国产改进型300MW汽轮机汽缸膨胀不畅的原因分析及改进措施

我公司的汽轮机为国产改进型300MW汽轮机,系上海汽轮机厂生产的N300-16.5/535/535中间再热凝汽式、单轴四缸四排汽汽轮机组,汽轮机高中压缸静止部分的死点在汽轮机纵向轴线与中低压3号轴承座底部横向键中心线的交点上,高、中压静止部件以死点向车头方向膨胀,1号轴承座在高压外缸猫爪的推动下将向前移动约32mm,2号轴承座在中压外缸猫爪的推动下将向前移动约17mm。推力轴承安装于2号轴承座内,运行时,推力轴承带动整个轴系随2号轴承座向前移动,这时高压转子以推力轴承为死点向车头方向膨胀,中压转子以推力轴承为死点向与高压转子相反的方向膨胀。该类型机组自投产以来,均发生了高压、中压缸缸体膨胀不畅的现象,3号轴承座存在“翘头”现象,致使4号轴承负载过大,造成了以下各种缺陷:轴瓦冷态负荷分配不均;联轴器不能按正常中心值联结;汽缸缸体变形;开机过程汽缸差胀大;动静碰磨;暖机时间延长等缺陷。

1 高、中压缸膨胀不畅原因分析

汽缸缸体膨胀不畅既有滑销系统结构设计失误、管道与缸体连接方式不正确的原因,又与滑销系统的运行方式、检修工艺等方面有关。

(1)轴承座无润滑膨胀:(1)由于制造厂原设计的台板油路弯多线长,注油阻力大,注入的新油很难将油槽内的旧油排出,致使油槽内的润滑油失去流动性,被高温烤结固化后失去润滑功效,增大了摩擦系数,造成“无润滑膨胀”现象。(2)注油周期过长,由于旧油已经固化,新油只能局部注入或无法注入,造成无润滑摩擦。

(2)3号轴承座刚性差,受力后易发生变形,造成“死点不死”的现象。在热变形和外力作用下(如排汽真空剧烈变化时),使其径向间隙减小或消失,转子就会发生动静碰磨,转子局部受热使其弯曲,轴振快速增大。

(3)滑销系统卡涩:(1)轴承座与基础台板的配合不符合标准,接触不均匀或接触面积未达到75%以上,同时由于长期运行或检修的原因,基础台板部分位置出现拉毛现象。(2)由于纵销和纵销槽的材质选取不合理,或安装时有异物进入纵销槽,使轴承座在膨胀、收缩时产生毛刺。(3)由于汽封间隙调整不当,运行时轴封漏汽窜入纵销槽、轴承座台板中,引起锈蚀。

(4)缸体与轴承座推拉结构不合理:(1)原设计中,当滑销系统各部分间隙调整不当或高压缸、中压缸两侧膨胀、收缩不均匀时,左右两只汽缸猫爪传递的推拉力亦不同,容易导致纵销与键槽咬合造成膨胀不畅。(2)由于轴承座受到的推拉力由猫爪作用于中分面,而受到的摩擦力作用于底面,这样就对轴承座产生了一个翻转力矩,且使轴承座与台板发生线性摩擦,摩擦力增大,不利于汽缸的膨胀、收缩。

(5)由于缸体变形,猫爪横销无法取出,不能进行检修。2号轴承座底部的滑销发生卡涩,其在停机、冷态下无法收缩到原位,致使2号轴承座和3号轴承座受到中压缸极大的拉应力,反向翻转变形。

(6)蒸汽管道与汽缸缸体的连接方式不正确:安装时未能充分考虑到管道对缸体膨胀与收缩的影响,管道与缸体采用硬连接(不使用膨胀节),布置不合理。

2 处理高、中压缸膨胀不畅所采取的主要技术措施

(1)清理轴承座台板及台板滑块,检查修理台板面使之无毛刺,清除台板和滑块之间的旧润滑油脂,并将接触平面用煤油清洗干净。

(2)在台板上涂上红丹粉检查台板和滑块的接触情况,并做好详细的记录。

(3)用精度等级零级以上的平板及红丹粉检查台板和滑块的接触情况,并修理台板和滑块,要求接触面积大于75%。

(4)清理检查台板的纵销,纵销和轴承座座架之间应有0.01~0.02的过盈量,轴承座与台板纵销之间轴向有不小于1mm的膨胀间隙,否则,该台板的纵销应重新加工配制。

(5)轴承座底面修复及要求。轴承座底面首先用零级以上的大平板进行研磨、修刮处理,经验收合格后,再用轴承座底面与轴承座台板进行研磨,直至满足接触面积达75%以上且均匀接触。

(6)台板滑块进油脂管道的改进。原来的一侧进润滑脂另一侧出润滑脂的结构,现在改为中间进润滑脂两侧出润滑脂的结构,避免了因接触不良而造成整个台板进不到润滑脂的现象。

(7)原来使用的高温润滑脂更换为美国“铁霸”铝基复合润滑脂。

(8)台板接触情况经验收合格后,将台板滑块清理干净,均匀涂上一层“铁霸”铝基复合润滑脂,然后再将轴承座底面清理干净,吊装好1号和2号轴承座及猫爪冷块。测量检查2号轴承座与中压外下缸之间的膨胀间隙应为0.04mm~0.06mm之间,端面间隙大于3mm。

(9)为了减轻高、中压缸膨胀过程中的管道膨胀阻力,中压缸3-6抽抽汽管道加装膨胀节,并对抽汽管道进行了合理的调整。

(10)上海汽轮机厂对引进型机组已经对4号轴承支架和中压外缸进行了加固。通常3、4号轴承的轴振和瓦振以反相分量为主,说明转子存在一定的二阶质量不平衡,只需实施精细的二阶动平衡就可以降低4号轴承振动。

3 实践与效果

(1)经过第二轮的大修,我公司的四台机组相继进行了高、中压缸膨胀不畅的处理。处理后的机组在启动过程中的缸胀不畅现象有了明显的好转,缩短了启动过程中的暖机时间,同时,未再发生过4号瓦“烧瓦”的现象,运行情况良好。

(2)虽然经过处理,缸胀不畅问题明显好转,但还存在以下问题:由于主蒸汽管道设计、安装及管道长时间蠕变等诸多原因导致主汽门、调门联合座架膨胀不畅。同时,热态时,高、中压缸两侧猫爪负荷分配不均,在轴承座和座架的纵销处产生一膨胀扭力,加大了轴承座的膨胀阻力。

4 结语

只有经过机组的大修改造时对主蒸汽管道系应力进行重新计算,主汽门、调门联合座架重新安装,进一步提高检修工艺质量,积极创造条件,改善高、中压缸两侧猫爪负荷分配不均,方可解决主汽门、调门联合座架膨胀不畅、跑偏等问题,从而根本解决缸胀不畅的问题。

摘要：针对国产改进型300MW汽轮机因缸体膨胀不畅造成轴瓦冷态负荷分配不均、汽封磨损,导致暖机时间的延长等缺陷,分析产生缸体膨胀不畅的原因,对消除滑销系统卡涩、改进推拉结构、管道与缸体的连接方式、基础台板的材质及润滑系统的改进等方面提出相应的措施。

关键词：节能,膨胀不畅,滑销系统,暖机时间