汽缸垂弧对汽封间隙调整的影响及对策

施正生，童熙，欧锁实，季建宇，印广

(江苏华电扬州发电有限公司，江苏 扬州　225002)



汽缸垂弧对汽封间隙调整的影响及对策

施正生，童熙，欧锁实，季建宇，印广

(江苏华电扬州发电有限公司，江苏 扬州225002)

摘要：为解决江苏华电扬州发电有限公司汽轮机热耗偏高的问题，对汽轮机高中压缸本体各部套汽封间隙进行重新调整。分析了汽缸垂弧形成的原因以及汽缸垂弧对汽封间隙调整的影响，重新测量垂弧值后，根据垂弧测量值确定了高中压缸汽封间隙调整值，提出了在半缸状态下对上半汽封间隙进行调整验收的方法。调整后，机组热耗降至7 899 kJ/(kW·h)。

关键词：汽轮机；汽封；间隙；调整；全实缸；半实缸；洼窝中心；垂弧

0引言

江苏华电扬州发电有限公司#6，#7机组汽轮机是哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产的330 MW亚临界、中间再热、高中压合缸、双缸、双排汽、单轴、凝汽式汽轮机，型号为C300/N330-16.7/538/538。一般情况下，汽轮机汽封间隙的检修调整是在半实缸状态下进行的，按照制造厂家提供的汽缸垂弧值对部套洼窝中心进行修正，最终进行全实缸的调整验收。该公司机组检修时，对汽轮机高中压缸的各部套垂弧进行测量，发现测量值和制造厂提供的垂弧值相差较大，这是因为高中压缸合缸结构形式的汽缸跨度大，刚性不足，导致汽缸组装前、后垂弧变化量增大。由于汽缸垂弧的存在，导致全实缸状态下无法用胶布压红丹法验收高中压缸上半汽封间隙。

该公司#7机组自2005年7月14日第1次整组启动以来，汽轮机热耗一直未能达到设计值。2008年，利用机组中修机会对#7汽轮机高中压缸本体各部套汽封间隙进行重新调整，并将中压缸#1，#2隔板套梳齿汽封更换为蜂窝汽封。汽轮机热耗由修前的8 408.50 kJ/(kW·h)降至8 121.87 kJ/(kW·h)，高压缸效率由80.40%提高到84.10%，中压缸效率由87.03%提高到89.72%，但与设计值依然存在差距。

2011年9月至11月，对#7汽轮机本体进行了大修改造，采取了高中压缸动叶片及速度级叶片、高压隔板套静叶片、低压缸14级动静叶片重新设计换型，高压转子叶顶硬齿汽封重新镶嵌，高压进汽平衡盘汽封更换蜂窝汽封等改造，同时对#7机组高中压缸所有的汽封间隙进行科学的计算，重新进行了优化配置，设定了新的间隙标准和要求。汽轮机热耗由8 121.87 kJ/(kW·h)下降到7 899.00 kJ/(kW·h)，极大地提高了汽轮机内效率和缸效率。

1汽缸垂弧形成的原因

由于汽缸在水平中分面处分成上、下两半部分的结构，削弱了上、下汽缸的刚性，在汽缸、保温、进汽管等重力的作用下，汽缸发生弹性变形，由此产生了汽缸的静垂弧，从而导致汽缸结合面存在间隙。汽缸静垂弧直接影响汽轮机动、静间隙的测量和调整，检修时必须掌握汽缸的变形及静垂弧对轴封，汽封洼窝中心和动、静间隙的影响，以便检修调整时进行修正，使动、静间隙与实际相符[1]。

2汽缸垂弧对汽封间隙调整的影响

2.1对硬齿汽封间隙加工调整的影响

#7机组大修中，汽封调整前对高中压缸各部套垂弧进行测量，测得的垂弧值见表1。

表1　部套垂弧测量值　mm

注：(1)零位读数为半实缸状态时放入假轴将各测量表读数调整为0。实缸读数为吊入高中压缸各部套上半和高中压外缸且热紧中分面螺栓，用0.05 mm的塞尺检查中分面间隙不入后的各表读数。

