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冯斌 王晓灿 吴盼 代雨东 鄢飞翔

摘要：汽轮机也称蒸汽透平发动机，是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功。在冶炼企业中，余热锅炉的投用和蒸汽产出，使得对汽轮机进行余热发电得以全面应用。本次研究是汽轮机在余热发电系统实践应用中开展设备维护的一次技术探讨。

关键词：余热发电;有色冶炼;汽轮机;设备运维

1、设备概述

设备名称：饱和蒸汽双级单抽冷凝汽轮发电机组

设备型号：AFA4 G6a AFA66 GT6 德国KK&K

设备参数：Qmax=57t/h P1=5.0MPa;t1=饱和蒸汽Q=45t/h;P2=0.8MPa;t2=饱和蒸汽Q=45t/h发电主电机型号：LSA56BMBL13-4P电机功率：6960KW额定电流：502.3A频率50HZ转速1500rpm额定电压10KV N=6621kW。

设备功能介绍：利用锅炉余热产生的饱和蒸汽（进气温度：265℃，进气压力：50bar）首先进入高压汽轮机，高压侧排气进入低压汽轮机推动叶轮转动作功，带动发电机进行发电。设备能力：机组满负荷运行提供6621Kw·h电量。

2、应用工况

从余热锅炉的汽包中送来的压力为5.4MPa、温度为265℃、流量为50t/h的高温高压蒸汽，进入透平汽轮机高压部分（AFA4）的输入端，使透平汽轮机以近6900rpm的转速旋转，带动联接在同一轴上的发电机以1500rpm的转速旋转，从而发电。从AFA4出来的背压蒸汽（低压蒸汽，0.8MPa）进入两个并联的低压透平汽轮机（AFA6）的输入端，和高压透平汽轮机（AFA4）一起，带动发电机发电。在滿负荷下，发电的功率是6621KW，电压是10KV，并到工厂的二次侧。从低压透平汽轮机（AFA6）出来的低压蒸汽（-0.05MPa），进入冷凝器，在冷凝器内，用循环水进行冷却降温，变成冷凝水;然后用二级抽汽器的低压蒸汽进行加热，再送回到除氧器去循环使用。

3.设备构造与主要部件功能

汽轮机本体结构主要由高低压侧汽轮机蜗壳、齿轮箱、转子、润滑系统及冷却系统组成。

高低压测汽轮机蜗壳：是汽轮机的外壳。作用是将汽轮机通流部分与大气隔开，并在内部支撑隔板、导流器、喷嘴等部件。

喷嘴：高压侧为焊接一体喷嘴、低压侧为分体喷嘴，由喷嘴环、静叶片组成。把蒸汽的热能转变成动能，使蒸汽膨胀降压，增加流速，按一定的角度喷射出来推动叶片而做功，为增大蒸汽效率，采用双级作功，蒸汽在高压侧做完功输送到低压侧作功，大大增加蒸汽的作功效率。

调节阀：电子调速器向阀门协调装置的入口发出一个电调节信号（4-20mA），出口根据控制阀的定位系统来进行操作。按比例调节伺服发动机的起落调节信号，即控制蒸汽的进气量。其高压侧由一个紧急切断阀、三个调节阀组成，低压侧由两个紧急切断阀、两个调节阀组成，每个调节阀由阀门、执行器、控制器组成。

齿轮箱：将蒸汽作用在动叶片上的力矩，通过叶轮、主轴汇集起来，并由联轴器传递给发电机。内置式单级齿轮箱，齿轮为单排斜齿设计，轴承采用强力润滑滑套轴承。低压侧齿轮箱两个平行的齿轮轴和一个输入大齿轮轴。转子包括叶轮和主轴，主轴由2个滑套式轴承支承，前端轴承采用径向支撑，后端轴承采用径向和止推支撑，悬臂式设计，叶轮为单排叶片排列。

4、设备典型故障与运行维护

4.1轴瓦检查维护

拆除轴瓦上盖固定螺栓，使用拔销器取出2个定位销，在轴瓦盖左右两侧安装2只导向杆，使用顶丝先慢慢顶起上盖，待有效分离后使用手拉葫芦吊出上盖; 将上轴瓦取出后，将百分表架在主轴上，用手拉葫芦将主轴向上吊起0.10mm，将轴承下瓦旋出，将轴瓦平整放在地面上，防止磕碰。

检查轴瓦推力面及可倾瓦块是否存在磨损、瓦块的活动量是否灵活，如有卡涩现象需拆除瓦块背部固定螺栓检查问题并处理。清洗轴瓦及轴承箱各中分面。注意事项：

a.上盖吊装时一定要关注上轴瓦情况，有时上轴瓦会随上盖一起吊出，吊起5CM左右进行查看，确认后在进行整体吊出。

b.避免轴瓦被带出后发现不及时造成脱落损坏备件;

c.取拿轴瓦时一定要做好原始位置拍照確认，确认上轴瓦瓦背旋转方向箭头指示与轴瓦钢印标记位置;

d.避免轴瓦被带出后发现不及时造成脱落损坏备件;

e.确认轴瓦可倾瓦块无积碳、划伤、磨损等情况，使用金属清洗剂对表面进行清洁处理，检查各安装标识对应;

f.发现磨损情况严重时需整体更换新轴瓦。

恢复安装时，安装下瓦前将部分润滑油倒在主轴上，将主轴用手拉葫芦吊起0.10mm，将下轴瓦装入轴承箱，注意安装方向，调整下瓦位置，安装上轴瓦，将上轴瓦定位销位置确认朝向正上方。在轴承箱中分面涂抹密封胶，安装轴承箱上端盖及位移探头端盖。整个装配过程一定要保持整洁，安装前涂抹适量润滑油，注意轴瓦安装方向标记一致，防止安装错误，仪表恢复：注意温度、振动、位移探头，不要磕碰。

4.2轴封的优化维护

机器大修期间，均发现低压侧转子轴密封处有磨损迹象，此现象为蒸汽温度低时，水进入到碳环密封于轴之间，长期膨胀收缩产生的，长期下去会影响机器正常运行，并使蒸汽产生泄漏（有可能泄漏进齿轮箱）。

如对转子进行修复，首先要将机器整个解体，将低压侧两根转子抽出，拉到具备转子修复能力的工厂进行修复，工作量大，需要时间长（估计至少要7-10天），其次修复的效果未知，不知是否可以达到修复前的状态，三是即使修复后也不敢保证再不磨损，经多方评估，计划通过更改密封形式来解决转子密封处磨损的问题。

a.首先准备机械密封备件2套，使用伯格曼或约翰克兰的机械式密封;

b.透平机要在停机状态4-5天;

c.工作量：将低压侧两个出口管道拆除，两个叶轮拆下，油管路拆除，涡壳拆除;

d.在低压侧两密封处钻孔每根4个，用来安装机械密封即可，无需对转子做动力平衡;

总结与展望：

冶炼企业中的汽轮机主辅设备和热力系统的日常运行的维护操作和管理，直接关系到汽轮发电机组能否连续满发、稳发额定的电量供应电网。在日常设备管理中，应引入核心设备分级管理机制，做好日常巡查和周期设备运维，建立设备、系统故障隐患分析制度，在关键技术节点，应勇于汲取技术革新经验，依据实际工况，提升设备运维水准，综合设备专业与工艺实际，确保总体管理水平与运行安全。

[1]史月涛， 丁兴武， 盖永光. 汽轮机设备与运行[M]. 中国电力出版社， 2008.

[2]赵斌， 杜小泽， 张弋，等. 烧结环冷机余热电站运行特性研究[J]. 汽轮机技术， 2012（02）：125-128.