某電廠#1汽輪機通流改造低壓隔板軸向錯位分析

劉春平

（廣東粵電新會發電有限公司，廣東 江門 529149）

0 引言

某電廠＃1＃2＃3機組是上世紀八十年代機組，功率為20萬kW機組，＃2＃3機組已進行通流改造，取得了可觀的經濟價值。2014年1月份開始某電廠對#1機組進行通流改造，由于產品質量問題。在改造過程中發生了低壓隔板軸向錯位現象，以下內容是對錯位的分析。

1 概況

1.1 低壓隔板軸向錯位情況介紹

某電廠#1汽輪機通流改造項目，2014年1月22日在現場試裝檢查過程中，發現低壓缸31、36、37級隔板無法就位，后經多方檢查驗證，檢查結果為：隔板的外環與低壓缸的對應槽道為間隙配合，標準0.10～0.30mm，實測值為-0.10～0，經研究決定，將31、36、37級隔板返廠，對隔板外環按照現場的實測尺寸重新加工。

2014年2月3日31、36、37級隔板加工完畢，與中壓轉子一起運回某電廠。2014年2月4日下半隔板再次試裝時，發現37級隔板仍然無法放到缸內，考慮到低壓缸的投運時間超過20年，隔板槽道可能存在輕微的變形，決定對低壓缸的槽道進行打磨處理，以確保隔板能裝入的同時，兼顧隔板外環處的軸向密封。

2014年2月16日，低壓缸檢修工作進行到“隔板中分面嚴密性檢查”工序，工作內容如下：將隔板上下半組合，檢查隔板中分面間隙，標準0.05 mm不入；因為隔板為新件，利用這個機會對隔板的軸向和徑向的其他尺寸進行檢查。

檢查過程中發現低壓缸隔板存在軸向錯位的情況，其中以37級隔板的軸向錯位最為嚴重，在內圈安裝汽封塊的位置錯位約0.90mm。具體檢查數據如下：

1）26級上隔板外圈向機尾側錯位，左邊0.1mm；

2）27級上隔板外圈向機頭側錯位，右邊0.25mm；

3）28級上隔板內圈汽封塊處向機頭側錯位，左右均為0.10mm；

4）30級上隔板內圈汽封塊處向機尾側錯位，左邊0.55mm，右邊0.25mm；

5）33級上隔板內圈汽封塊處向機尾側錯位，左邊0.25mm；

6）36級上隔板內圈汽封塊處向機尾側錯位，左右均為0.35mm；

7）37級上隔板內圈汽封塊處向機頭側錯位，左邊錯0.90mm，右邊錯1.00mm。

圖1 低壓36、37級隔板軸向錯位情況Fig.1 The dislocation of the 36th and 37th clapboard axial in low pressure cylinder

另外，在組合過程中，還存在如下問題：

1）中分面銷子與銷孔的配合不當，部分隔板的銷子無法裝入；

2）部分隔板的密封鍵裝入后，上下半隔板的銷孔存在錯位，以30、37級隔板最為嚴重；

圖2 中分面固定螺栓Fig.2 The retaining bolt of middle section

3）銷孔的加工質量差，達不到設計的表面精度。

隔板的銷子和定位鍵圖片如圖3～圖5所示。

圖3 螺栓帶定位銷Fig.3 The Bolt with positioning pin

圖4 上半隔板中分面Fig.4 The middle section of upper half baffle

圖5 下半隔板中分面Fig.5 The middle section of lower half baffle

1.2 部分低壓隔板軸向錯位原因分析及初步結論

發現低壓缸7級隔板有軸向錯位后，汽機質量組與設計單位現場工代一起進行了仔細的研究，對隔板的加工工序進行了認真的梳理和分析，歸納了導致隔板軸向錯位的可能原因如下：

1）隔板的定位銷子與銷孔配合不當；

2）隔板中分面軸向密封鍵（帶定位功能）與密封槽道配合不當；

3）隔板中分面徑向定位鍵與密封槽道配合不當；

4）隔板上下半可能變形。

針對分析出來的原因，采取如下的措施予以逐一排除：

1）更換隔板的定位銷子，將其尺寸加工至比銷孔小1mm；

2）拆除隔板中分面的軸向密封鍵；

3）拆除隔板中分面的徑向定位鍵。

2014年2月17日，按照質量組擬定的措施，對上述7級隔板進行逐一檢查，低壓隔板26、27、28、30、33在采取上述三項措施后，組合檢查，消除了軸向錯位；36、37級隔板采取上述措施后，軸向錯位情況仍然存在。

針對檢查結果，為查明錯位的真實原因，決定將36級、37級隔板送外在車床上調平，做進一步的檢查。

圖6 36級隔板檢查情況外圈為隔板與汽缸配合的槽道面，內圈為隔板汽封圈Fig.6 The inspection situation of the 36th baffle plate

圖7 37級隔板組合后檢查情況外圈為隔板與汽缸配合的槽道面，內圈為隔板汽封圈Fig.7 The inspection situation of the 37th baffle plate after the combination

