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汽轮机汽缸变形量测量技术分析论文
摘要：大型火力发电厂汽轮机组的热效率（尤其是各个缸的热效率）高低，对机组的安全生产、经济运行和安全文明生产所起的作用是决定性的，直接关系到发电厂的经济效益和机组的安全运行。对此，各个电厂对机组的大修尤为重视，对汽轮机检修的质量控制要求很高，尤其是在汽轮机检修中对通汽部分间隙的调整要更加谨慎，通流间隙调整的好坏决定了检修质量，提高了运行效率。
关键词：汽轮机；变形量测量技术；洼窝变形
由于结构原因、制造原因、热应力原因，机组运行后汽缸存在很大的变形，机组大修时，首先要对变形量进行测量和分析，根据分析结果来判断汽封碰摩的原因，在检修时缩小并修正间隙。洼窝变形量技术是通过积累大量整机改造工作的经验，我们注意到国内机组普遍存在汽缸变形以及隔板变形，由此导致机组全缸与半缸状态隔板洼窝中心不同，这不但影响了机组检修时汽封间隙调整工作的效率，而且影响了运行时隔板静叶栅与转子动叶栅的同心度，影响蒸汽流动，降低了机组热效率。针对这一现状，我们开发了隔板洼窝变形测量仪，现已成功运用到上百家电厂中，取得了显著的效果。测量出半缸状态相对于全实缸的洼窝变化量，是我们真实调整汽封间隙最关键的环节，真实地掌握变形量，才能优化调整汽封间隙。测量高压进汽平衡环套体的解体洼窝、套体椭圆度，再测量安装汽封后的汽封椭圆度，结合上次大修的间隙标准，确定转子在运行后最大的椭圆轨迹，是我们判断最大挠度处到底按照多大的间隙安装和优化汽封间隙的依据。
1洼窝变形量的测量
该工作一般在扣空缸测结合面间隙后进行，若结合面存在较大张口，需要进行修理时，则需要在修理之后再测量洼窝变形量。在大修机组中，全实缸中心合格后，应进行静止部分的中心静态找正。包含持环、隔板套、隔板、轴封套等部件的中心静态找正。一般情况下是以下半实缸动静中心为准。实际上，运行过的机组高中压、低压外缸变形量很大，在一般情况下，下半实缸的动静洼窝中心与全实缸下的动静洼窝中心差距很大，不考虑全实缸下的动静同心度，往往大修后的机组开机有动静摩擦声，开机到满速不顺利，等摩擦音小了，机组也到了满速，带负荷效率（热耗、汽耗、煤耗）没有提高。为了提高效率，认为：
1）假轴以转子中心合格后的油挡洼窝为准，找中下半实缸动静中心并记录，包含持环、隔板套、隔板、轴封套等。然后开始测量出下半实缸（持环、隔板套、隔板、轴封套等）动静中心并记录。全实缸下的动静洼窝中心与半实缸下的动静洼窝中心有差距。在大修过程中，要把全实缸下的实际动静洼窝中心修正到半实缸动静洼窝中心中。再在全实缸上调整汽封间隙，汽封间隙调整合格后，开机就一定顺利，没有动静摩擦声，带负荷效率会大大提高（汽轮机安装、大修），实际上就是调整全实缸下动静中心的过程。特别是运行过的机组。设备金属材料经过长时间应力失效，已经定型。
2）高中、低压外缸是不可调整的，所以大修机组更应该实实在在地考虑全实缸下的动静中心。
2洼窝变形测量仪探头布置
