汽輪機低壓缸泄漏問題的解決辦法

中國電力設備管理協會高級會員、中國電力工業設備管理特級專家 宓正源

輪機的低壓缸由于體積大，剛性差，加上應力釋放，往往會產生變形。個別位置用常規的液壓扳手緊固時反作用力臂的支點不好找，此外反作用力臂造成的側向彎扭矩產生的巨大的摩擦力不但損壞了螺栓的螺牙紋，還消耗了大部分液壓扳手的驅動扭矩，使螺栓無法達到需要的預緊力、不能緊固到位，往往在檢修后的低壓缸中分面留有間隙，導致漏氣，降低了機組的效率，甚至高壓蒸汽在設備運行過程中對中分面法蘭造成吹蝕。

汽輪機低壓缸泄漏問題的解決辦法

中國電力設備管理協會高級會員、中國電力工業設備管理特級專家 宓正源

汽輪機的低壓缸由于體積大，剛性差，加上應力釋放，往往會產生變形。個別位置用常規的液壓扳手緊固時反作用力臂的支點不好找，此外反作用力臂造成的側向彎扭矩產生的巨大的摩擦力不但損壞了螺栓的螺牙紋，還消耗了大部分液壓扳手的驅動扭矩，使螺栓無法達到需要的預緊力、不能緊固到位，往往在檢修后的低壓缸中分面留有間隙，導致漏氣，降低了機組的效率，甚至高壓蒸汽在設備運行過程中對中分面法蘭造成吹蝕。

神華四川能源有限公司江油發電廠300MW機組和華電淄博發電廠5號機低壓外缸以及北侖港電廠3號600MW機組大修時用了一個新技術就解決了這個問題。

這個新技術就是無偏載、無反作用力臂的預緊力控制緊固技術：這種緊固技術通過用一個特殊的三件式結構的CLAMP拉伸螺母（見圖1:由內套筒1,外套筒2和墊圈3組成）代替常規罩帽螺母或六角螺母，而這種特殊的CLAMP螺母其專利的結構設計在緊固過程中自身形成一個完整的力循環，可以無需借助外部的反作用力支點（實物圖見圖2）。

用CLAMP拉伸螺母可以精確控制螺栓的預緊力，由于沒有偏載，不同的螺栓緊固時所克服的摩擦力幾乎一致，相同的施力情況下比傳統的扭矩緊固方式可以得到較大的預緊力，來消除一些低壓缸的間隙，并且不同的螺栓之間預緊力的均勻度精度大幅度提升。

圖1 CLAMP拉伸螺母結構圖

圖2 CLAMP拉伸螺母和驅動機具照片

1 江油發電廠300MW機組低壓缸使用新技術緊固低壓缸螺栓的案例

螺栓規格：M36×4 mm，10.9 級，40顆舊螺栓，中間縮頸直徑30 mm有傷痕。溫度300℃。為了安全，取1.5倍安全系數，螺栓預緊力取300 kn相當于40%屈服強度極限值（以M30來校核）。

采用機具：AVANTI3型機具5部，其中一部備用。泵站2臺，螺母驅動器4個。用CLAMP拉伸螺母代替傳統罩蓋螺母。

低壓缸緊固螺栓過程：

在實施螺栓緊固過程中，每個人孔門用一部機具緊固，四個人孔門同時進行,保持同步。首先施加40%預緊力，由外向里順序對每顆螺栓進行初始預緊，再用70%、100%力緊固，最終再進行一次校核，整個過程相當順利，用時一小時。考慮到螺栓使用年限較長，且中心段直徑略小為M30，最終預緊力即載荷為300kn。

圖3 低壓缸緊固螺栓

圖3 低壓缸緊固螺栓

圖4 安裝完成后測量圖

安裝完成后測量：所有螺栓緊固后，用0.03mm塞尺測量間隙，間隙小于0.03mm，效果很好。

2 華電淄博發電廠5號機低壓外缸安裝的案例

由于存在較為嚴重的缸體形變，黃色區域一直是泄漏點。之前他們也想過很多辦法，包括研缸、加盤根、塞銅條等多種方式，鑒于他們是一個三段式缸體，連接全靠螺栓連接，這四個連接角處的漏氣情況一直沒有解決。