綜合多日來的檢查情況，汽機質量組得出結論如下：

1）30級隔板的軸向偏差，外圈存在局部高點，大于廠家設計標準（0.10mm）；內圈在標準內；

2）37級隔板的軸向偏差，內外圈均大于廠家設計標準（0.10mm）。

3）26、27級隔板軸向錯位的原因為銷子與銷孔配合不當，銷孔鉸孔處理，重新配銷；

4）30級隔板軸向錯位的原因為外圈存在局部高點，由廠家人員打磨去除高點處理；

5）28、33級隔板中分面有張口，對研處理后重新配銷處理。

從處理過程來看，26、27、28、30、33級隔板錯位主要是加工精度達不到設計要求所致，36、37級隔板錯位主要是變形造成。

由于36、37級隔板存在嚴重的軸向偏差，不符合DL_5011-1992《電力建設施工及驗收技術規范》(汽輪機機組篇)中的要求，也超出了廠家的設計標準（0.10mm），屬于不合格產品。

2 處理方案及實施情況

2.1 處理方案

2月23日晚22：00，汽機質量組組織召開第三次低壓缸隔板軸向錯位專題會議。

與會之前，按照大修總指揮的要求，設計單位技術人員對36、37級隔板的現狀進行了評估，并就機組投運后的情況進行了縝密的測算，制訂了三套方案和對應的安全性評估供參考：

方案1：在目前狀況下，對隔板內環密封鍵進行修配（通過一邊磨削，另一邊補焊的方法改成臺階鍵），同時重新檢測中分面間隙，在滿足裝配間隙的前提下保證隔板上下半能夠順利合裝。

安全性評估：

37級是低壓末級隔板，在通流改造設計時隔板與轉子之間軸向間隙比原機組有適當程度的增大，原機組低壓隔板汽封正脹差間隙為8mm，負脹差間隙為6.7mm，改造后的低壓隔板正脹差間隙為10.2mm，負脹差間隙為7.5mm。所以即使末級隔板內環存在約0.75mm的軸向錯位，但軸向間隙仍舊不小于改造前軸向間隙，可以保證機組的安全運行。

根據計算，機組運行時，隔板前后最大壓差只有0.003 MPa，隔板的最大應力為7.74 MPa（在葉根處），最大撓度為0.09 mm。而隔板體許用的應力為230 MPa，靜葉許用的應力為440 MPa，因此，隔板運行狀態下所受的力對隔板影響很小。但是隔板處于運行狀態時是上下半連接在一起，外環受汽缸槽道限制，隔板內環上下半受密封鍵限制，此狀態甚至比隔板加工狀態時的受力狀況還要好，因此，即便隔板存在一定的殘余應力，在運行時也不會產生過大的變形。

優點：加工量少，修復難度較小，耗時短，易保證工期。而且不會對隔板本身造成大的改變，可快速解決隔板目前存在的問題。

缺點：內環處仍存在變形錯位，造成隔板上下半汽封齒錯位1mm。

方案2：裝入密封鍵，以內環為定位基準，重新鉸孔并裝入定位螺栓，再將隔板外環凸肩的密封面和非密封面加工齊平。加工齊平后，密封面堆焊2 mm，非密封面堆焊矮釘，最后再以內環為定位基準加工密封面和非密封面到需要的尺寸。

優點：處理后隔板內環錯位基本消除，能滿足調好的通流間隙要求。

缺點：1）需要大型加工設備和熟練的技術工人，并且加工工期長：在本地加工，需要7天，加工風險較大；返廠加工，需10天時間。2）焊接會產生較大的變形和應力，相當于人為的增加了殘余內應力，可能會加重隔板的變形。

方案3：在方案1的基礎上，對隔板內環進出汽側進行加工，消除軸向錯位。

優點：1）能夠在外觀上消除隔板內環軸向錯位；2）工作量較小，能夠滿足工期。

缺點：隔板汽封槽的軸向間隙仍然存在，造成隔板汽封齒錯位。

經汽機質量組綜合評估，最終決定處理方案如下：

（1）三套方案對比，方案1可執行性最強，現場按照該方案執行，但設計單位必須提供書面的安全承諾，對上述隔板在運行壽命期間的安全性負全責。

（2）36、37級隔板屬于不合格產品，但短期內設計單位公司無法提供新隔板用來更換，受1號機組A級檢修工期限制，我廠只能臨時同意繼續使用，設計單位公司需重新提供合格的36、37級新隔板。

2.2 現場實施情況

（1）2月24日，26、27、28、33級隔板通過修磨光滑密封鍵、銷孔的方法，消除了軸向錯位的情況。

（2）2月26日，36、37級隔板則通過一邊磨削、另一邊補焊的方法，將密封鍵分別改成0.15、0.75mm的臺階鍵處理好。

（3）3月3日設計單位正式向某電廠出具了26、27、28、30、33、36、37級隔板安全保證的書面承諾。

3 結論

現場按照方案1的執行，最終徹底解決了某電廠#2汽輪機通流改造低壓隔板軸向錯位問題。順利的完成了汽輪機通流改造任務。

[1]沙角A電廠.【200MW汽輪機檢修規程】[S].2007-07.

[2]DL5190.3-2012.電力建設施工技術規范_第3部分：汽輪發電機組[S].

[3]電力行業職業技能鑒定指導中心.汽輪機本體檢修[M].2版.北京：中國電力出版社，2014-02.