上汽1 000 MW汽轮机组缸涨问题分析与解决措施

孙海荣

上海上电漕泾发电有限公司

上汽1 000 MW汽轮机组缸涨问题分析与解决措施

孙海荣

上海上电漕泾发电有限公司

上电漕泾发电有限公司的超超临界1 000 MW汽轮发电机组在投运后的几年中发现缸涨值在慢慢变小，为了提高机组安全经济运行，切实排除安全隐患，通过对机组滑销系统、推拉装置等检修中出现的问题进行了分析。论证了影响汽缸膨胀的因素，解决了汽缸膨胀不畅的问题。

滑销系统；缸胀；推拉装置

国电投上电漕泾发电有限公司的超超临界1000 MW汽轮发电机组是国内目前最大容量的火电机组。其中1号机组自2010年12月投运。至2015年8月在机组运行的几年中发现缸涨值在慢慢变小，由最初的向电机侧15 mm变化至11 mm左右。为了更好的提高机组安全经济运行，切实排除安全隐患，本文在对机组滑销系统、推拉装置等检修中出现的问题进行了分析。论证了影响汽缸膨胀的因素，解决了汽缸膨胀不畅的问题。

1 机组滑销、推拉系统简介

1.1 机组滑销系统的作用

汽轮机各部件在启动加热和停机冷却过程中必然会产生膨胀或收缩，如果这些部件得不到自由膨胀或收缩，不仅在这些部件内部产生很大的热应力，而且还会改变动、静部件之间的对中状态和轴向间隙，严重时会引起动静部件碰磨，酿成更为严重的机组强烈振动。因此，汽轮机必须设置滑销系统，合理地组织各部件的膨胀方向，避免破坏正常的动、静对中状态和间隙。滑销系统设计的主要任务是：保证汽轮机在启动加热和停机冷却时，其动、静部件能沿着设定的方向顺畅地膨胀与收缩。滑销系统如图1所示。

上汽1 000 MW机组的2号轴承座位于高压缸和中压缸之间，是整台机组滑销系统的死点。在2号轴承座内装有径向推力联合轴承。因此，整个轴系是以此为死点向两头膨胀；而高压缸和中压缸的猫爪横销在2号轴承座处也是固定的。因此，高压外缸受热后也是以2号轴承座为死点向机头方向膨胀。而中压外缸与二只低压内缸向电端膨胀。因此，这样的滑销系统在运行中通流部分动静之间的差胀比较小，有利于机组快速启动及变负荷适应能力。

1.2 机组滑销系统的构成

（1）汽轮机由汽缸导向装置轴向和径向固定

汽轮机的高压、中压缸汽缸径向导向（中心导向）是由对中键来径向定位的（立销）。对中键装于轴承座、底板或者汽缸猫爪中的导向螺栓中。如图2所示。

图1 1000MW汽轮机组滑销系统示意

（2）高压、中压缸的轴向导向

高压、中压缸的轴向导向由多个零件组成的配合键，包含了滑块、金属板（适配件）和键本体。如图3所示。

（3）低压缸中心导向

位于低压外缸与内缸间通过低压缸的几个轴承座基础与低压内缸相连，保证低压内缸与转子中心一致。如图4所示。

（4）汽缸猫爪滑销

高压、中压缸猫爪与低压内缸猫爪都设有滑块，如图5所示。

1.3 推拉装置的作用

上汽1 000 MW汽轮机组汽缸向电机侧的热膨胀主要由推拉装置来进行传递，中压外缸通过推杆与1号低压缸内缸相连接（见图6）。

图2 高压、中压缸径向导向装配示意图

图3 高压、中压轴向导向装配示意图

图4 低压缸中心导向装置

图5 猫爪滑块示意图

低压内、外缸之间采用柔性连接，进汽口处采用一组波形管，外缸与低压轴封亦采用波形管连接，使外缸和内缸的膨胀或收缩相互不产生影响。整个低压内缸通过猫爪（见图7）搁在从轴承座两侧伸出的猫爪座上，并通过推拉杆与前、后中压缸或低压内缸相连。推垃杆传递中压外缸和低压内缸的轴向膨胀或收缩。

根据以上滑销系统的设计原理，检查分析的主攻方向应为汽缸的猫爪滑销，汽缸立销、推拉装置等的检查。

图6 中压-低压1号缸推拉装置

2 缸涨问题的原因分析查找

由于1号机组的差胀指示器在低压2号缸的后端，也就是汽缸向电机侧的膨胀变小，所以本次检查主要是从中压缸、低压1、2号缸向电机侧的膨胀找问题。

（1）滑销有毛刺，锈蚀、变形造成汽缸滑动受阻

中压缸的立销与中压外缸相连，承受温度较高，且由于立销与销槽的配合间隙要求在0.02 mm以下，在长期负荷大变化运行状态下及开停机时很容易发生拉毛卡涩现象。

由于中压缸立销配合间隙过小，且所在位置开档较小，对拔出立销增加了很大难度。检修前期在立销处喷大量松锈剂，待温度慢慢至常温后。利用碰缸时顶汽缸的位置一端装了50 t的液压千斤顶，另一端架百分表监视，水平方向进行慢慢顶压。汽缸朝炉侧顶足后，窗侧立销松动，然后就可以拔出。炉侧立销可以将汽缸顶回窗侧后拔出。

