摘 要：在汽輪發(fā)電機(jī)輔助設(shè)備安裝過(guò)程中，彈性支撐的凝汽器喉部與低壓缸焊接完成后，在對(duì)凝汽器水側(cè)及汽側(cè)嚴(yán)密性試驗(yàn)時(shí)所采用的方法及注意事項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)論證。

關(guān)鍵詞：彈性支撐；凝汽器；低壓缸；凝汽器灌水；嚴(yán)密性試驗(yàn)

1 情況簡(jiǎn)介

2012年08月?lián)犴樐碂犭姀S在汽輪發(fā)電機(jī)輔助設(shè)備安裝過(guò)程中，對(duì)其凝汽器汽側(cè)進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，低壓缸端部汽封頂部徑向通流間隙變小，且變化量較大。將其凝汽器內(nèi)汽側(cè)的試驗(yàn)用水排出后，端部汽封頂部通流間隙仍然沒(méi)有恢復(fù)。對(duì)此，業(yè)主、監(jiān)理及施工方將其試驗(yàn)的全過(guò)程記錄備案，并邀請(qǐng)專家共同研究解決。

2 概述

2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.1.1 汽輪機(jī)

本汽輪機(jī)為雙缸、雙排汽、雙抽汽、凝汽式汽輪機(jī)，汽缸分為高中壓缸和低壓缸兩部分，低壓缸為雙層缸結(jié)構(gòu)，有外缸和內(nèi)缸。通流部分內(nèi)裝有左右各六級(jí)壓力級(jí)是雙流、雙排汽。在高中壓和低壓缸之間經(jīng)兩根有柔性補(bǔ)償能力的連通管連接。本汽輪機(jī)有三個(gè)軸承座，中軸承座內(nèi)裝有中軸承及裝配時(shí)需要的假軸承。后軸承座內(nèi)裝有后軸承和發(fā)電機(jī)前軸承。三個(gè)軸承座均是落地式結(jié)構(gòu)。

低壓外缸座落在后汽缸座架上，低壓外缸和后汽缸座架在靠近調(diào)端處設(shè)有橫向鍵定位，此橫向鍵與汽機(jī)中心平面交點(diǎn)是低壓外缸的死點(diǎn)。（如圖示1）

低壓外缸系鋼板焊接，為運(yùn)輸、制造上的方便，在軸向分成三段，然后在現(xiàn)場(chǎng)組裝連接，三段除用法蘭螺栓連接外，在調(diào)整好中心及定位后在連接法蘭的外壁燒密封焊，以保證汽缸的嚴(yán)密性。低壓外缸的兩端軸封處，左右汽封體直接焊接在低壓外缸的端板上。低壓缸與凝汽器的連接是剛性連接，避免運(yùn)行時(shí)不會(huì)因真空影響而增加外缸或臺(tái)板的承載。

中低壓連通管采用兩組軸向排汽管，設(shè)計(jì)平衡波紋管，每組管件設(shè)計(jì)3根軸向壓桿來(lái)承受真空推力。安裝過(guò)程中需要將其拉緊。每個(gè)波紋管有4個(gè)軸向拉桿，安裝好后把拉桿拆下，使波紋管能夠自由脹縮。

2.1.2 凝汽器

本機(jī)組凝汽器為單背壓、單殼體、對(duì)分雙流程、表面式凝汽器（型號(hào)N-8300），安裝時(shí)呈橫向布置。整臺(tái)凝汽器座落在6組彈簧支座上，并通過(guò)接頸連接板與低壓缸排汽口焊接。冷卻水為雙進(jìn)雙出，冷卻面積8300m2，冷卻管材質(zhì)為TP316L。冷卻管總數(shù)為11768根。其中主凝結(jié)區(qū)10828根，Φ25×0.5mm，L=9063mm的不銹鋼管，安裝在空冷區(qū)及頂部圓周段940根Φ25×0.7mm， L=9063mm的不銹鋼管。

2.2 主要部件參數(shù)（見(jiàn)表1）

3數(shù)據(jù)及過(guò)程分析

為了確保機(jī)組的運(yùn)行性能，在汽輪機(jī)扣蓋、汽輪機(jī)基礎(chǔ)二次灌漿、中低壓連通管安裝均已完成后，凝汽器在正式投入試運(yùn)前，其水側(cè)必須進(jìn)行水壓試驗(yàn)，汽側(cè)進(jìn)行灌水試驗(yàn)，真空系統(tǒng)進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。本臺(tái)機(jī)組汽側(cè)灌水試驗(yàn)是在水側(cè)水壓試驗(yàn)后進(jìn)行的，灌水時(shí)使用清潔水源，灌水高度達(dá)到凝汽器的進(jìn)汽口以上約300mm處，維持此高度至少兩小時(shí)。

