王其軍

(國家電投集團(tuán)河南電力檢修工程有限公司，河南 鄭州 450000)

0 引言

該機(jī)組主機(jī)設(shè)備為上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的N600/24.2/566/566型超臨界、單軸、三缸、四排汽、一次中間再熱、凝汽式汽輪機(jī)。再熱蒸汽通過兩側(cè)再熱蒸汽閥、再熱調(diào)閥進(jìn)入中壓缸，各級(jí)做功以后，通過中壓缸向上排汽口的兩根中低壓聯(lián)通管流入低壓缸。中低壓聯(lián)通管的作用是在最小的壓損之下將蒸汽從中壓缸排汽口引入低壓缸。

該機(jī)組在滿負(fù)荷時(shí)的蒸汽溫度是370 ℃，壓力是0.92 MPa。左側(cè)的中低壓聯(lián)通管接至1號(hào)低壓缸進(jìn)汽口，右側(cè)的中低壓聯(lián)通管接至2號(hào)低壓缸進(jìn)汽口，聯(lián)通管在低壓時(shí)缸頂部進(jìn)汽口處設(shè)有密封隔板裝置，保證當(dāng)?shù)蛪簝?nèi)外缸之間不會(huì)竄汽。另外，當(dāng)聯(lián)通管法蘭和夾緊環(huán)緊固時(shí)，密封隔板沿著聯(lián)通管垂直中心線的方向“冷緊”，減少了熱態(tài)時(shí)低壓內(nèi)、外缸垂直方向因溫差產(chǎn)生脹差造成的密封隔板裝置上的應(yīng)力。為了找出該機(jī)組聯(lián)通管在每次檢修回裝后水平面法蘭都會(huì)漏汽的原因，對(duì)此缺陷進(jìn)行分析。

1 原因分析及改進(jìn)措施

1.1 原因1

法蘭密封墊采用石棉板材質(zhì)是造成漏汽的主要原因。該機(jī)組低壓缸上部聯(lián)通管水平法蘭直徑1 540 mm×1 280 mm，法蘭面寬度130 mm，厚度110 mm，結(jié)合面螺栓為M30×210六角螺栓，材質(zhì)為42CrMo1。因機(jī)組出廠設(shè)計(jì)，此處密封墊為高壓石棉板，厚度為5 mm，所以目前采用的是土耳其生產(chǎn)的高壓石棉板。

通過對(duì)石棉板自身材質(zhì)和聯(lián)通管法蘭金屬熱膨脹的特性進(jìn)行分析判斷，直徑大、法蘭厚、溫度高的蒸汽管道，運(yùn)行中將會(huì)對(duì)石棉板密封墊產(chǎn)生影響和變化，這種變化將會(huì)使密封墊的密封效果大大降低，具體分析如下。

聯(lián)通管法蘭連接示意如圖1所示，機(jī)組在啟動(dòng)過程中，汽輪機(jī)不斷升速，沖至3 000 r/min后并網(wǎng)。隨著負(fù)荷的增加，蒸汽的壓力與溫度不斷增加，聯(lián)通管法蘭與螺栓也不斷受熱膨脹。因?yàn)榉ㄌm的厚度及體積較大，受熱后膨脹系數(shù)大，膨脹速度也隨著加快，而聯(lián)通管法蘭螺栓體積小，膨脹系數(shù)小，膨脹速度就慢。由于膨脹過程的不同步性，水平面法蘭受限的膨脹量將會(huì)施加于石棉板，此時(shí)石棉板的厚度會(huì)被壓縮一定的量。隨著高溫的持續(xù)，螺栓也逐漸伸長，但是石棉板之前被法蘭面壓縮的量不會(huì)再恢復(fù)，此時(shí)法蘭密封面就會(huì)產(chǎn)生間隙，蒸汽開始從間隙中漏出。停機(jī)以后蒸汽停運(yùn)，溫度下降，法蘭冷縮較快，螺栓冷縮較慢，此時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)罩螺母多數(shù)為松弛狀態(tài)，螺栓松弛的量其實(shí)就是石棉板被壓縮的量。此現(xiàn)象在每次啟停機(jī)時(shí)都會(huì)出現(xiàn)，以上即為石棉板材質(zhì)的密封墊容易產(chǎn)生漏汽的主要原因。