淄博電廠5號機缸體螺栓工況：

（1）螺栓直徑：M42x4.5；原螺母對邊：S36；原螺母形狀：罩帽；螺栓等級及材質：8.8級；螺栓長度：170 mm。

（2）螺栓直徑：M36x4；原螺母對邊：S 27；原螺母形狀：罩帽；螺栓等級及材質：8.8級；螺栓長度：270 mm。

以前用大錘敲擊緊固，一直沒有解決泄漏問題。

負責檢修的電建三公司用CLAMP拉伸螺母緊固后消除了泄漏（見圖5）。

圖5 用CLAMP拉伸螺母緊固

3 北侖港4號機汽輪機A、B低壓缸內缸進汽口、抽汽口安裝的案例

螺栓規格及數量：1-1/2”-8UN (28顆/臺 x2 = 56顆）；M36X3（40顆/臺x 2 = 80顆）共計136顆螺栓。

安裝工具：AVANTI，3型 4部；驅動器：090173S（4副）；液壓泵：JETPRO10.3 2臺 及相關油管。

安裝過程：

第一步，安裝進汽口1-1/2”-8UN 螺栓（如圖6紅色區域內），每臺有28顆，兩邊對稱分布，緊固分三個步驟，先用50%的預緊力由外向內對稱緊固，緊固順序如所標數字順序，再用100%的預緊力緊固，緊固完畢后校驗一遍，確定緊固到位為止。

第二步，安裝抽汽口M36X3螺栓（如圖6綠色區域內），每臺有40顆，四個角點對稱分布，緊固分三個步驟，先用50%的預緊力由外向內對稱緊固，緊固順序為由外側向內側依次緊固，再用100%的預緊力緊固，緊固完畢后校驗一遍，確定緊固到位為止。

圖6 北侖港4號機汽輪機A、B低壓缸內缸進汽口安裝

開始安裝，隊員分兩組，每組兩個人，安裝完畢后，檢修公司人員檢測低壓缸內缸進汽口和兩側抽汽口結合面間隙，最后經電廠技術人員確認：結合面間隙符合緊固要求。

圖7 北侖港4號機汽輪機A、B低壓缸內缸進汽口安裝過程

圖8 進氣口安裝完畢

圖9 抽氣口安裝完畢

CLAMP拉伸螺母可以精確控制螺栓預緊力的大小和偏差，配合使用高質量的密封墊圈，可以解決電廠以下關鍵設備的泄漏問題和縮短檢修工期：

（1）可消除燃氣輪機水平中分面法蘭、垂直中分面法蘭、火電、核電汽機（內、外缸法蘭）的泄漏。可對火電、水電（水輪機對輪）的大直徑螺栓進行冷緊、冷松施工，不但能保證預緊力的值和精度，還因為取消了加熱螺栓的過程，可縮短1～2天檢修工期。這1～2天發電量的價值差不多可抵消購買拉伸螺母的費用。

（2）可消除高壓缸主蒸汽進氣導管和調速導管法蘭、中壓缸再熱汽進導管法蘭、主汽門、調速汽門、高壓旁路閥蓋的泄漏。這些部位通常采用耐高溫的合金鋼雙頭螺栓連接，采用耐高溫合金鋼制作的拉伸螺母代替常規的螺帽后，由于CLAMP拉伸螺母的內套筒和螺栓的細螺牙在緊固時沒有相對位移，螺栓的細螺牙不會受損傷，只要按規定涂抹合格的螺紋潤滑劑及控制好螺紋副之間的間隙，在大修時就可輕松拆下。

而用傳統液壓扳手緊固時，靠近螺母底部的3-4圈螺牙受力最大，尤其是用大錘敲擊的方式緊固調主汽門的合金鋼螺栓后，由于巨大的側向力，有些螺栓的螺牙已經變形損壞。所以，拆卸時再用大錘敲下去，有的螺栓就齊根斷了。需要在斷的螺栓上鉆孔，用火焰切割，取出斷的螺栓后再用絲錐套扣，還要配新的螺栓，過程非常費時、費力又費錢。干過這項工作的人員一定深有體會。

（3）可消除低壓缸導汽管法蘭、低壓內、外缸法蘭（可以解決低壓缸變形引起內部泄漏，降低機組效率的問題）、發電機端蓋、高壓給水泵端蓋、高壓加熱器端蓋及人孔門、高排逆止閥蓋、高壓給水截止閥蓋、調節閥蓋、逆止閥蓋的泄漏。可防止中-低壓、低壓-發電機轉子聯軸節的螺栓以及各種轉動機械地腳螺栓的松動。

（4）高壓抗燃液系統的法蘭泄漏，會污染設備并粘上灰塵，另外也污染車間的空氣，而潤滑油系統法蘭的泄漏可能會引起火災。消除這類泄漏，除了注意螺栓緊固的順序以及預緊力的大小、預緊力的精度以外，還要注意密封墊片以及涂料的質量和選型。可以咨詢密封墊片制造廠家的專業人員，采用正確的緊固方法和選用合適的墊片來解決。