此臺(tái)凝汽器灌水時(shí)，已將水側(cè)的水排凈，凝汽器底部臨時(shí)支撐經(jīng)檢查已經(jīng)安裝牢固。低壓缸臺(tái)板四角處均用百分表進(jìn)行三方位全程監(jiān)視。汽側(cè)灌水至半水狀態(tài)時(shí)對(duì)凝汽器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)低壓缸電端端部汽封徑向通流間隙由原來(lái)的0.38mm降為0.20mm，調(diào)端端部汽封徑向通流間隙由原來(lái)的0.40mm降為0.35mm。低壓缸四角百分表數(shù)據(jù)除電端前后方向其余變化均勻，均在0.10mm范圍內(nèi)，電端向后膨脹0.48-0.52mm。發(fā)現(xiàn)后汽封間隙變小后，在凝汽器底部相應(yīng)的位置增加了千斤頂并支百分表進(jìn)行監(jiān)視。灌水過(guò)程中對(duì)凝汽器底部百分表進(jìn)行定時(shí)監(jiān)視，約為4個(gè)小時(shí)后灌水高度達(dá)到凝汽器的進(jìn)汽口以上約300mm處。此時(shí)低壓缸四角百分表上下方向和左右方向膨脹均勻，均處于0.10-0.20mm的范圍內(nèi)。在前后方向上，調(diào)端向前移動(dòng)0.10mm以內(nèi)，電端最終向后移動(dòng)量約為0.40mm。電端凝汽器底部百分表數(shù)據(jù)顯示下沉量為0.02mm。此外電端左邊內(nèi)側(cè)后汽缸座架與低壓缸之間出現(xiàn)0.08-0.15mm的間隙，汽輪機(jī)扣蓋后和灌水試驗(yàn)前此處狀態(tài)為0.05mm塞尺塞不入。經(jīng)檢查確認(rèn)凝汽器外壁無(wú)滲漏后，將內(nèi)部水介質(zhì)進(jìn)行排放。在此過(guò)程中，對(duì)低壓缸端部汽封徑向間隙進(jìn)行定時(shí)監(jiān)控，數(shù)據(jù)如圖2所示。經(jīng)過(guò)24小時(shí)后，端部汽封通流間隙依然維持在24小時(shí)前的狀態(tài)。由于汽輪機(jī)已經(jīng)扣蓋完畢，端部汽封間隙測(cè)量是參照安裝過(guò)程中在端部汽封外缸上半處安裝的定位桿測(cè)點(diǎn)進(jìn)行參照的，為了進(jìn)一步確認(rèn)內(nèi)部的通流間隙情況，采用盤動(dòng)轉(zhuǎn)子的方法對(duì)通流間隙進(jìn)行檢查，檢查中發(fā)現(xiàn)電端端部汽封處有微小的摩擦異聲。

本次嚴(yán)密性試驗(yàn)共發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題：

3.1 低壓缸端部汽封徑向通流間隙變小，調(diào)端由原來(lái)的0.40mm變?yōu)?.36mm，電端由原來(lái)的0.38mm變?yōu)?.15mm，并且電端盤動(dòng)轉(zhuǎn)子檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有摩擦異聲。

3.2 電端左邊內(nèi)側(cè)后汽缸座架與低壓缸之間出現(xiàn)0.08-0.15mm的間隙。

3.3 凝汽器調(diào)端和電端的側(cè)板均向電端有一定量的變形膨脹，用兩端拉引線的方法測(cè)量，電端變形量約為7.5mm，調(diào)端變形量約為3mm。

3.4 經(jīng)過(guò)24及48小時(shí)后檢查，汽封徑向通流間隙有所回升，但均未恢復(fù)至原始狀態(tài)，且電端有異聲。

4 原因分析及處理結(jié)果

對(duì)本臺(tái)汽輪機(jī)端部汽封徑向通流間隙變化這一事件，邀請(qǐng)了汽輪機(jī)廠專家、設(shè)計(jì)處、服務(wù)處及凝汽器設(shè)計(jì)處的專家共同來(lái)分析。

首先，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)了確認(rèn)，主要檢查了以下表2：

4.1 原因分析

4.1.1 汽輪機(jī)外缸組合符合設(shè)計(jì)要求，凝汽器灌水后低壓外缸縱橫向變形的數(shù)值在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。

4.1.2 凝汽器安裝后重量約為200t，汽側(cè)滿水時(shí)總重量540t。整臺(tái)凝汽器座落在6組彈簧支座上，凝汽器為彈性支撐剛性連接，彈簧支撐凝汽器自身的重量，低壓缸座架需要承受凝汽器水側(cè)和熱井內(nèi)水的重量，其它因素包括熱膨脹產(chǎn)生的變形均由彈簧補(bǔ)償。由于受凝汽器底板局部不平和自身?yè)隙鹊纫蛩氐挠绊?，即使預(yù)埋墊鐵做到標(biāo)高一致也不能保證6組彈簧受力均勻。

