低壓缸與凝汽器連接后凝汽器汽側嚴密性試驗

摘 要：在汽輪發電機輔助設備安裝過程中，彈性支撐的凝汽器喉部與低壓缸焊接完成后，在對凝汽器水側及汽側嚴密性試驗時所采用的方法及注意事項進行詳細論證。

關鍵詞：彈性支撐；凝汽器；低壓缸；凝汽器灌水；嚴密性試驗

1 情況簡介

2012年08月撫順某熱電廠在汽輪發電機輔助設備安裝過程中，對其凝汽器汽側進行嚴密性試驗時發現，低壓缸端部汽封頂部徑向通流間隙變小，且變化量較大。將其凝汽器內汽側的試驗用水排出后，端部汽封頂部通流間隙仍然沒有恢復。對此，業主、監理及施工方將其試驗的全過程記錄備案，并邀請專家共同研究解決。

2 概述

2.1 結構特點

2.1.1 汽輪機

本汽輪機為雙缸、雙排汽、雙抽汽、凝汽式汽輪機，汽缸分為高中壓缸和低壓缸兩部分，低壓缸為雙層缸結構，有外缸和內缸。通流部分內裝有左右各六級壓力級是雙流、雙排汽。在高中壓和低壓缸之間經兩根有柔性補償能力的連通管連接。本汽輪機有三個軸承座，中軸承座內裝有中軸承及裝配時需要的假軸承。后軸承座內裝有后軸承和發電機前軸承。三個軸承座均是落地式結構。

低壓外缸座落在后汽缸座架上，低壓外缸和后汽缸座架在靠近調端處設有橫向鍵定位，此橫向鍵與汽機中心平面交點是低壓外缸的死點。（如圖示1）

低壓外缸系鋼板焊接，為運輸、制造上的方便，在軸向分成三段，然后在現場組裝連接，三段除用法蘭螺栓連接外，在調整好中心及定位后在連接法蘭的外壁燒密封焊，以保證汽缸的嚴密性。低壓外缸的兩端軸封處，左右汽封體直接焊接在低壓外缸的端板上。低壓缸與凝汽器的連接是剛性連接，避免運行時不會因真空影響而增加外缸或臺板的承載。

中低壓連通管采用兩組軸向排汽管，設計平衡波紋管，每組管件設計3根軸向壓桿來承受真空推力。安裝過程中需要將其拉緊。每個波紋管有4個軸向拉桿，安裝好后把拉桿拆下，使波紋管能夠自由脹縮。

2.1.2 凝汽器

本機組凝汽器為單背壓、單殼體、對分雙流程、表面式凝汽器（型號N-8300），安裝時呈橫向布置。整臺凝汽器座落在6組彈簧支座上，并通過接頸連接板與低壓缸排汽口焊接。冷卻水為雙進雙出，冷卻面積8300m2，冷卻管材質為TP316L。冷卻管總數為11768根。其中主凝結區10828根，Φ25×0.5mm，L=9063mm的不銹鋼管，安裝在空冷區及頂部圓周段940根Φ25×0.7mm， L=9063mm的不銹鋼管。

2.2 主要部件參數（見表1）

3數據及過程分析

為了確保機組的運行性能，在汽輪機扣蓋、汽輪機基礎二次灌漿、中低壓連通管安裝均已完成后，凝汽器在正式投入試運前，其水側必須進行水壓試驗，汽側進行灌水試驗，真空系統進行氣密性試驗。本臺機組汽側灌水試驗是在水側水壓試驗后進行的，灌水時使用清潔水源，灌水高度達到凝汽器的進汽口以上約300mm處，維持此高度至少兩小時。

此臺凝汽器灌水時，已將水側的水排凈，凝汽器底部臨時支撐經檢查已經安裝牢固。低壓缸臺板四角處均用百分表進行三方位全程監視。汽側灌水至半水狀態時對凝汽器進行檢查，發現低壓缸電端端部汽封徑向通流間隙由原來的0.38mm降為0.20mm，調端端部汽封徑向通流間隙由原來的0.40mm降為0.35mm。低壓缸四角百分表數據除電端前后方向其余變化均勻，均在0.10mm范圍內，電端向后膨脹0.48-0.52mm。發現后汽封間隙變小后，在凝汽器底部相應的位置增加了千斤頂并支百分表進行監視。灌水過程中對凝汽器底部百分表進行定時監視，約為4個小時后灌水高度達到凝汽器的進汽口以上約300mm處。此時低壓缸四角百分表上下方向和左右方向膨脹均勻，均處于0.10-0.20mm的范圍內。在前后方向上，調端向前移動0.10mm以內，電端最終向后移動量約為0.40mm。電端凝汽器底部百分表數據顯示下沉量為0.02mm。此外電端左邊內側后汽缸座架與低壓缸之間出現0.08-0.15mm的間隙，汽輪機扣蓋后和灌水試驗前此處狀態為0.05mm塞尺塞不入。經檢查確認凝汽器外壁無滲漏后，將內部水介質進行排放。在此過程中，對低壓缸端部汽封徑向間隙進行定時監控，數據如圖2所示。經過24小時后，端部汽封通流間隙依然維持在24小時前的狀態。由于汽輪機已經扣蓋完畢，端部汽封間隙測量是參照安裝過程中在端部汽封外缸上半處安裝的定位桿測點進行參照的，為了進一步確認內部的通流間隙情況，采用盤動轉子的方法對通流間隙進行檢查，檢查中發現電端端部汽封處有微小的摩擦異聲。