测量前应在每个洼窝的测量点（测量3点，即左a、右b和下部c）上做好标记，以便每一次都在同一个位置上进行测量，以提高测量的准确性。扣上半持环隔板、内缸，复测自然状态下汽缸平面间隙。如果是首次检修，建议在拧紧螺栓前在这个状态下再测量一次各部位洼窝中心，（仍旧测量下三点）我们都知道在半缸状态下，汽缸的刚度要比全缸低。尤其是合缸机其刚度较差，在上半持环、内层缸吊入后，在其上半部件重量的作用下，汽缸将向下变形。这个数字应当是一个衡量，测量结果对于以后的检修一直可以借鉴。根据平面间隙分布情况紧1/3螺栓，螺栓拧紧后法兰平面的最大间隙应小于。如间隙超标应拧紧全部螺栓；如拧紧全部螺栓后间隙仍超标热紧螺栓，直至法兰平面的最大间隙应小于。（个别边缘紧不掉例外）测量持环、内层缸在紧螺栓后的洼窝中心。在进行内缸测量的时候，我们要求测量技术以及测量要求完全与外缸的测量一致。当我们将内外缸扣好以后，我们就通过上测量点、下测量点、左测量点以及右测量点进行洼窝中心的测量。在这测量过程中，我们要根据内缸以及外缸测量的中心变化进行分析。通常情况下，内缸以及外缸的中心变化是由于张口法兰以及螺栓紧固件问题造成的。因此我们在进行处理的时候，要对螺栓紧固件的刚度以及垂直度进行检查，因为一旦螺栓紧固件出现了强度以及垂直度问题，就会对内缸以及外缸的支点标高造成影响。通过本次缸体的测量，我们能够从测量结果中分析出：气缸的内外环以及隔板之间的真实中心是洼窝的真实中心位置。同前面的测量操作一样，我们在测量过程中还要将外缸扣上，但是这一过程中我们不能够连接螺栓以及法兰，这样我们就能够通过外缸自身的重力进行持环中心以及内缸中心的变化测量。在气缸开缸之后，我们要对各种中心变化数据进行复核，然后通过复核的结果同上一次的测量数据进行对比，如果2次测量数据变化不大，我们认为气缸的变形较为稳定，如果2次的测量数据变化较大，就说明气缸的中心变化较大，我们需要针对这一变化进行分析，找出中心变化的原因，确保测量结果可靠。对测量结果进行比较，计算出汽缸螺栓拧紧后各汽封漥窝中心的变化量。在开缸状态下，根据实际偏差和变化量对持环、隔板洼窝中心进行调整，使其在合缸后处于与转子同心的位置上。即保证全实缸状态下的洼窝左等于右，上等于下。
考虑到现场的实际情况，有些通流部分内径较小，大部分情况下，上半持环、内缸扣上后，人无法进入，合外缸后只能测量下3点。所以还需分别测量出各持环、内缸在自然状态下和拧紧法兰螺栓后的椭圆度，在计算汽缸螺栓拧紧后各汽封洼窝中心的变化量时，纳入这部分影响。通过准确的变形量测量，能够更好地掌握缸体半缸与全实缸的实际变化情况，能够更准确地掌握汽封调整间隙的数值，保证调整后的汽封间隙更真实可靠，做到汽封间隙的最优化调整。汽轮机在应用的过程中，应用效率对于整个机组的影响非常巨大，直接关系到机组的`正常运行以及产生的经济效益。正是由于这一原因，在机组正常运行的过程中，我们要对汽轮机进行全面的检查，尤其是气缸的变形问题更要给予高度的重视。在进行气缸变形检测的过程中，我们要重点对气缸的间隙进行检查，只有这样才能够有效地检查出气缸的使用效果以及气缸的性能指标，为了有效地降低气缸检查过程中带来的巨大的工作量，我们在正常检查的时候，要尽量的调整气缸的径向间隙，保证气缸间隙达到应用标准。
3结语
通过该项技术的应用，为检修中的汽封间隙调整和阻汽片随缸修刮技术提供了数据上的基础数据，从而达到优化汽轮机通流间隙的最终目的，为提高汽轮机缸效和机组热效率提供了有力的技术保证，从而减小机组的煤耗值，电厂发电成本可靠降低提供了切实可行的解决办法。
参考文献
