600MW汽輪機導氣管墊片泄漏原因分析及改進措施

摘 要：文章對600MW超臨界汽輪機高中壓導汽管法蘭漏汽原因進行了分析，提出了消除漏汽的解決方案及改進措施。對有導汽管采用法蘭連接的機組有很好的借鑒意義。由于高壓導氣管墊片承壓較大，泄漏較多，本文重點對高壓導氣管法蘭墊片進行分析。

關鍵詞：汽輪機；高中壓導汽管；法蘭漏汽

1 概述

某電廠使用的600MW超臨界機組CLN600-24.2/566/566，為引進的日本三菱重工技術制造。汽輪機主蒸汽從下部進入位于汽缸兩側兩個固定支承的高壓主汽調節聯合閥，經過4根高壓導汽管進入汽輪機高壓缸，高壓進汽管位于上半兩根、下半兩根，在汽缸上部的兩根導汽管各設置了兩個直徑？覫762mm的法蘭連接，按照進汽順序分別為#1、2高壓導汽管。導氣管法蘭上使用的石墨纏繞密封墊在使用過程中均出現了不同程度的漏汽現象，每次解體檢測均有不同數量的法蘭螺栓硬度嚴重超標不能再次使用，給電廠的安全、穩定、經濟運行帶來了很大的隱患。

2 導汽管法蘭泄漏原因分析

2.1 法蘭結構及尺寸

2.2 榫槽型法蘭的密封原理

2.3 法蘭墊片泄漏的原因

2.3.1 由于螺栓緊力不均，機組經常滑壓變負荷運行導致泄露

機組運行時，隨著溫度和壓力的不斷升高，螺栓本身在高溫下的應力松弛開始釋放，當溫度保持相對穩定后，隨著法蘭內部腔室壓力的進一步升高，法蘭螺栓所承受的拉伸應力逐漸增大，此時初始力矩相對較小的螺栓其所承受的拉伸應力變形和螺栓本身的應力松弛疊加釋放，造成法蘭密封面對該處墊片的壓緊力不足從而造成法蘭泄漏。

但隨著機組負荷降低法蘭腔室內部壓力的降低，螺栓所受拉應力降低，法蘭對墊片的作用力增大，此時法蘭不再泄漏。

該廠#1機組1、2號高壓導氣管就存在這樣的問題，低負荷時導氣管墊片不滴水，高負荷時滴水。

2.3.2 兩法蘭端面不平行造成法蘭螺栓力矩不均勻造成泄漏

在法蘭自由狀態下觀察發現，兩法蘭盤由于所連接管路安裝時，管路布置不當以及經過運行之后，由于金屬管路的熱應力變形等，兩蘭盤出現了不同程度的錯口，特別是下張口。在墊片回裝冷緊螺栓過程中，為消除法蘭錯口，法蘭螺栓需要合理安排預緊順序，由于法蘭本身自重以及管路自身應力等因素的影響，在螺栓緊固過程中，錯口方向螺栓所承受的初始力矩非常明顯（特別是下張口導致的下半部螺栓力矩）。在兩蘭盤對口結束之后，開始加力矩時，原先各部位的螺栓已經存在了很大的力矩偏差，即使最終冷緊力矩相當，熱緊弧長相同，但螺栓所承受的拉伸應力變形已存在相對偏差，仍然會發生泄漏。

2.3.3 第二道硬密封面沒有形成作用

2.3.4 墊片的內徑尺寸過大

榫槽面法蘭用基本型墊片的內徑過大時，墊片內徑處便沒有了約束。當墊片被施加預緊力后，在厚度方向上墊片由4.5mm壓縮至3.3mm。在墊片的內徑處還會產生向內方向的徑向變形，在技術上被稱之為“徑向屈曲”。這種變形是不允許的，是對正常密封形成破壞的。徑向屈曲的存在和持續，造成了墊片的應力松弛，當墊片與法蘭接觸面上的應力降到一定程度時泄露便開始了。

按照計算所得出的數據，墊片在擠壓后，徑向仍存在一定的縫隙，可供墊片徑向屈曲空間。

3 防止泄露的改進措施

3.1 適當縮小墊片內徑

3.2 墊片的內徑方向增加內環，即使用RIR型墊片

為防止“徑向屈曲”現象的發生，推薦所有壓力等級的纏繞式墊片帶內環，為保證足夠的密封面寬度，內環的寬度可適當減少，內環的厚度不應大于3.3mm（常規為3.2mm）。內環內徑尺寸按法蘭的Z（榫槽結構法蘭的凹槽內徑）+0.5或W（榫槽結構法蘭的榫內徑）-0.5設計。實體金屬內環起止壓縮作用，同時填充法蘭孔和墊片內徑之間的環形空間，阻止固體物的堆積，減少工藝流體的湍流，使法蘭面的侵蝕最小化。

3.3 選用耐高溫、強度更高的鋼帶材料

3.4 提高檢修工藝

該部位是高溫高壓部位，應重點對該項工作進行監督管理。

（1）安裝前仔細清理法蘭接觸表面可能存在的雜物等，確保硬密封面的光潔度，必要時可采用研磨的辦法來提高密封面的光潔度。

（2）仔細檢查所用于安裝的墊片尺寸、密封面、以及墊片尺寸，特別是凸臺（榫）高度、凹槽深度，以保證纏繞墊片的壓縮量在1.3mm以上，墊片等不允許做任何預處理措施。

（3）在密封面表面涂抹高溫、高壓密封涂料；防止螺栓咬死，對螺栓、螺帽等涂抹高溫抗咬合涂料潤滑處理，并按規定對每條螺栓進行硬度測量，及時更換不合格螺栓。

（4）螺栓應按規定順序（對角線法）擰緊30%扭矩，同樣方法加扭矩到60%，再加到規定的全部扭矩，最后再按最大扭矩繞圈擰緊1～2周（遍）。

4 結束語

該電廠對高壓導氣管墊片進行改進，并嚴格控制檢修工藝，在#3機組大修、以及#4機組節檢后，效果顯著。至今未出現泄漏情況。

參考文獻

[1]于曉龍.超臨界600MW機組用石墨纏繞式密封墊片結構優化分析.

[2]DL/T439-2006.火力發電廠高溫緊固件技術導則[S].

作者簡介：徐升（1987-），男，漢族，浙江江山人。工學學士，助理工程師，現為浙江大唐烏沙山發電有限責任公司設備部汽機點檢員，主要從事600MW超臨界汽機的設備管理。