本次嚴密性試驗共發現以下問題：

3.1 低壓缸端部汽封徑向通流間隙變小，調端由原來的0.40mm變為0.36mm，電端由原來的0.38mm變為0.15mm，并且電端盤動轉子檢查時發現內部有摩擦異聲。

3.2 電端左邊內側后汽缸座架與低壓缸之間出現0.08-0.15mm的間隙。

3.3 凝汽器調端和電端的側板均向電端有一定量的變形膨脹，用兩端拉引線的方法測量，電端變形量約為7.5mm，調端變形量約為3mm。

3.4 經過24及48小時后檢查，汽封徑向通流間隙有所回升，但均未恢復至原始狀態，且電端有異聲。

4 原因分析及處理結果

對本臺汽輪機端部汽封徑向通流間隙變化這一事件，邀請了汽輪機廠專家、設計處、服務處及凝汽器設計處的專家共同來分析。

首先，對現場設備進了確認，主要檢查了以下表2：

4.1 原因分析

4.1.1 汽輪機外缸組合符合設計要求，凝汽器灌水后低壓外缸縱橫向變形的數值在設計允許范圍內。

4.1.2 凝汽器安裝后重量約為200t，汽側滿水時總重量540t。整臺凝汽器座落在6組彈簧支座上，凝汽器為彈性支撐剛性連接，彈簧支撐凝汽器自身的重量，低壓缸座架需要承受凝汽器水側和熱井內水的重量，其它因素包括熱膨脹產生的變形均由彈簧補償。由于受凝汽器底板局部不平和自身撓度等因素的影響，即使預埋墊鐵做到標高一致也不能保證6組彈簧受力均勻。

凝汽器底板監測顯示并沒有下沉，所以可排出臨時支撐的問題。凝汽器電端和調端的側板變形方向均向電端偏移（圖3中x、y），與低壓外缸膨脹方向相同。本次凝汽器灌水試驗是在有硬性支撐的措施下進行的，凝汽器膨脹產生的變形量沒有得到補償，均反應到低壓外缸上。而低壓外缸的死點與凝汽器中心不重合，導致膨脹不對稱，進而造成低壓缸與凝汽器的變形。

除現場檢查的項目外，汽輪機廠家提出在凝汽器喉部施焊前，應保證凝汽器在半水狀態下才能進行焊接。半水狀態就是凝汽器汽側灌一半水，此狀態下的重量相當于凝汽器運行狀態下的重量。但現執行的最新安裝規范與廠家技術說明并沒有提及到此要求，對于半水狀態下焊接要求在舊版的安裝規范中有提及到。對于責任方面的問題，本文章不多進行論述。

4.2 處理結果

考慮現場工期及運行經濟效益等方面，共拿出三套處理方案進行商討。

4.2.1 由于低壓缸通流間隙變小，設想在后汽缸座架與低壓缸之間增加不銹鋼墊片，此方法較為簡潔。但是廠家認為可行性不大，對不銹鋼與碳鋼之間的滑動摩擦效果表示不認可。

4.2.2 在半水狀態下，調整軸瓦高差，將整個軸系下調，以保證通流間隙的完好。此方案需要犧牲油擋安裝定位孔的中心。而且調整有一定難度及風險，由于現在軸系連接已完成，調整過程需要將聯軸器分解，軸系中心需要重新找正，低壓通流間隙變化量并不一致，要想合理調整有難度，并且對油系統軸承箱內的油質產生一定影響。

4.2.3 調整好凝汽器彈簧，拆除凝汽器底部臨時支撐，在半水狀態下揭缸調整通流間隙。需要揭開外缸上半調整端部汽封通流間隙。內缸可由末級通流間隙進行定位調整，此方案難度不大，工作量相對較輕。端部汽封徑向通流間隙需要調整至設計值上限0.45-0.50mm。

在經過72小時后，將其重新全面檢查后，采用了第三種處理方案，將凝汽器彈簧調整完畢，并將臨時支架拆除，將其端部汽封通流間隙處理至設計值上限。臺板間隙最終定格在0.05mm塞尺單側能塞入1/3，長度為30mm的狀態下。

5 結束語

本臺機組經過修正處理后，在機組沖轉時重點檢查了內部是否有摩擦聲音，經確認內部一切正常，凝汽器彈簧以及汽輪機滑銷系統均正常后，最終沖轉一次成功。今后再遇到彈性支撐的凝汽器時，在做類似試驗時候一定要全方面的進行考慮，對其設計理念及加工是否有缺陷等進行推理，經過廠家及技術人員對現場安裝程序和關鍵數據的確認后，再進行試驗。彈性支撐的凝汽器也是今后繼續研究改進的一個課題。

參考文獻

[1]《凝汽器說明書及圖紙》上海電氣電站設備有限公司上海電站輔機廠.

[2]《汽輪機說明書及圖紙》上海電氣電站設備有限公司上海汽輪機廠.

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