1000MW汽轮机高压缸猫爪翘起缺陷分析处理

秦文学 曹辉 耿新博

摘 要 机组运行过程中，高压缸左侧前后猫爪翘起最大达1.05mm，高压缸猫爪翘起造成汽封间隙偏转，汽封周向间隙不均匀，易引起气流激振、影响高压缸效率，严重时造成汽轮机动静摩擦引起振动，高压缸负荷分配不均长期运行造成汽缸变形，为保证机组运行安全，通过调整支吊架的载荷量，改变猫爪的负荷分配，消除高压缸猫爪翘起缺陷。

关键词 高压缸;猫爪;翘起;支吊架;负荷分配

1高压缸猫爪支撑概述

某电厂1000MW汽轮机布置方式为四缸四排汽，高中压缸分缸布置，高压外缸为上猫爪中分面支承方式，外上缸通过猫爪支在前箱和高中箱运行垫片上，外下缸通过汽缸法兰螺栓吊在外上缸上，外下缸上设有安装猫爪，安装猫爪通过横销连接在轴承座上，下缸通过间隙调整螺栓紧固在轴承座上。上内缸通过汽缸螺栓紧固在下内缸上，下内缸通过猫爪支承在外下缸上[1]。

2高压缸猫爪翘起消缺

2.1 高压缸猫爪翘起原因分析

检查情况：热态运行状态，高压缸左侧两个猫爪翘起分别为0.8～1.02mm和0.8～1.05mm。停机冷态状态，高压缸左侧汽机侧猫爪翘起为0.1～1.05mm，其他三个猫爪0.05塞尺不入。

汽轮机高压缸连接的管道主要有#1-#4高压导气管四根和冷段排汽管道两根。分析高压缸猫爪翘起应为下缸底部高导管、高排（冷段）管热态运行膨胀将缸体“顶起”，以及高压缸上缸导气管热态膨胀将高压缸“拉起”，因此重点对高压导气管和冷段管道进行检查分析。

（1）高压导气管检查情况

#1、#3高导管与汽轮机高压缸上缸相连，检查#1、#3高压导气管弹簧吊架冷热态载荷存在差异，均为#1吊架载荷43000N。#3载荷62000N.左右吊架相差20000N。通过吊架可以看出#3导管受力要比#1导管大。与汽缸西侧翘起现象吻合，#2、#4高压导气管通过观察分析因管路长，多处弯管弹性大对汽缸的牵拉作用较小，暂不考虑膨胀对高压缸影响。高导管法兰拆除前后冷段管道测量数据：（单位mm）

通过分析可知：高压缸上缸#1、#3高导管法兰拆除后高压缸猫爪间隙无明显变化，与高导管相连的冷段管道标高变化不大。两侧高导管解开后自然下落。通过此试验可判断上缸#1、#3高导管对汽缸的影响不大。

（2） 冷段管道及高压缸检查情况

通过对高压缸猫爪及冷段管道进行了跟踪测量（选取同一参考位置测量）。对停机状态吊架标高数据与设计值进行了比对分析，冷段管道布置其中7号吊架为刚性滑动支架，为汽机侧冷段管道死点。弹簧吊架位置标高数据如下：单位（毫米）

通过设计标高可以得出冷段管道基本是一水平直线，但从现场冷态测量数据分析，#1-#6吊架的冷态实际标高值比设计值依次降低成为一条斜线。因汽缸通过两根高压排汽管道与整根冷段管道连接为一整体，由于#7刚性支架安装位置低于设计标高（经水准仪测量低约90mm），而冷段配管正确无误，#3-#7吊架标高的下沉，导致高压缸至#7支架部分冷段管道出现以高压缸右侧（炉侧）猫爪为支点的杠杆模式的工作状况（以右侧猫爪为支撑点，锅炉侧冷段管道下压），导致冷段管道对高压缸左侧接口产生一个较大的力，继而顶起高压缸，使其左侧猫爪脱空，出现高压缸翻转情况。如图1、图2 示意， 高压缸左侧猫爪翘起（翻转）情况原因分析如下：

