采用噴涂消除汽缸密封結(jié)合面微變形

也有許多電廠采用噴霧來(lái)消除汽缸結(jié)合面上的蒸汽泄漏?；鹧鎳娡渴抢醚跻胰不鹧鎸⒔饘俜勰┘訜嶂寥刍蚋咚苄誀顟B(tài)，然后噴涂在處理過的鋼瓶表面的一種噴涂方法。其主要特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，涂層附著力強(qiáng)，噴涂后氣缸溫度僅為70℃～80℃，無(wú)變形，可獲得耐熱、耐磨、耐腐蝕的涂層。工作條件是工件表面應(yīng)無(wú)油脂和氧化物，并具有一定的粗糙度。

3.5 采用電焊補(bǔ)焊的方法處理汽缸密封結(jié)合面微變形

如果通過檢查氣缸扣發(fā)現(xiàn)局部需要修復(fù)，一般采用電焊修復(fù)。高壓軸封的局部變形主要發(fā)生在法蘭面上。1條或2條8 mm～10 mm寬的密封條可以通過補(bǔ)焊進(jìn)行修補(bǔ)，然后測(cè)量和修補(bǔ)鋼板。工作相對(duì)簡(jiǎn)單。高壓缸一般采用ZG20CrMo合金鑄鋼，焊接性能差，但此處補(bǔ)焊只是為了消除變形，所以一般采用冷焊。焊補(bǔ)前，將筒體表面預(yù)熱至150℃左右，然后在室溫下進(jìn)行分段反焊或跳焊。應(yīng)選擇奧氏體電極，如A407和a412，并用石棉布覆蓋，以便在焊接后保溫和緩慢冷卻。冷卻至室溫后，研磨并刮削。

3.6 采用余量補(bǔ)償法處理汽缸密封結(jié)合面微變形

將缸體法蘭表面的所有螺栓從缸體法蘭上擰下來(lái)，清洗氣缸接頭表面，清除所有毛刺，然后擰緊氣缸，用塞尺測(cè)量法蘭連接表面間隙，然后抬起氣缸，在底部涂上一層紅丹粉，將氣缸放在底部氣缸上彎曲。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)和紅丹粉的附著力，補(bǔ)償間隙余量。宣鋼現(xiàn)成熟技術(shù)采用的是使用100目的銅網(wǎng)做為余量補(bǔ)償使用的材料。

4 實(shí)施效果

該項(xiàng)目的實(shí)施顯著縮短了維修時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)設(shè)備密封變形小，徹底解決了設(shè)備泄漏問題，顯著提高了設(shè)備的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，使設(shè)備運(yùn)行良好。本技術(shù)改造還適用于余熱、壓差發(fā)電機(jī)組、汽輪鼓風(fēng)機(jī)機(jī)組等大型機(jī)械設(shè)備的安裝和維護(hù)，并進(jìn)一步延伸到大型電動(dòng)、調(diào)節(jié)閥法蘭墊片上，經(jīng)銅墊片處理。

5 結(jié)語(yǔ)

燃?xì)忮仩t產(chǎn)生的蒸汽可以減少燃料氣體的排放，使空氣質(zhì)量得到了改善，使環(huán)境得到了保護(hù)，同時(shí)，爐內(nèi)廣泛使用燃?xì)夂驼羝矗梢詫?shí)現(xiàn)能源的高效再利用、節(jié)能降耗和環(huán)境的新雙贏。

參考文獻(xiàn)

[1]王世軍，李志濤，韓子銳.基于微凸體連續(xù)變形理論的結(jié)合面切向剛度模型[J]. 西安理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，35（4）：401-410.

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