陳建軍，廖 鵬

（云南天安化工有限公司，云南安寧 650309）

云南天安化工有限公司（以下簡稱天安化工）二期800 kt/a 硫磺制酸裝置于2007 年建成投產(chǎn)，西門子公司的KKK 汽輪風(fēng)機是該裝置的關(guān)鍵成套設(shè)備，主要包括汽輪機與風(fēng)機，AFC 系列ST800 型的汽輪機為軸流單列葉片的單級脈沖設(shè)計，旋轉(zhuǎn)速度11 000 r/min，帶動SFO18 型風(fēng)機運行。

2011 年之前，KKK 汽輪風(fēng)機出現(xiàn)問題或到達運行周期需要檢修時，需要與西門子公司反復(fù)溝通，協(xié)調(diào)外派檢修人員，存在費用昂貴、檢修不及時、維修所需的備件和技術(shù)對西門子公司的依賴性很大、維修保障可靠性不足等諸多問題，使裝置穩(wěn)定運行受到嚴重制約。為了降低汽輪風(fēng)機檢修對西門子公司的依賴程度，有助于天安化工在最短時間內(nèi)恢復(fù)生產(chǎn)，減少停產(chǎn)損失，天安化工技術(shù)人員對汽輪風(fēng)機的構(gòu)造特點、維護規(guī)則、維修關(guān)鍵技術(shù)等進行全面的認識和掌握，于2011 年實現(xiàn)了國內(nèi)首家汽輪風(fēng)機自主維修，大大降低了設(shè)備維修的成本，避免了對設(shè)備廠家的依賴，保障了裝置的正常運行。

1 汽輪機和風(fēng)機的主要技術(shù)特性

AFC 系列ST800 型的汽輪機和SF018 風(fēng)機的性能參數(shù)見表1～2。

表1 汽輪機參數(shù)

表2 風(fēng)機參數(shù)

2 KKK 汽輪風(fēng)機維修控制重點

2.1 汽輪機葉輪的拆除與安裝

汽輪機轉(zhuǎn)子包括葉輪和軸，垂懸安裝在軸承外部，葉輪與軸通過螺栓連接，連接結(jié)構(gòu)示意見圖1～2。傘齒嚙合傳遞扭矩，隨著螺栓預(yù)緊力的增大，傘齒嚙合連接強度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，因此葉輪的拆除與安裝過程中螺栓預(yù)緊力的大小對傘齒嚙合連接強度的影響比較大，這對汽輪機的運行安全至關(guān)重要。

圖1 葉輪與軸連接結(jié)構(gòu)示意

圖2 葉輪與軸連接示意

2.1.1 拆除過程

使用專用工具拆除汽輪機葉輪安裝示意見圖3。

圖3 專用工具安裝示意

把定位套安裝在葉輪螺母上，放入專用液壓千斤頂及鋼墊，旋入M42專用葉輪拆除螺母，在葉輪上安裝好磁性表座。因百分表的觸頭長度不夠，把百分表的觸頭取出，將長度約100 mm、φ2.5 mm的焊條一端打磨代替百分表觸頭，再將百分表安裝在磁性表座上。焊條觸頭要接觸葉輪螺栓的頂部，并使百分表的讀數(shù)在 1 mm左右，把百分表的大指針調(diào)到“0”位，在千斤頂?shù)慕宇^處連接好手搖油泵。先通過手搖油泵加力到 5 MPa，用小錘輕敲已安裝好的專用工具進行調(diào)整，使定位套、液壓千斤頂、鋼墊與拆除螺母大至在同一個中心線上。此時應(yīng)注意，葉輪拆卸時人要站在側(cè)面，以防液壓千斤頂損壞傷人。

調(diào)整完畢后，對油泵進行手動加壓，邊加壓邊觀察油泵的壓力情況和百分表的讀數(shù)。當百分表的讀數(shù)達到(0.48±0.04) mm 時，手搖油泵的壓力達到135 MPa 左右，此時螺栓被相對拉伸，葉輪螺母已松動，用12 mm 鋼筋通過帶有槽的定位套插入到專用孔的葉輪螺母處，轉(zhuǎn)動葉輪螺母使其松動后，手搖油泵慢慢泄壓，拆除專用工具及表座，取出葉輪螺母、葉輪和葉輪螺栓。