針對(duì)以上原因分析，決定對(duì)密封墊進(jìn)行材質(zhì)改良，將石棉板材質(zhì)的密封墊更換為金屬纏繞密封墊。金屬纏繞密封墊能夠?qū)艿老到y(tǒng)的壓力熱循環(huán)和振動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，適用于負(fù)荷不均勻、接合力易松弛，溫度與壓力周期性變化、有沖擊或震動(dòng)的場合。金屬纏繞墊片由V形或W形不銹鋼帶和非金屬填充料疊合，螺旋卷繞，始末端點(diǎn)焊而成，具有良好的壓縮回彈性，適用于溫度、壓力交變劇烈的密封部位。由于聯(lián)通管水平法蘭內(nèi)外密封面中間有一圈螺栓孔，不易做成整體金屬纏繞墊，因此將墊子分成兩部分加工，螺栓孔內(nèi)外密封面各做成一個(gè)獨(dú)立的金屬纏繞墊，如圖2所示。

因聯(lián)通管水平法蘭面、密封隔板法蘭面、內(nèi)缸進(jìn)汽口法蘭面三者都是平面配合，沒有止口，為了防止內(nèi)圈纏繞墊受壓后蹦出，蒸汽將纏繞墊吹入缸內(nèi)，在A，B低壓內(nèi)缸進(jìn)汽口中分面處內(nèi)壁各焊4個(gè)規(guī)格為15 mm×5 mm×50 mm的擋板。

1.2 原因2

聯(lián)通管波紋膨脹節(jié)固定螺桿的拆裝工藝不正確是造成漏汽的次要原因。

機(jī)組運(yùn)行中高溫蒸汽通過聯(lián)通管時(shí)會(huì)發(fā)生較大的熱膨脹量，水平管段會(huì)伸長很多，為了保證聯(lián)通管熱膨脹后仍能保持正常位置，機(jī)組設(shè)計(jì)聯(lián)通管各段有波紋膨脹節(jié)，用于吸收聯(lián)通管受熱后產(chǎn)生的膨脹量。機(jī)組安裝時(shí)，右側(cè)聯(lián)通管自由長度為15 172 mm，冷緊后長度為15 217 mm，冷拉值為45 mm，冷拉值靠波紋膨脹節(jié)的收縮與拉抻來補(bǔ)償。聯(lián)通管波紋膨脹節(jié)如圖3所示，每段膨脹節(jié)靠大拉桿來固定兩組膨脹節(jié)的總長度，即保持原始調(diào)整的冷拉值不受變化；小拉桿來調(diào)整膨脹節(jié)的收縮量或拉伸量，保持同步，而且在廠家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

檢修時(shí)，聯(lián)通管垂直面法蘭螺栓拆卸之前，必須將所有膨脹節(jié)小拉桿的固定螺母全部緊固，保證膨脹節(jié)原始狀態(tài)不受變化。螺栓解體完以后，聯(lián)通管吊下，檢修期間大拉桿與小拉桿的固定螺母不允許變動(dòng)?；匮b時(shí)，聯(lián)通管吊裝就位后，螺栓全部緊固完畢，松開所有膨脹節(jié)小拉桿螺母，使膨脹節(jié)恢復(fù)自由狀態(tài)，安裝程序完成。