拔出立销检查后中压调端炉侧立销一侧有一张0.15 mm的不锈钢片，估计是安装或检修时间隙偏大后加垫的。虽然本次检查中未发现立销有拉毛卡涩现象，但是夹垫不锈钢片的不规范工艺在以后的检修中应该引起重视。

图7 低压内缸猫爪

（2）猫爪滑销卡涩

高中压缸的猫爪滑销设计为滑动面是带有石墨粒的自润滑滑块，低压缸则没有自润滑作用的铜质滑块。检修中将各汽缸猫爪用千斤顶抬高逐一取出滑块检查，其中中压缸猫爪滑块一侧发现滑动面装反的，应该是向上为有石墨粒的，但是拆出来时石墨粒向下。另一侧滑动面接触痕迹不均匀。原因可能是汽缸负荷分配不是很均匀，猫爪承力不好。在碰缸结束后重新做负荷分配。两个低压缸的猫爪滑块检查没有机械损伤，无变形。但是部分滑块有修磨痕迹，应该是前几次检修中对接触面进行过修拂。本次检修低压内缸碰缸结束后也重新做负荷分配。

（3）汽缸轴向移动试验

机组轴系在各联轴器拆开后，将两低压转子调出，做汽缸的轴向移动试验，主要是验证两个低压内缸在向电机侧移动时是否有管道牵扯住。低压内缸下半分别设有5抽到8抽抽汽口到低压加热器，这些抽汽口设计上都有膨胀节，但是如果安装时对口不好造成管道憋劲也有可能。因此决定做移动试验。在低压缸中心导向处分别用100t的液压千斤顶向电机侧顶压，在内缸两侧架百分表监视。两个低压内缸都能向电机侧移动20mm。液压千斤顶在受力过程中并无受阻卡涩，管道也无异声发出。因此可以判定两个低压内缸可以正常向电机侧热胀。

（4）对推拉装置进行试验

由于中压缸的向电机侧膨胀通过推拉杆向1号低压内缸传递，然后加上低压1号内缸本身的热胀量再通过两个低压缸之间的推拉杆向低压2号缸传递，最后缸胀指示器接受的是一个中压缸加两个低压内缸的累计热胀量。如果上述低压内缸单独位移没有问题，那么3个汽缸通过推拉装置传递热胀的过程中是否有问题，因此必须在碰缸结束连接好推拉杆后进行试验。

1）向电机侧的试验

具体过程为在低压缸碰缸结束后，连接好推拉装置。在猫爪轴向定位的位置用内径千分尺或内径量表测出原始间距，以便在试验结束后恢复时作为汽缸K值的参考值。分别在1号内缸的中心导向杆处（调端、电端）、低压缸间的推拉杆、低压2号缸的中心导向杆架八个百分表，分别监视各自的位移量变化。然后在低压1号缸的调端中心导向处用200 t的液压千斤顶向电机侧顶1号内缸，试验的位移量为5 mm，最后记录数据可以看到低压1号传递到低压2号内缸，5 mm的位移量到2号内缸实际有0.60 mm的差值。见图8。

2）向调阀端的试验

试验前提条件同上，百分表位置一样，将液压千斤顶移到低压2号缸的电机侧中心导向处，将二号内缸向调阀端顶，移动量也为5 mm，观察记录数据发现两个缸的位移差为0.33 mm。见图9。

3）推拉杆试验位移差值的原因分析

图8 推拉杆向电机侧试验百分表位置及记录数据

图9 推拉杆向调阀侧试验百分表位置及记录数据

原因1 由于试验中用的是液压千斤顶，而且两个低压内缸的自重超过百吨，因此放千斤顶一侧的百分表测量数值可能有一小部分的变形量；原因2 推拉杆的并帽螺栓的垫片可能中间有间隙，可参见设计图纸中件号208的螺帽垫片。垫片在紧固后未能完全靠在平面上，而是外圈与凸肩碰死，实际平面大部分与凹台有间隙。此种垫片可能在安装时未用制造厂提供的垫片。见图10。根据设计图号更换垫片重新紧固。

图10 推拉杆设计图

3 效果与建议

（1）效果

机组启动后，汽缸向电机侧最大膨胀量为16.10 mm。已经达到机组安装后的起始值。而且在机组启动过程中振动值均在标准范围内，缸胀在机组汽温汽压变化时变化均匀，没有突变值发生。说明滑销系统工作是正常的，此次检查基本达到了预想效果。

（2）建议

因为制造厂的设计缸胀值在20 mm左右，虽然未有严格的标准，每台机组会有差别，但在本次检修结束后还是要注意观察缸胀值得变化。根据两台机组几次检修在两个低压缸解体后测量通流间隙时发现调侧K值较设计值都有3～4 mm的缩减量，是汽缸部件变形还是低压缸未能冷缩回原位需要以后继续分析。

Problem Analysis and Countermeasures of SAIC 1 000 MW Steam Turbine Cylinder Expansion

Sun Hairong
Shanghai Caohejing Power Generation Co.,Ltd

Shanghai caohejing power generation co.,ltd’s ultra critical 1 000 MW steam turbine has been operating for years, whose cylinder expansion value is becoming smaller. To improve unit safe and economic operation and eliminate security risks effectively, it concludes that some causes have impact on cylinder expansion and solves uneven cylinder expansion through unit centering support system and push-and-pull device problems are analyzed during operation and maintenance.

Centering Support System, Cylinder Expansion, Push-and-Pull Device

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.01.009