凝汽器底板監(jiān)測(cè)顯示并沒(méi)有下沉，所以可排出臨時(shí)支撐的問(wèn)題。凝汽器電端和調(diào)端的側(cè)板變形方向均向電端偏移（圖3中x、y），與低壓外缸膨脹方向相同。本次凝汽器灌水試驗(yàn)是在有硬性支撐的措施下進(jìn)行的，凝汽器膨脹產(chǎn)生的變形量沒(méi)有得到補(bǔ)償，均反應(yīng)到低壓外缸上。而低壓外缸的死點(diǎn)與凝汽器中心不重合，導(dǎo)致膨脹不對(duì)稱，進(jìn)而造成低壓缸與凝汽器的變形。

除現(xiàn)場(chǎng)檢查的項(xiàng)目外，汽輪機(jī)廠家提出在凝汽器喉部施焊前，應(yīng)保證凝汽器在半水狀態(tài)下才能進(jìn)行焊接。半水狀態(tài)就是凝汽器汽側(cè)灌一半水，此狀態(tài)下的重量相當(dāng)于凝汽器運(yùn)行狀態(tài)下的重量。但現(xiàn)執(zhí)行的最新安裝規(guī)范與廠家技術(shù)說(shuō)明并沒(méi)有提及到此要求，對(duì)于半水狀態(tài)下焊接要求在舊版的安裝規(guī)范中有提及到。對(duì)于責(zé)任方面的問(wèn)題，本文章不多進(jìn)行論述。

4.2 處理結(jié)果

考慮現(xiàn)場(chǎng)工期及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益等方面，共拿出三套處理方案進(jìn)行商討。

4.2.1 由于低壓缸通流間隙變小，設(shè)想在后汽缸座架與低壓缸之間增加不銹鋼墊片，此方法較為簡(jiǎn)潔。但是廠家認(rèn)為可行性不大，對(duì)不銹鋼與碳鋼之間的滑動(dòng)摩擦效果表示不認(rèn)可。

4.2.2 在半水狀態(tài)下，調(diào)整軸瓦高差，將整個(gè)軸系下調(diào)，以保證通流間隙的完好。此方案需要犧牲油擋安裝定位孔的中心。而且調(diào)整有一定難度及風(fēng)險(xiǎn)，由于現(xiàn)在軸系連接已完成，調(diào)整過(guò)程需要將聯(lián)軸器分解，軸系中心需要重新找正，低壓通流間隙變化量并不一致，要想合理調(diào)整有難度，并且對(duì)油系統(tǒng)軸承箱內(nèi)的油質(zhì)產(chǎn)生一定影響。

4.2.3 調(diào)整好凝汽器彈簧，拆除凝汽器底部臨時(shí)支撐，在半水狀態(tài)下揭缸調(diào)整通流間隙。需要揭開(kāi)外缸上半調(diào)整端部汽封通流間隙。內(nèi)缸可由末級(jí)通流間隙進(jìn)行定位調(diào)整，此方案難度不大，工作量相對(duì)較輕。端部汽封徑向通流間隙需要調(diào)整至設(shè)計(jì)值上限0.45-0.50mm。

在經(jīng)過(guò)72小時(shí)后，將其重新全面檢查后，采用了第三種處理方案，將凝汽器彈簧調(diào)整完畢，并將臨時(shí)支架拆除，將其端部汽封通流間隙處理至設(shè)計(jì)值上限。臺(tái)板間隙最終定格在0.05mm塞尺單側(cè)能塞入1/3，長(zhǎng)度為30mm的狀態(tài)下。

5 結(jié)束語(yǔ)

本臺(tái)機(jī)組經(jīng)過(guò)修正處理后，在機(jī)組沖轉(zhuǎn)時(shí)重點(diǎn)檢查了內(nèi)部是否有摩擦聲音，經(jīng)確認(rèn)內(nèi)部一切正常，凝汽器彈簧以及汽輪機(jī)滑銷系統(tǒng)均正常后，最終沖轉(zhuǎn)一次成功。今后再遇到彈性支撐的凝汽器時(shí)，在做類似試驗(yàn)時(shí)候一定要全方面的進(jìn)行考慮，對(duì)其設(shè)計(jì)理念及加工是否有缺陷等進(jìn)行推理，經(jīng)過(guò)廠家及技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝程序和關(guān)鍵數(shù)據(jù)的確認(rèn)后，再進(jìn)行試驗(yàn)。彈性支撐的凝汽器也是今后繼續(xù)研究改進(jìn)的一個(gè)課題。

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