在解體該機(jī)組聯(lián)通管時(shí)發(fā)現(xiàn)，膨脹節(jié)小拉桿緊固以后，螺栓全部拆除，兩個(gè)垂直面法蘭之間的間隙之和達(dá)到了46 mm。由此推斷，上次聯(lián)通管回裝緊固垂直面法蘭時(shí)，是靠法蘭螺栓把兩個(gè)垂直法蘭面硬拉到一起的。說明在此之前，小拉桿的緊固順序出現(xiàn)了錯(cuò)誤，膨脹節(jié)安裝原始冷拉值出現(xiàn)錯(cuò)亂。因此，低壓缸上部水平面法蘭與斜面法蘭都會(huì)因受到極大的拉力而產(chǎn)生張口間隙，從而造成漏汽。

針對(duì)以上分析，采用以下方法回裝糾正錯(cuò)誤順序。將含有波紋膨脹節(jié)的聯(lián)通管依次吊上，水平法蘭緊固后，先把小拉桿螺栓全部松開，再緊固兩個(gè)垂直面法蘭螺栓，使波紋節(jié)自由拉伸至原始安裝的狀態(tài)。完畢后小拉桿螺栓仍然保持松開，而且要松到最大極限，防止機(jī)組啟動(dòng)后波紋節(jié)受熱膨脹時(shí)受到阻礙，導(dǎo)致膨脹不均造成波紋節(jié)損壞。

1.3 原因3

聯(lián)通管回裝及螺栓緊固順序不正確是造成漏汽的第3個(gè)原因。

中低壓聯(lián)通管共有7個(gè)法蘭：2個(gè)中排斜面法蘭、3個(gè)垂直面法蘭、2個(gè)水平面法蘭。聯(lián)通管法蘭如圖4所示，在回裝過程中，因?yàn)樗椒ㄌm中分面位于低壓內(nèi)外缸密封隔板內(nèi)側(cè)，無法監(jiān)視緊固后法蘭間隙是否平均，所以回裝及緊固螺栓的順序是否正確，將會(huì)對(duì)法蘭及密封墊產(chǎn)生影響和變化。

機(jī)組設(shè)計(jì)左側(cè)低壓聯(lián)通管冷拉值為18 mm，右側(cè)低壓聯(lián)通管冷拉值為45 mm。如果先緊固垂直面法蘭，聯(lián)通管自身及下部水平面法蘭與斜面法蘭都受到較大的拉力，此時(shí)如果水平面法蘭螺栓未緊到位，就會(huì)把水平法蘭間隙拉出張口，一旦出現(xiàn)張口間隙，就會(huì)造成漏汽。因此螺栓緊固要嚴(yán)格按照順序進(jìn)行，應(yīng)該先緊固2個(gè)中排斜面法蘭螺栓，再緊固2個(gè)水平面法蘭螺栓，最后緊固3個(gè)垂直面法蘭螺栓。

另外，受到拉力后的螺桿在經(jīng)過一定時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生伸長量，原來緊固的力將會(huì)被削弱，如果不及時(shí)進(jìn)行復(fù)緊，法蘭受熱膨脹后會(huì)產(chǎn)生間隙，從而造成漏汽。因此要嚴(yán)格把控螺栓緊固程序，測量法蘭間隙達(dá)到均衡合格，并采取冷態(tài)復(fù)緊的辦法確保螺栓緊固到位。

所有法蘭螺栓都應(yīng)緊固三遍，首次緊固完成24 h后復(fù)緊一遍，檢查是否有螺栓松動(dòng)的現(xiàn)象，所有螺栓檢查一遍后，可再統(tǒng)一稍加扭矩緊固一遍。再過24 h后再復(fù)緊一次，此時(shí)可重點(diǎn)檢查有無個(gè)別螺栓松動(dòng)即可，不用全面再加扭矩緊固。

2 結(jié)束語

通過此次檢修，找到低壓聯(lián)通管水平法蘭漏汽的根本原因，采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，徹底解決了低壓聯(lián)通管水平法蘭的漏汽問題。同時(shí)總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)也為國內(nèi)同類機(jī)組，提供了消除此類缺陷的方法和依據(jù)。