通过利用行车提升高压缸四个猫爪检查其受力情况，发现炉侧两个猫爪受力远大于机侧两个猫爪受力也证实上述判断。见下示意图3高压缸负荷分配测量数据：

综合对高导管和冷段管道的试验比较分析可得出高压缸左侧猫爪翘起原因为冷段管道#7刚性支架安装位置低于设计标高。

2.2 高压缸猫爪翘起处理方案

通过调整支吊架标高的方法调整高压缸猫爪受力情况，具体执行方案如下：

（1）拆除冷段去小机、冷段去辅汽、冷段去二抽管道保温，并将冷段去辅汽、冷段去二抽管道、冷段去小机管道割口，使冷段管道不受其他管道影响。

（2）調整#7支吊架标高，做高压缸猫爪负荷分配，并做好数据记录。

（3）以高压缸负荷分配作为依据，拟将#7吊架的标高抬高90mm（恢复到设计标高），通过不断调整，直至高压缸猫爪负荷分配合格。

（4）高压缸负荷分配合格后，正式固定#7吊架。

（5）核对调整冷段管道汽机侧#1-#6支吊架的弹簧载荷至冷态设计位置。

（6）核对调整冷段管道锅炉侧#8-#14、#15-#17、#25-#27吊架的弹簧载荷至冷态设计位置。

支吊架调整完成后，将割除的冷段去辅汽、冷段去二抽管道、冷段去小机管道在无应力下对口恢复焊接。

（7）#7吊架底部钢梁进行加固处理。

支吊架调整完后，对#7吊架下方的调整钢板、不锈钢镜面板、垫铁与钢梁进行焊接固定，#7吊架与不锈钢镜面板进行焊接固定。

2.3 高压缸猫爪翘起消缺结果

经过对#7吊架标高的调整与汽缸猫爪负荷分配试验相结合，证明#7吊架抬升对猫爪的受力情况有显著调整作用。经多次调整试验，最后#7吊架在原标高的基础上抬升90mm。对应#1-6吊架标高分别调整为#1下降6mm，#3抬升5mm，#4抬升38mm，#5抬升52mm，#6抬升70mm。测量高压缸全实缸负荷分配（猫爪垂弧测量）数值为：高压外缸前部左侧1.0mm，右侧0.99mm，差值0.01mm;高压外缸后部左侧2.16mm，右侧2.17mm，差值0.01mm。差值均小于0.07mm符合标准。高压缸猫爪负荷分配符合厂家设计要求。

3结束语

采取对#7吊架抬高90mm，恢复到设计标高，#7吊架底部加高垫块为加工的正式垫块，吊架台板底部及垫块表面均加装了2mm厚的镜面不锈钢板，保证台板热态运行中自由滑动。冷段管道共两个死点，即#7号吊架和#14号吊架，热态运行时#7号吊架向炉侧水平位移113mm，#7吊架加高90mm后，调整#1、#3、#4、#5、#6弹簧吊架至设计值，测量高压缸全实缸负荷分配符合设计要求。经机组开机运行至机组满负荷，测量高压缸猫爪间隙，均0.05mm塞尺不入，汽机侧冷段#1-6吊架、锅炉侧#8-#14、#15-#17、#25-#27吊架的弹簧热态载荷均在设计范围内、说明冷态、热态高压缸猫爪翘起问题消除。

参考文献

[1] 尹宝聚，李志鹏，王平.1000MW超超临界机组支吊架问题分析及处理措施[ED/OL].https：//wenku.baidu.com/view/b7a1e2a548649b6648d7c1c708a1284ac85005c8.html，2019-2-11.

作者简介

秦文学（1962-），男，山东省济南市人;学历：硕士，职称：高级工程师，现就职单位：华电莱州发电有限公司，研究方向：火电厂管理，火电机组热能动力工程。

曹辉（1969-），男，山东省枣庄市人;职称：技师，现就职单位：华电莱州发电有限公司，研究方向：汽轮机管理。

耿新博（1992-），男，山东省安丘市人;职称：助理工程师，工学学士学位，现就职单位：华电莱州发电有限公司，研究方向：汽轮机本体检修维护。