汽輪機徑向通流間隙調整方案優化探析

王益飛

（河北涿州京源熱電有限責任公司，河北 保定072750）

1 汽輪機徑向通流間隙一般調整方案

汽輪機汽封徑向間隙的測量調整是整個汽輪機檢修過程的核心，現有技術下測量方法通常為貼膠布法、拉鋼絲法和壓鉛絲法。汽封間隙調整的常規工藝考慮了冷、熱態動靜部分的偏差，冷態調整時對汽輪機軸系各部位的汽封間隙標準作適當修正，以便熱態時汽輪機轉子處于隔板汽封的中心位置。而實際運行中，汽輪機汽封間隙最終數值往往與預期不符。

為保證汽輪機效率，通常要通過3-5 次全實缸的檢驗才能將汽封部分徑向間隙調至期望值，每次全實缸檢驗耗時3-4天。另外，整個軸系轉子與隔板的徑向配合點多達數千個，最小間隙需控制在0.25mm 左右。每次測量和調整都是大量的數據測量與分析，費時又費力。這種常規的通流間隙調整方法無疑大大的增加了檢修工期。

2 通流間隙調整方案優化

2.1 機組概況介紹

國內某電廠1 號機組汽輪機型號：CJK350/279-24.2/0.45/566/566，為350MW 超臨界、一次中間再熱、間接空冷、單軸、抽汽凝汽式供熱汽輪機，采用高中壓合缸、兩缸兩排汽結構，高壓通流部分與中壓通流部分背對背布置，高、中壓進汽口布置在中部，高中壓之間采用過橋汽封結構密封。高中壓轉子由1#、2#支持軸承支撐，型式為六瓦塊可傾軸承，高中壓缸內部高壓部分由調節級和高壓第2-9 級8 個壓力級組成，中壓部分由8 個壓力級組成。高中壓隔板和圍帶汽封均為高低齒汽封圈結構。隔板汽封整圈由6 塊汽封塊組成；圍帶汽封整圈由12 塊汽封塊組成，對應轉子葉片圍帶為自帶冠結構，有配合高低齒整圈加工的高低臺，高中壓缸為上貓爪支撐結構。

2.2 徑向通流間隙調整優化方案

本電廠因為檢修工期只有35 天，時間緊、任務重，經過研討分析，決定改進汽封徑向通流間隙調整工藝方案。采用半實缸結合模擬全實缸狀態調整汽輪機汽封間隙，僅需兩次全實缸檢驗即可達到預期調整效果。貼膠布法雖能較好的模擬出全實缸狀態下的通流間隙值，但是其測量結果較為模糊，只能憑經驗來進行調整，且易出現誤差。為求間隙調整過程中的數據精確，決定整個調整過程均采用壓鉛絲法測量徑向通流數據，只在最后通流間隙合格后用貼膠布法進行驗收。相比單純的貼膠布法和拉鋼絲法，這種組合方法測量準確、高效，能夠有效提高檢修工作的質量和效率。

調整徑向通流間隙時，首先應全面掌握各部汽封間隙在調整前的實際情況，即先將所有汽封間隙測量出來，根據所掌握的實際數值綜合考慮。調整前先保證調節級噴嘴與轉子葉輪的間隙K 值合格，將轉子軸向定位后，再以死齒（即鑲在汽缸或隔板上的汽封齒）為基準進行初次調整，合格后再調整其它各部間隙。如果死齒有磨損，結合裝機時的總間隙值考慮進行調整。

2.3 徑向通流間隙調整工藝

徑向通流間隙測量是一個極為細致的工作，影響徑向通流間隙測量準確性的細節有多個方面，因此我們在測量時一定要認真仔細。測量前必須以木楔將汽封塊塞緊，以防測量時引起誤差。應選擇比徑向間隙設計值大0.5-1.0mm 直徑、較軟的鉛絲正確放置在相應的汽封弧段上。如圖1 所示。

圖1 鉛絲正確擺放方法

圖2 通流間隙測量位置

壓完后將鉛絲從汽封弧段或圍帶上輕輕取出，注意不要折或扯鉛絲，并將鉛絲整齊排列在固定的平板上，不得混淆。取鉛絲前應輕輕擺動各楔子，檢查楔子應無松動，若楔子松動，則應重新壓鉛絲。使用數顯測厚儀測量鉛絲厚度。將鉛絲壓痕對準測厚儀的上、下齒，將測厚儀上齒卡入鉛絲開口底部，松開測厚儀壓柄，使上下兩齒與鉛絲壓痕兩面接觸，輕輕擺動鉛絲，讀出測厚儀顯示的最小讀數并記錄。

根據拆機時的徑向通流間隙數據和汽封磨損情況分析，本機組在正常運行時，整個轉子軸心處于左下方位，形成了整個汽封圈左側和下部間隙大，其余方位間隙偏小的間隙狀態。因此我們徑向間隙調整時左側及下中執行標準的中上限，右側及上中執行標準的中下限。