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汽轮机在不具备启动条件下启动，由于上下缸温差大、大轴存在临时弯曲、汽缸进水、进冷汽，机组强烈振动以及动静间隙小等因素，引起大轴与静止部分摩擦，将会造成大轴弯曲。一般大轴弯曲超过以上时，就不能维持机组运行时的正常振动值，必须进行直轴处理。近年来大轴弯曲事故相当频繁，尤其是200MW及以上中间再热式机组更为突出，粗略估计在20～30多次以上。1985年水电部召开了防止200MW机组大轴弯曲座谈会，对已发生的7台次大轴弯曲事故进行了技术分析。分析表明：7台次大轴弯曲事故均发生在启动过程中，其中5台次是热态启动中发生的；7台次大轴弯曲事故中，大多数在停机或启动中发生了汽缸进水，多数在机组一阶临界转速以下振动大，领导和有关人员执行规程不严，强行升速临界，甚至强行多次启动。7台次大轴弯曲都在高压转子前汽封处。座谈会在分析7台次大轴弯曲事故技术原因的基础上，制定了《关于防止200MW机组大轴弯曲技术措施》（简称《措施》）这项措施对其他容量的机组也可参照执行。通过《措施》的贯彻落实，频繁发生大轴弯曲事故的局面得到一定程度的控制。但由于人员不断变动，新人员对《措施》的掌握程度问题、领导决策问题、设备问题等诸多因素，大轴弯曲事故仍时有发生，迄今未能得到有效控制。例如： 2巺托 ?瓗 （1）1986年某厂一台国产200MW机组在电气系统故障中甩负荷停机后，因电动盘车投不上，手动盘车装置也失灵，被迫采用半小时盘180°。3h后才投上电动盘车，大轴晃度逐渐恢复到原始值。次日机组在热态启动中，采用除氧器汽平衡管蒸汽向轴封送汽，当时真空200mm汞柱，同时用电动主汽门旁路冲转，节流扩容后，主汽温度进一步降低。（当时内缸下缸壁温为370℃）进入轴封的低温蒸汽及进入汽缸的低温蒸汽，使缸壁温度突然下降，上下缸温差增大，引起汽缸变形拱起，轴封套收缩变形，导致轴封与大轴摩擦局部过热弯曲。解体检查大轴高压汽封处弯曲，进行直轴处理后恢复运行。 AC~?娪 ?,蹜街鞫 （2）1987年某厂一台国产200MW机组，小修后启动运行不久。因发电机断水保护误动掉闸，之后经连续几次启动，都因振动大而停机。后解体检查，高压转子高压汽封处弯曲，经检查该机高压缸向B列偏移，前侧偏移1mm多，后侧偏移，原因是前部定位销孔错位多，安装时就未装定位销，导致运行中不均匀受力使汽缸偏移。大修中测量两侧径向间隙时也未发现汽缸偏移。事故前不久一次停机中，转子在90r/min时突然止速，对此也未分析查明原因。以致在断水保护误动停机过程中，高压汽封与大轴在高速状态摩擦，导致大轴弯曲，后经直轴处理，并消除滑销系统缺陷后恢复运行。 灍钰髷,h ? ?戙��筻? （3）1994年某厂一台国产220MW机组，停机后热态启动中，由于轴封供汽门泄漏，在缸温406℃情况下将锅炉305℃蒸汽漏入汽缸，使汽缸、转子受到不均匀冷却，大轴产生临时变形。而启动时，又因晃度表传动杆磨损，一直指示在不变，当第一次在500r/min时2号轴瓦振动超过，最大到才打闸停机，停机后未认真查找分析原因，误认为晃度已达到原始值，且在盘车不足4h（仅2h12min）就二次启动，到1368r/min时3号轴瓦振动，即打闸停机。解体检查高压转子调节级处弯曲，经直轴处理后恢复运行。 do{k8w?