葉輪拆除后各部件見圖4。

圖4 葉輪拆除后各部件

2.1.2 安裝過程

安裝葉輪時應(yīng)注意葉輪與軸的記號要一一對應(yīng)。葉輪上的1 個“X”齒與軸頭上的2 個“X”齒相對應(yīng)且居中，同時軸上的“O”型標記在上，且在軸頭上的2 個“X”齒中間，標記對應(yīng)好后進行安裝。開始安裝時，當百分表的讀數(shù)為0.47 mm、手搖油泵的壓力在135 MPa 左右時，用12 mm 鋼筋通過帶有槽的定位套插入到專用孔的葉輪螺母處，轉(zhuǎn)動葉輪螺母使其緊固，然后對手搖油泵慢慢泄壓，直至百分表的讀數(shù)約為0.32 mm。葉輪的安裝參數(shù)見表3。

表3 葉輪的安裝參數(shù)

2.2 主汽和分汽調(diào)節(jié)閥的動作指示限定

主汽和分汽調(diào)節(jié)閥的作用是按照控制單元的指令調(diào)節(jié)進入汽輪機的蒸汽流量，以使機組受控參數(shù)（功率或轉(zhuǎn)速、進汽壓力、背壓等）符合運行要求，由電液轉(zhuǎn)換器輸入的二次油壓信號轉(zhuǎn)換為有足夠做功能力的行程輸出以操縱調(diào)節(jié)閥。二次油壓的變化范圍是0.25～0.48 MPa，其與油缸活塞桿行程的對應(yīng)關(guān)系和油缸內(nèi)彈簧的壓縮量有關(guān)。根據(jù)汽閥特性，該對應(yīng)關(guān)系可利用油缸拉桿上的調(diào)節(jié)螺栓改變，通過改變油缸內(nèi)彈簧壓縮量來調(diào)整油缸活塞動作的初始值，最終結(jié)果以靜態(tài)試驗為依據(jù)判斷是否符合要求。

油循環(huán)24 h 后靜態(tài)試驗符合要求，數(shù)據(jù)如下：

1）二次油壓0.25 MPa 時主汽閥動作，0.36 MPa 時主汽閥全開，此時功率為2 800 kW，進氣量為35 000 kg/h，閥桿行程48 mm。

2）二次油壓0.37 MPa 時1#分汽閥動作，0.44 MPa 時1#分汽閥全開，此時功率為4 200 kW，進氣量為53 000 kg/h，閥桿行程36 mm。

3）二次油壓0.45 MPa 時2#分汽閥動作，0.48 MPa 時2#分汽閥全開，此時功率為5 500 kW，進氣量為68 000 kg/h，閥桿行程42 mm。

2.3 汽封室的檢修

拆除汽封室時，用M12 的4 顆頂絲將汽封室的螺栓頂出，將要頂出時將4 顆M12 的導(dǎo)向桿安裝在汽封室的螺栓孔內(nèi)，使汽封室水平頂出。由于汽封室與機殼的安裝間隙過小，同時長時間沒有進行清理，機殼與汽封室間油垢太多，拆除時比較困難，因此作用于4 顆頂絲上的力量要均勻。上下汽封室拆除后，需對其清理，同時更換“C”型汽封。更換“C”型汽封時要把“C”型汽封上的“C”片安放在上、下汽封室的中分面上做定位，以防汽封在工作時做圓周運動。

汽封分為2 組：第一組汽封有3 個碳環(huán)汽封，內(nèi)徑為100.24 mm，分別安裝在內(nèi)部的3 個汽封環(huán)內(nèi)；第二組汽封有2 個碳環(huán)汽封，內(nèi)徑為100.06 mm，分別安裝在汽封室的疏水口與排汽口之間。碳環(huán)汽封安裝位置見圖5。

圖5 碳環(huán)汽封安裝位置

3 維修改造

3.1 汽輪機主汽閥閥座改造

汽輪機主汽閥閥座與密封板的連接為脹接，因溫度變化引起熱脹冷縮，脹接位置存在缺陷。針對特殊工況下閥門自身結(jié)構(gòu)的缺陷，為了增強閥座與密封板連接的牢固性，徹底消除密封板脫落的風(fēng)險，對閥座與密封板進行焊接處理。主汽閥閥座與密封板結(jié)構(gòu)見圖6。