A-葉頂處軸向間隙；

B-葉根處軸向間隙；

C-葉輪處軸向間隙；

E-葉輪處E 間隙；

H-級后葉根處軸向間隙；

D1-復環汽封徑向間隙；

F-復環汽封軸向間隙。

本機組的死齒為E 齒，因此我們在半實缸狀態下第一次調整徑向間隙值時以E 間隙值和隔板洼窩中心合格作為調整目標，這部分數據的上下調整通過加減隔板（套）掛耳及汽缸貓爪墊片來實現；當左右調量大于0.50mm 時采用補銼（一面修銼，一面補焊）隔板（套）底部立鍵的方法；左右調量小于0.50mm 時通過調整隔板掛耳高度來實現。此處進行調整時需注意E 齒嚴禁打磨。

圖3 隔板洼窩中心

水平方向的偏差是左右間隙差的一半，即（a-b）/2，垂直方向的偏差是下部間隙與左右間隙平均值之差c-（a+b）/2，根據偏差調整隔板洼窩中心。

當E 間隙值和隔板洼窩中心合格后，我們再對葉頂汽封、隔板汽封以及軸封間隙逐級進行調整。汽封間隙過小時，可車鏇齒，也可在汽封塊小背弧內側釘樣沖痕，但痕高不得大于0.3mm，個別齒間隙可修刮。汽封間隙過大時，車鏇小背弧內側，但小背弧厚度不得小于2mm，車鏇的汽封塊應修刮毛刺，并修銼端面與車鏇量相同，汽封退讓間隙因釘扁鏟痕后小于設計值時可車鏇大背弧,大背弧厚度不得小于3mm。在對汽封塊進行加工的過程中，因為采用壓鉛絲法進行測量得到的數據很精確，所以最好外委專業數控機床進行精加工，盡量保證一次調整到位，以節約檢修時間。

扣缸之前在外缸四個貓爪處、高壓后軸封套處、中壓后軸封套處均架百分表監測缸體下沉量。扣缸之后, 受上缸重量影響，貓爪處產生彈性變形，四個貓爪處均顯示缸體下沉量為0.1-0.13mm，前、后軸封套處因汽缸垂弧影響，顯示缸體下沉量為0.15-0.20mm。吊走上缸后，百分表示數均回到原位。

全實缸狀態時下半徑向通流間隙數據（調節級、中間汽封、軸封）比半缸狀態下小0.3-0.5mm。對全實缸狀態下下半部分徑向通流間隙比半缸狀態下小進行分析。本機組高中壓內缸在自由狀態下汽缸結合面有張口，熱緊1/3 螺栓后張口消除。空缸狀態下對消除內缸張口時內下缸的變化量架百分表進行實測，內缸螺栓熱緊消除張口間隙后, 下內缸前后兩端處上抬0.15-0.25mm，調節級處上抬0.4-0.5mm，且用平尺測得下內缸結合面兩端處間隙為0.2mm 左右,調節級處間隙為0.5mm，二者情況一致。所以認為全實缸狀態時下半徑向通流間隙數據與半缸狀態下的差值應該為消除的內缸張口值。

根據實際測量的數據進行修正，對汽缸下沉量和汽缸張口值綜合進行考慮，最終對高中壓缸整體進行調整，保證全實缸狀態下壓鉛絲測得的徑向通流間隙合格。然后采用滾膠布法模擬全實缸狀態通流間隙。第一次做全實缸滾膠布試驗時，應取間隙標準的上、下限兩個數據不同厚度的膠布，貼于汽封齒上，貼處應清理干凈，將膠布貼實。在合缸后，按旋轉方向將轉子盤動，吊起上隔板，記錄上半隔板、軸封、葉頂汽封膠布蹭印；吊起轉子，記錄下半隔板、軸封、葉頂汽封膠布蹭印。然后根據接觸情況進行最終微調，最終再使用貼膠布法進行全實缸通流間隙驗收，膠布厚度為間隙標準值下限-0.1mm。膠布應無印或者有輕微蹭印，確認徑向通流間隙合格。

2.4 通流間隙調整優化效果

經過對傳統常規的通流間隙調整方案及工藝進行優化和改進后，本次檢修通流間隙調整只進行了兩次全實缸試驗便完成了調整任務且通流間隙全部合格，大大減少了檢修任務，提高了效率，使得檢修任務提前5 天完成，且機組一次沖轉成功。采用新的工藝和方法，汽輪機效率和機組熱耗也有進一步的改善，效果良好。如表1 所示。

表1 機組檢修前后熱力性能指標比較

3 結論

3.1 本文通過對汽輪機徑向通流間隙測量方案進行優化改進，采用半實缸結合模擬全實缸狀態調整方案，壓鉛絲法測量和貼膠布法驗證相結合的方法，大幅縮短檢修工期，能夠有效提高檢修工作的質量和效率。

3.2 進行通流間隙調整時，不必過度追求通流徑向間隙執行標準下限。對本機出現的汽封磨損偏心情況進行針對性的調整方案，徑向間隙調整時左側及下中執行標準的中上限，右側及上中執行標準的中下限，使機組的運行更加安全高效。以上控制措施為其他同類型機組的汽封磨損偏心問題提供了一定的借鑒意義。

3.3 對與內缸在機組運行中發生變形產生張口這一普遍性問題，在有條件的情況下進行加工，保證缸面水平。在不具備加工條件時，若熱緊螺栓可消除張口，那么在進行間隙調整時需提前考慮消除張口值對間隙值的影響，避免通流間隙超限。