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        干燥寒冷環(huán)境下汽輪機(jī)砂漿塊裂紋成因及控制措施

        2018-03-21 02:49:57陳春輝姚志威董藝
        綜合智慧能源 2018年2期
        關(guān)鍵詞:臺板墊塊軸承座

        陳春輝,姚志威,董藝

        (中國能源建設(shè)集團(tuán)浙江火電建設(shè)有限公司,杭州 310016)

        0 引言

        汽輪機(jī)作為熱力發(fā)電廠的核心設(shè)備,其安裝質(zhì)量直接關(guān)系到機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。支撐系統(tǒng)作為汽輪機(jī)的關(guān)鍵系統(tǒng)之一,承擔(dān)著傳遞機(jī)組動、靜載荷的任務(wù),其安裝質(zhì)量對機(jī)組的振動指標(biāo)及使用壽命產(chǎn)生長期而深遠(yuǎn)的影響。與傳統(tǒng)的墊鐵支撐方式相比,無收縮高強(qiáng)灌漿料制作的砂漿墊塊支撐的有效接觸面積更大、傳遞載荷更均勻平穩(wěn),近年來已廣泛運(yùn)用于大型熱力發(fā)電廠的安裝中。

        國內(nèi)外生產(chǎn)商和研究者對無收縮高強(qiáng)灌漿料制作的砂漿墊塊安裝工藝的研究主要針對常規(guī)環(huán)境溫度,對特殊環(huán)境下的配制過程及安裝工藝的研究甚少。本文以干燥寒冷地區(qū)的某350 MW機(jī)組為例,通過對比分析,研究干冷環(huán)境下控制砂漿墊塊裂紋缺陷、提高砂漿墊塊制作一次合格率的措施。

        1 問題描述

        本文介紹的機(jī)組地處新疆阿克蘇地區(qū),該地區(qū)降水稀少、蒸發(fā)量巨大、空氣干燥、晝夜溫差大、夜間溫度低。該機(jī)組汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的CCZK350/289.6/24.6/1.5/0.4/569/569型超臨界抽汽式直接空冷燃煤機(jī)組,汽輪機(jī)臺板采用西卡Sikagrout TP灌漿料澆筑的砂漿墊塊作為支撐。

        低壓缸砂漿墊塊與高中壓軸承座砂漿墊塊同時施工,采用相同的工藝。7d保養(yǎng)期過后發(fā)現(xiàn):低壓缸砂漿墊塊全部合格,如圖1所示;高中壓軸承座砂漿墊塊5塊出現(xiàn)裂紋,且均為貫穿性裂紋,如圖2所示。

        圖1 低壓缸砂漿墊塊合格成品

        圖2 高中壓軸承座砂漿墊塊貫穿性裂紋

        低壓缸砂漿墊塊共64塊,合格率為100%,高中壓軸承座砂漿墊塊共38塊,合格率為86.84%。

        2 原因分析

        砂漿墊塊的缺陷集中在高中壓軸承座基礎(chǔ)上,且均為貫穿性裂紋,屬于嚴(yán)重缺陷,而低壓缸基礎(chǔ)砂漿墊塊全部合格。兩者同時施工,采用同種材料、同種工藝、相同的施工人員,因此原因分析重點(diǎn)放在兩者的差異性上。

        2.1 尺寸差異

        低壓缸基礎(chǔ)砂漿墊塊的長度均為350 mm,寬度為150,125 mm;高中壓軸承座基礎(chǔ)砂漿墊塊的長度為381~900 mm,寬度為125~250 mm,其尺寸及數(shù)量見表1。

        由表1可知,低壓缸和高中壓軸承座的砂漿墊塊寬度基本一致,都在125~250 mm之間,差異較小。但低壓缸墊塊長度均為350 mm,而高中壓軸承座墊塊最長達(dá)900 mm,為低壓缸墊塊長度的2.57倍,且長度為800~900 mm的墊塊數(shù)量有26塊,占高中壓軸承箱墊塊總數(shù)的68%,所有出現(xiàn)缺陷的墊塊,長度全部在這個范圍內(nèi)。

        表1 低壓缸、高中壓軸承座基礎(chǔ)砂漿墊塊尺寸及數(shù)量

        由于高中壓軸承座砂漿墊塊明顯偏長,其在澆筑成型過程中內(nèi)部應(yīng)力分布更為復(fù)雜,表面積更大使其對外界環(huán)境的變化也更為敏感。澆筑成型過程中,各部位溫度不均、水分含量不均都將導(dǎo)致墊塊固化程度不同,從而出現(xiàn)斷裂、斷層等現(xiàn)象。