圖6 主汽閥閥座與密封板結(jié)構(gòu)

主汽閥閥座與密封板的材質(zhì)均為X20Cr13 不銹鋼，焊接前須對其元素含量分析，數(shù)據(jù)見表4。

表4 主汽閥閥座與密封板元素含量分析數(shù)據(jù)（w） %

選擇與基體材質(zhì)相對應(yīng)的焊條，編制焊接工藝評定報告。對主汽閥閥座與密封板接合處進行清洗，并打磨成V 形坡口，同時做壓板，保證密封板在焊接的過程中不會變形。焊接完成后對焊縫及熱影響區(qū)進行熱處理。采用合理的熱處理工藝流程，改善晶間組織和應(yīng)力狀態(tài)，是控制變形、防止裂變的有效保障。根椐馬氏體型鋼的熱處理要求正確控制退火、淬火、回火及冷卻方式，確保溫度控制的精度和時間，具體方法為：加熱到300～350 ℃進行焊接，先從0°到90°方向，再從180°到360°，接著從90°到180°，焊接完成后升溫到650 ℃恒溫5 h，然后自然冷卻至常溫。

3.2 汽輪機汽缸加強圈改造

在拆卸加強圈時，發(fā)現(xiàn)鎖緊的螺栓有松動現(xiàn)象，且運行過程中1#汽輪機前軸瓦振動大。從機組拆卸情況和機組運行過程來看，振動大的主要原因應(yīng)是汽缸內(nèi)加強圈松動，汽缸內(nèi)壁16 個定位孔已損壞，頂部磨損嚴重，加強圈發(fā)生旋轉(zhuǎn)位移，汽缸內(nèi)壁損壞情況見圖7。

圖7 汽缸內(nèi)壁損壞情況

由圖7 可見：汽缸內(nèi)壁損壞嚴重，將會影響汽輪機的安全運行。

為了徹底消除安全隱患，對汽缸加強圈進行改造。加強圈45°角方向?qū)锹菁y孔去除螺紋，對應(yīng)缸體孔打4 個深度為30 mm 的孔，攻螺紋深度20 mm，改用4 顆M16X90 雙頭螺栓連接。螺栓緊固后用507 焊條將螺栓與螺母、螺母與加強圈焊接。經(jīng)過此次改造后，汽輪機連續(xù)運行2 年拆除檢查，螺栓無松動現(xiàn)象。加強圈在汽缸內(nèi)固定示意見圖8。

圖8 加強圈在汽缸內(nèi)固定示意

3.3 專用拆除葉輪螺母國產(chǎn)化試驗

專用葉輪拆除螺母及液壓千斤頂配套使用，由西門子公司提供，其熱處理工藝、性能參數(shù)不甚明確。天安化工對專用葉輪拆除螺母及液壓千斤頂進行材質(zhì)分析、強度和硬度校核、抗拉力計算后，由國內(nèi)企業(yè)進行加工制作和熱處理。經(jīng)現(xiàn)場多次試驗，國產(chǎn)的設(shè)備也能滿足拆除與安裝汽輪機葉輪的使用要求。葉輪專用拆除工具核心部件的國產(chǎn)化，促進了整套專用工具的國產(chǎn)化，可有效縮短采購周期，降低采購成本。

4 維修效果

汽輪機和風(fēng)機經(jīng)自主維修后，運行數(shù)據(jù)見表5～6。

表5 維修后汽輪機運行數(shù)據(jù)

表6 維修后風(fēng)機運行數(shù)據(jù)

由表5～6 可見：維修后汽輪機和風(fēng)機的軸瓦振動值良好。由此說明經(jīng)自主維修后，KKK汽輪風(fēng)機能滿足使用要求。

5 結(jié)語

KKK 汽輪風(fēng)機進口設(shè)備的自主化維修改造，不僅保證了設(shè)備運行的穩(wěn)定性、縮短了維修周期、大幅降低了生產(chǎn)成本，還進一步消除了安全隱患，避免不必要的損失。隨著社會發(fā)展和科技的進步，進口設(shè)備的自主化維修改造勢在必行。要充分學(xué)習(xí)國外的先進技術(shù)，同時在日常的檢維修中善于結(jié)合現(xiàn)場實際，總結(jié)思考，大膽創(chuàng)新，使進口設(shè)備自主化維修改造工作邁向一個新的臺階。