(2)中压#2隔板套、高中压缸轴封套垂弧值接近0，不再测量。

分析表1中各部套垂弧测量数据，发现在合实缸时，中分面螺栓紧固前和紧固后高压内缸垂弧变化量为0.500 mm，高压隔板套垂弧变化量为0.400 mm，高压进汽平衡盘垂弧变化量为0.590 mm，中压#1隔板套垂弧变化量为0.662 mm，4个测量部套的垂弧值分别为0.280，0.200，0.250，0.250 mm。

垂弧的变化趋势实质上就是重力对缸体作用的直接反映：当扣上外缸时，各部套的洼窝中心上移，上部间隙明显变小；当紧固中分面螺栓并消除中分面间隙后，洼窝中心下移，上部间隙变大。也就是说，缸体横截面在垂弧的影响下并非正圆，而是椭圆。由于硬齿汽封是镶嵌的形式，高压隔板套内48道硬齿汽封及高压内缸内5道硬齿汽封间隙调整工作必须一次完成，若忽略汽缸垂弧值直接对硬齿汽封进行修刮调整，必定会出现差错，一旦其间隙修刮调整出现超标的情况，必须拔齿重新镶嵌修刮，这对于大修来说损失是巨大的。因此，在汽封间隙修刮、调整前，必须根据垂弧值对高中压缸各部套的洼窝中心进行修正。

2.2对汽封间隙调整验收工作的影响

根据测得的汽缸垂弧值对高中压缸各部套的洼窝中心进行修正，消除其不利影响；然而，汽缸各部套扣完外缸后，在紧固中分面螺栓消除汽缸中分面间隙前、后，不同的垂弧变化量会直接影响汽封间隙的验收工作。

实际工作中发现，全实缸滚胶布验收高压隔板套内48道硬齿汽封及高压内缸内5道硬齿汽封间隙时，出现上部胶布没有红丹颜色或部分胶布着了很淡的红丹颜色，而大部分胶布却被汽封齿压断的矛盾现象，导致无法根据胶布着色情况判断汽封间隙值，即在全实缸状态下汽封间隙无法验收(上部)。造成这一现象的根本原因是汽缸刚性不足。在合上高中压外缸后，由于自重的影响，汽缸中部位置中分面最大间隙达0.80 mm(弹性变形)，此时各部套洼窝中心上移；当热紧汽缸中分面螺栓消除间隙后，汽缸刚性变强，各部套洼窝中心下移。如高压内缸，在合实缸调整汽封间隙的过程中，外缸螺栓紧固前、后部套垂弧值变化量达0.50 mm，这个过程具体表现在合上上半外缸时，高压内缸垂直向下变化了0.22 mm，然后紧固外缸螺栓消除中分面间隙后高压内缸又上抬了0.50 mm。显然，上汽封的胶布在合外缸后由于洼窝中心上移碰到红丹，甚至被汽封齿压断，消除中分面间隙后，洼窝中心上移，最终导致红丹颜色很轻，胶布却被压断。

3解决措施

3.1汽缸垂弧值的测量方法

用带有传感器的机电百分表测量汽缸垂弧，如图1所示。

图1　汽缸垂弧测量示意

(1)清理所有高中压缸部套，依次吊入高压内缸、高压隔板套、高压平衡套、中压平衡套、中压内缸、中压#1隔板套和中压#2隔板套，汽轮机处于半缸状态。

(2)吊进假轴，并将假轴中心线调到和转子中心线一致。分别在高压内缸、高压隔板套、中压#1隔板套、中压#2隔板套、高压排汽侧平衡套架好机电百分表(架设在中心处)，确定机电百分表的量程在规定的范围内并校正其读数为0。

(3)依次吊进高压上隔板套、高压内上缸、高压上平衡套、中压#1上隔板套和中压#2上隔板套，至少冷紧1/3中分面螺栓，用0.05 mm的塞尺检查中分面间隙不入后读出各机电百分表读数并记录。

