某电厂#1汽轮机通流改造低压隔板轴向错位分析

2018-01-22刘春平

发电技术 2017年6期

刘春平

（广东粤电新会发电有限公司，广东江门 529149）

0 引言

某电厂＃1＃2＃3机组是上世纪八十年代机组，功率为20万kW机组，＃2＃3机组已进行通流改造，取得了可观的经济价值。2014年1月份开始某电厂对#1机组进行通流改造，由于产品质量问题。在改造过程中发生了低压隔板轴向错位现象，以下内容是对错位的分析。

1 概况

1.1 低压隔板轴向错位情况介绍

某电厂#1汽轮机通流改造项目，2014年1月22日在现场试装检查过程中，发现低压缸31、36、37级隔板无法就位，后经多方检查验证，检查结果为：隔板的外环与低压缸的对应槽道为间隙配合，标准0.10～0.30mm，实测值为-0.10～0，经研究决定，将31、36、37级隔板返厂，对隔板外环按照现场的实测尺寸重新加工。

2014年2月3日31、36、37级隔板加工完毕，与中压转子一起运回某电厂。2014年2月4日下半隔板再次试装时，发现37级隔板仍然无法放到缸内，考虑到低压缸的投运时间超过20年，隔板槽道可能存在轻微的变形，决定对低压缸的槽道进行打磨处理，以确保隔板能装入的同时，兼顾隔板外环处的轴向密封。

2014年2月16日，低压缸检修工作进行到“隔板中分面严密性检查”工序，工作内容如下：将隔板上下半组合，检查隔板中分面间隙，标准0.05 mm不入；因为隔板为新件，利用这个机会对隔板的轴向和径向的其他尺寸进行检查。

检查过程中发现低压缸隔板存在轴向错位的情况，其中以37级隔板的轴向错位最为严重，在内圈安装汽封块的位置错位约0.90mm。具体检查数据如下：

1）26级上隔板外圈向机尾侧错位，左边0.1mm；

2）27级上隔板外圈向机头侧错位，右边0.25mm；

3）28级上隔板内圈汽封块处向机头侧错位，左右均为0.10mm；

4）30级上隔板内圈汽封块处向机尾侧错位，左边0.55mm，右边0.25mm；

5）33级上隔板内圈汽封块处向机尾侧错位，左边0.25mm；

6）36级上隔板内圈汽封块处向机尾侧错位，左右均为0.35mm；

7）37级上隔板内圈汽封块处向机头侧错位，左边错0.90mm，右边错1.00mm。

图1 低压36、37级隔板轴向错位情况Fig.1 The dislocation of the 36th and 37th clapboard axial in low pressure cylinder

另外，在组合过程中，还存在如下问题：

1）中分面销子与销孔的配合不当，部分隔板的销子无法装入；

2）部分隔板的密封键装入后，上下半隔板的销孔存在错位，以30、37级隔板最为严重；

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

3）销孔的加工质量差，达不到设计的表面精度。

隔板的销子和定位键图片如图3～图5所示。

图3 螺栓带定位销Fig.3 The Bolt with positioning pin

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

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

1.2 部分低压隔板轴向错位原因分析及初步结论

发现低压缸7级隔板有轴向错位后，汽机质量组与设计单位现场工代一起进行了仔细的研究，对隔板的加工工序进行了认真的梳理和分析，归纳了导致隔板轴向错位的可能原因如下：

1）隔板的定位销子与销孔配合不当；

2）隔板中分面轴向密封键（带定位功能）与密封槽道配合不当；

3）隔板中分面径向定位键与密封槽道配合不当；

4）隔板上下半可能变形。

针对分析出来的原因，采取如下的措施予以逐一排除：

1）更换隔板的定位销子，将其尺寸加工至比销孔小1mm；

2）拆除隔板中分面的轴向密封键；

3）拆除隔板中分面的径向定位键。

2014年2月17日，按照质量组拟定的措施，对上述7级隔板进行逐一检查，低压隔板26、27、28、30、33在采取上述三项措施后，组合检查，消除了轴向错位；36、37级隔板采取上述措施后，轴向错位情况仍然存在。

针对检查结果，为查明错位的真实原因，决定将36级、37级隔板送外在车床上调平，做进一步的检查。

图6 36级隔板检查情况外圈为隔板与汽缸配合的槽道面，内圈为隔板汽封圈Fig.6 The inspection situation of the 36th baffle plate