        2.2 布置差異

        低壓缸共有16塊臺板,每塊臺板下布置有3~5塊砂漿墊塊,如圖3所示;而高中壓軸承座為整體臺板,底下布置有38塊砂漿墊塊,如圖4所示。

        圖3 低壓缸混凝土墊塊布置

        圖4 高中壓軸承座砂漿墊塊布置

        由于兩者布置結(jié)構(gòu)不同,因此制作的灌漿模盒也不同。低壓缸臺板由于短小且位置空間足夠,模盒的溢流端可以高出臺板,澆灌時可以通過觀察溢流情況來判斷澆灌內(nèi)部的飽和狀態(tài),如圖5所示。高中壓軸承箱臺板是整塊臺板,模盒的溢流端隱藏于臺板之下,溢流端不可高出臺板底面,澆灌時無法觀察溢流情況,難以準(zhǔn)確掌握內(nèi)部澆灌的飽和狀態(tài),如圖6所示。

        圖5 低壓缸灌漿模盒布置

        圖6 高中壓軸承座灌漿模盒布置

        在澆灌完成后的保養(yǎng)期間,由于軸承座墊塊的溢流端都隱藏于臺板下,很難對溢流端及其附近區(qū)域充分進(jìn)行澆水保養(yǎng),導(dǎo)致單塊砂漿墊塊水分保養(yǎng)量不均,從而引發(fā)墊塊裂紋、脫落等缺陷。

        2.3 環(huán)境的影響

        (1)該地區(qū)3月上旬晝夜溫差大(10~15 ℃),砂漿墊塊區(qū)域溫度不均衡;夜間溫度低(-3~2 ℃),對砂漿墊塊養(yǎng)護(hù)不利。

        (2)砂漿墊塊施工時廠房尚未完全封閉,且該地區(qū)3月上旬大風(fēng)、沙塵天氣頻發(fā),砂漿墊塊水分散失非???。高中壓軸承座砂漿墊塊結(jié)構(gòu)相較低壓缸更為復(fù)雜且密閉,致使高中壓軸承座砂漿墊塊的外圈比內(nèi)部的水分散失更快。

        (3)由于軸承座砂漿墊塊結(jié)構(gòu)布置的特殊性,在臺板覆蓋下的養(yǎng)護(hù)過程中,澆水時無法徹底濕潤到墊塊的每個角落,無法保證各部位的水分均衡。

        3 預(yù)防對策

        (1)砂漿墊塊澆灌完成后,在臺板上覆蓋電熱毯和棉被,以保證臺板底下各砂漿墊塊溫度均勻,同時也防止砂漿墊塊夜間保養(yǎng)時溫度過低。

        (2)在軸承座臺板區(qū)域搭設(shè)防風(fēng)帳篷,在底部四周做好封堵措施以防止漏風(fēng),減小大風(fēng)、沙塵天氣的影響;同時,在帳篷內(nèi)部掛置4盞取暖燈,每隔2 h記錄1次溫度,確保整個臺板區(qū)域的溫度始終保持在5 ℃以上。

        (3)澆灌完成后,在砂漿墊塊已穩(wěn)固的前提下,盡早揭開臺板以便實施全面徹底的濕養(yǎng)護(hù)。該批次灌漿料送檢的《水泥基灌漿材料試驗報告》中抗壓強(qiáng)度試驗結(jié)果為:1 d后達(dá)到29.4 MPa,3 d后達(dá)到60.3 MPa。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)并結(jié)合廠家意見,確定揭開臺板時間為澆灌后的36 h,并繼續(xù)24 h灑水保濕7 d。

        4 效果檢查

        (1)對高中壓軸承座缺陷砂漿墊塊重新澆筑、保養(yǎng)后,清理并檢查各砂漿墊塊,未發(fā)現(xiàn)裂紋、麻面、超標(biāo)氣孔等現(xiàn)象。

        (2)在后續(xù)的砂漿墊塊研磨過程中,所有高中壓軸承座砂漿墊塊也未出現(xiàn)深層次的裂紋。在標(biāo)準(zhǔn)板研磨時,砂漿墊塊具有良好的穩(wěn)固性,未出現(xiàn)局部脫落、松散或開裂等現(xiàn)象。

        (3)采用改進(jìn)后措施,對前軸承座、中低壓軸承座、低壓后軸承座砂漿墊塊進(jìn)行施工,一次合格率均為100%。

        5 總結(jié)及展望

        在干冷環(huán)境下,采取覆蓋電熱毯和棉被、搭設(shè)防風(fēng)帳篷、控制揭開臺板養(yǎng)護(hù)時間等措施,可以有效解決砂漿墊塊貫穿性裂紋的缺陷,尤其針對砂漿墊塊布置復(fù)雜的結(jié)構(gòu),可以有效提高砂漿墊塊制作的一次成功率。

        受惠于西部大開發(fā)和“一帶一路”的國家戰(zhàn)略,西北地區(qū)電力建設(shè)項目潛力巨大,而此類地區(qū)多屬于干冷環(huán)境,即晝夜溫差大、夜間溫度低、空氣極其干燥,此改進(jìn)措施可為類似環(huán)境下的汽輪機(jī)基礎(chǔ)砂漿墊塊安裝提供參考,有效提高砂漿墊塊安裝質(zhì)量,為項目的實施節(jié)約時間和成本。

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