(4)吊入高中压外缸，读出各机电百分表读数并记录。

(5)吊入1/3高中压外缸螺栓并冷紧，确保外缸中分面无间隙，若中分面间隙不能消除，可采用热紧螺栓的方法。螺栓的温度降至室温时，读出各机电百分表读数并记录(冷紧螺栓时直接读出读数)。

(6)对原始数据和最后数据进行比较，两者之差即为汽缸垂弧值并记录。

3.2根据垂弧测量值确定高中压缸汽封间隙调整值

测得各部套垂弧值后，不再对各部套洼窝中心进行修正，将各部套洼窝中心上下偏差调整为0，将汽封间隙调整值按照测得的垂弧值进行修正，重新制定间隙标准。

(1)高压喷嘴示意图如图2所示，高压喷嘴硬齿汽封间隙标准见表2[2]。

(2)高压通流间隙示意图如图3所示，高压隔板套汽封间隙标准S，L值见表3。

(3)中压通流间隙示意图如图4所示，中压隔板套汽封间隙标准S，L值见表4。

(4)高压平衡盘汽封间隙标准见表5。

图2　高压喷嘴示意

mm

图3　高压通流间隙示意

图4　中压通流间隙示意

测量汽缸垂弧值时，因装在中压#2隔板套处的机电百分表发生故障，读数异常，#2隔板套垂弧值不能准确测出；同时，中压#2隔板套靠近轴封端，可以认为#2隔板套垂弧值理论上接近0：因此，中压#2隔板套间隙调整值不按照垂弧进行修正。

3.3合半实缸依次进行上半汽封间隙的验收

由2.2章节的分析可知，即使对部套洼窝中心进行修正，由于存在垂弧，无法在全实缸状态下完成各部套上半汽封间隙的验收工作。因此，在征得主机厂同意后，该公司技术人员提出在半缸状态下按照3.2章节的最终间隙调整值对各部套汽封间隙进行调整验收，并按照中压#2上隔板套→中压#1上隔板套→高压上平衡套→高压内上缸→高压上隔板套的顺序分别对各部套进行单独验收。各部套上半

表3 高压隔板套12 级硬齿汽封间隙标准S，L值mm

注: 左右方向汽封间隙按照重新配置标准进行调整，不按照垂弧值修正。

表4 中压#1 隔板套汽封间隙标准S，L值mm

表5 高压平衡盘汽封间隙标准mm

注: 左右方向汽封间隙按照重新配置标准进行调整，不按照垂弧值修正。

间隙的验收工作改为半实缸验收，全实缸不再验收。各部套下半及左右方向汽封间隙按照标准仍旧进行全实缸调整验收。

4结束语

由于汽缸不是绝对的刚体，在重力的影响下会产生垂弧，使部套洼窝中心发生偏移，给汽封间隙调整工作带来巨大影响，特别是为提高缸效减小各部套汽封间隙后，上半汽封间隙验收困难，甚至无法完成其间隙调整工作。为此，江苏华电扬州发电有限公司的技术人员开拓思路，努力攻关，对各部套垂弧值进行实测，寻求出最理想的汽封径向间隙值，创新了汽封间隙调整和验收方法，探索并总结出在半缸状态下对上半汽封间隙进行调整验收的全新思路，#7机组修后热耗降至7 899.00 kJ/(kW·h)，在同类型机组中名列前茅，同时为公司#6机组汽轮机本体大修改造奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1]郭延秋.大型火电机组检修实用技术丛书：汽轮机分册 [M].北京：中国电力出版社,2004.

[2]江苏华电扬州发电有限公司.330 MW汽轮机组检修规程[Z].

(本文责编：刘芳)

收稿日期：2015-11-06；修回日期：2016-03-15

中图分类号：TK 263.2

文献标志码：B

文章编号：1674-1951(2016)03-0026-03

作者简介：

施正生(1981—)，男，江苏扬州人，工程师，从事电厂机务管理工作(E-mail:wzysjs@sohu.com)。