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（4）1995年6月某厂一台200MW机组冷态启动中，高压内缸缸壁温度测点失灵，当转速升到1000r/min时，机组振动突然增大，但现场运行人员跑到集控室去请示汇报，延误了及时停机。停机揭缸检查发现高压内缸疏水管断裂，高压转子大轴弯曲超标，分析认为高压缸在启动中受温差大影响而变形，导致汽封与大轴摩擦造成永久性弯曲，经直轴处理后恢复运行。 騴漹??SJ
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上述事故案例特别是近几年发生的大轴弯曲事故表明，防止大轴弯曲的反事故措施仍未得到认真贯彻落。发生大轴弯曲，将造成机组长时间停运，解体进行直轴，采用加压直轴，需将转子逐步加热到650℃左右才能加压，由于加热过程中易发生故障返工，往往拖长工期，给电厂工作造成被动和麻烦。因此，为防止大轴弯曲事故，应结合设备实际情况，全面认真贯彻或参照执行水电部[1985]电生火字87号和[1985]基火字69号文颁发的《关于防止200MW机组大轴弯曲的技术措施》，把各项措施要求，落实到现场运行规程和运行管理、检修管理、设备管理工作中，并强调以下几点： 呎(檄岠r?
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（1）按照防止大轴弯曲技术措施的要求，组织主要值班人员和厂、车间有关分管运行的领导和专业人员切实掌握各机组技术资料及确切数据，如大轴晃度表测量安装位置、大轴晃度原始值、机组轴系各轴承正常运行和启动过程的原有振动值、通流部分径向、轴向间隙值等等，使指挥者和操作者都做到心中有数。 X�\?挧┹
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（2）根据机组设备情况，落实各项防止汽缸进水的技术措施（下面将具体叙述，这里不展开）。 ?k穠\�
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（3）机组启动前必须检查：①大轴晃度不超过原始值；②高压外缸及中压缸上下缸温差不超过50℃；③高压内缸上下缸温差不超过35℃；④主蒸汽、再热蒸汽温度至少高于汽缸金属50℃（但不应超过额定汽温），蒸汽过热度不低于50℃（滑参数启停时还应保持较高的过热度）；不符合上述条件禁止启动机组。 戨兑?dF敆
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（4）机组冲转前应进行充分盘车（一般连续盘车2～4h，热态启动取大值），若盘车短时间中断时，则应按中断时间的10倍再加4h进行连续盘车方可冲转。 ?戋d妖禯
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（5）启动中在中速以前，轴承振动（特别是1号轴瓦、2号轴瓦）超过时应打闸停机，过临界时振动超过应打闸停机，严禁硬闯临界线速开机。停机后仍应连续盘车4h（中间停盘车时按上述要求增加盘车时间），方可再次启动。 U峗乥\鑓
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（6）启动前供汽封的蒸汽温度应高于汽缸金属温度，并应在送汽前充分进行疏水，防止积水带入汽封引起骤冷。 Z蹞蔷o!暤
e3;?题x （7）启动中若轴承振动、蒸汽参数变化超过规程规定或机内有异常摩擦声、轴封处冒火花，应按规程规定立即停机。 翪猐瘨嚣- M殀F踿痸� （8）停机后应及时投入盘车，若盘车电流增大、摆动或有异常时，应分析原因并采取措施予以消除。若汽封磨擦严重时，可先手动方式定时盘车180°，待摩擦基本消除后再投入连续盘车。因故暂时停止盘车时，应监视大轴弯曲度的变化，当转子热弯曲较大时，应先手动定时盘车180°，待大轴热弯曲基本消失后再连续盘车。 痌?勡骝? 柫諥贷?x? （9）对上下缸温差大（有的机组正常运行中上下缸温差已超过启动条件的标准）的机组，可结合检修改进汽缸保温，采用优质的保温材料（如硅酸铝纤维毡、微孔硅酸钙等）和严格的保温工艺。实践证明效果是显著的。 渎��S覰? ?=矹躰钯# 大轴弯曲事故绝大多数发生在机组启动中，特别是热态启动中，因此对大中型机组的启动，领导（指负责启动的厂、车间领导）一定要持慎重态度，坚持严格按规程规定和技术措施要求启动机组。当启动不顺利时，一定要认真分析查找原因，消除异常后按规定启动，决不可为了赶工期，为了不影响安全考核等等而侥幸闯关，多次强行启动，在这一点上，决策是否再次启动的各级领导人员都应正确对待，不符合启动条件的，决不强行启动。热态启动不顺利的，可待机组温度降低，具备启动条件后再启动，切实防止因决策失误而造成大轴弯曲。
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