图7 37级隔板组合后检查情况外圈为隔板与汽缸配合的槽道面，内圈为隔板汽封圈Fig.7 The inspection situation of the 37th baffle plate after the combination

综合多日来的检查情况，汽机质量组得出结论如下：

1）30级隔板的轴向偏差，外圈存在局部高点，大于厂家设计标准（0.10mm）；内圈在标准内；

2）37级隔板的轴向偏差，内外圈均大于厂家设计标准（0.10mm）。

3）26、27级隔板轴向错位的原因为销子与销孔配合不当，销孔铰孔处理，重新配销；

4）30级隔板轴向错位的原因为外圈存在局部高点，由厂家人员打磨去除高点处理；

5）28、33级隔板中分面有张口，对研处理后重新配销处理。

从处理过程来看，26、27、28、30、33级隔板错位主要是加工精度达不到设计要求所致，36、37级隔板错位主要是变形造成。

由于36、37级隔板存在严重的轴向偏差，不符合DL_5011-1992《电力建设施工及验收技术规范》(汽轮机机组篇)中的要求，也超出了厂家的设计标准（0.10mm），属于不合格产品。

2 处理方案及实施情况

2.1 处理方案

2月23日晚22：00，汽机质量组组织召开第三次低压缸隔板轴向错位专题会议。

与会之前，按照大修总指挥的要求，设计单位技术人员对36、37级隔板的现状进行了评估，并就机组投运后的情况进行了缜密的测算，制订了三套方案和对应的安全性评估供参考：

方案1：在目前状况下，对隔板内环密封键进行修配（通过一边磨削，另一边补焊的方法改成台阶键），同时重新检测中分面间隙，在满足装配间隙的前提下保证隔板上下半能够顺利合装。

安全性评估：

37级是低压末级隔板，在通流改造设计时隔板与转子之间轴向间隙比原机组有适当程度的增大，原机组低压隔板汽封正胀差间隙为8mm，负胀差间隙为6.7mm，改造后的低压隔板正胀差间隙为10.2mm，负胀差间隙为7.5mm。所以即使末级隔板内环存在约0.75mm的轴向错位，但轴向间隙仍旧不小于改造前轴向间隙，可以保证机组的安全运行。

根据计算，机组运行时，隔板前后最大压差只有0.003 MPa，隔板的最大应力为7.74 MPa（在叶根处），最大挠度为0.09 mm。而隔板体许用的应力为230 MPa，静叶许用的应力为440 MPa，因此，隔板运行状态下所受的力对隔板影响很小。但是隔板处于运行状态时是上下半连接在一起，外环受汽缸槽道限制，隔板内环上下半受密封键限制，此状态甚至比隔板加工状态时的受力状况还要好，因此，即便隔板存在一定的残余应力，在运行时也不会产生过大的变形。

优点：加工量少，修复难度较小，耗时短，易保证工期。而且不会对隔板本身造成大的改变，可快速解决隔板目前存在的问题。

缺点：内环处仍存在变形错位，造成隔板上下半汽封齿错位1mm。

方案2：装入密封键，以内环为定位基准，重新铰孔并装入定位螺栓，再将隔板外环凸肩的密封面和非密封面加工齐平。加工齐平后，密封面堆焊2 mm，非密封面堆焊矮钉，最后再以内环为定位基准加工密封面和非密封面到需要的尺寸。

优点：处理后隔板内环错位基本消除，能满足调好的通流间隙要求。

缺点：1）需要大型加工设备和熟练的技术工人，并且加工工期长：在本地加工，需要7天，加工风险较大；返厂加工，需10天时间。2）焊接会产生较大的变形和应力，相当于人为的增加了残余内应力，可能会加重隔板的变形。

方案3：在方案1的基础上，对隔板内环进出汽侧进行加工，消除轴向错位。

优点：1）能够在外观上消除隔板内环轴向错位；2）工作量较小，能够满足工期。

缺点：隔板汽封槽的轴向间隙仍然存在，造成隔板汽封齿错位。

经汽机质量组综合评估，最终决定处理方案如下：

（1）三套方案对比，方案1可执行性最强，现场按照该方案执行，但设计单位必须提供书面的安全承诺，对上述隔板在运行寿命期间的安全性负全责。

（2）36、37级隔板属于不合格产品，但短期内设计单位公司无法提供新隔板用来更换，受1号机组A级检修工期限制，我厂只能临时同意继续使用，设计单位公司需重新提供合格的36、37级新隔板。