蒸汽透平机的检修与渗透检测

一、蒸汽透平机的发展史及其应用

1. 透平机

透平机 (turbine) 是将流体介质中蕴有的能量转换成机械功的机器。虽然其结构型式多种多样, 但基本工作原理相似:透平最主要的部件是旋转元件 (转子或称叶轮) , 被安装在透平轴上, 具有沿圆周均匀排列的叶片。流体所具有的能量在流动中经过喷管时转换成动能, 流过转子时流体冲击叶片, 推动转子转动, 从而驱动透平轴旋转。透平轴直接或经传动机构带动其他机械, 输出机械功。

2. 蒸汽透平

蒸汽透平 (或称汽轮机) 是用蒸汽做功的旋转式原动机, 它将蒸汽的热能转变成透平转子旋转的机械能, 这一转变过程需要经过两次能量转换, 即蒸汽通过透平喷嘴 (静叶片) 时, 将蒸汽的热能转换成蒸汽高速流动的动能, 然后高速气流通过工作叶片时, 将蒸汽的动能转换成透平转子旋转的机械能。

二、渗透检测在现代机组检修中的应用

渗透检测 (PT) 是一种以毛细作用原理为基础的检查非多孔材料表面开口缺陷的无损检测方法。运用物理, 化学, 材料科学及工程学理论为基础, 对各种工程材料, 零部件和产品进行有效地检验, 借以评价他们的完整性, 连续性及安全可靠性。渗透检测可以检查金属和非金属工件表面的开口缺陷, 如裂纹, 疏松, 气孔, 夹渣, 冷隔, 折叠和氧化斑疤等。这些表面开口缺陷, 特别是细微的表面开口缺陷, 一般直接目视是难以发现的。此外, 渗透检测还有不受被检工件化学成分限制, 不受被检工件结构限制以及不受缺陷形状、尺寸和方向的限制。只需一次渗透检测, 即可同时检查开口于表面的所有缺陷。

1. 渗透检测在石油石化检修检验中的应用

渗透检测由于其应用的正确性和有效性, 现在在国内外各种企业, 尤其大型石油石化企业中的维护, 生产中扮演重要角色。特别是在各种静设备的机构, 内壁等检验检测;动设备的出厂检验与维护维修中应用广泛。

在动设备检修中, 由于其工件的工作强度性, 检修的时效性, 以及对被检工件的保护性要求较高, 故多采用渗透检测检查缺陷。

三、蒸汽透平机的检修与无损检测

由于蒸汽透平机的耐高温, 高压, 且连续运转能力强稳定性高, 负载强度大, 一般在石油石化企业里作为重要设备的驱动机使用。下面就将某厂某透平机HT101的检修及检验案例进行简单的分析。

1. 蒸汽透平运行中的问题

HT1011在运行之中一直存在汽封漏汽, 透平上下缸中缝面泄露蒸汽, 以及运行中存在转速波动的不稳定情况。

2. HT1011基本数据

3. 蒸汽透平的检修

(1) 透平

透平揭盖, 转子吊出清理, 叶片进行着色探伤 (以下做详细介绍) , 做动平衡, 更换汽封。对新汽封进行研磨定位。

(2) 轴承

(1) 检查轴颈轴承、推力轴承, 无超标磨损、裂纹。 (2) 检查测量主轴承、推力轴承间隙。

(3) 检查测量主轴承瓦块、推力瓦块、径向瓦块厚度。 (4) 对轴承座、瓦块进行着色探伤。

(5) 清理轴承箱, 无渗漏现象。

(3) 调速系统

(1) 清洗并检查调速系统所有部件 (包括危保装置) 的磨损情况。

(2) 检查主汽阀、调速阀和抽汽阀的杂质积聚情况并作清洗。

(3) 检查检查主汽阀、调节阀、抽汽阀的阀芯、阀杆、阀座的配合情况, 检查阀芯和阀座表面有无内外界杂质造成的划痕、磨损、腐蚀或裂纹。

(4) 调速系统进行静特性试验及调整。

(4) 车头箱

检查传动机构的磨损情况, 测量间隙。调速器送出调校。

(5) 透平壳体

拆除透平上下壳体, 拆除壳体上轴承箱, 对上下壳体单独进行中缝面研磨匹配试验, 消除缝隙。

(6) 系统各种泄漏点消漏。

(7) 检修完毕后壳体复位重新保温, 与机体相连的管线、法兰等完善保温。

(8) 检修报告记录如图2, 表1.

4. 蒸汽透平的无损检验检测

蒸汽透平由于其转子一直处于高温高转速状态下运行, 其要求强度较大, 而且在运行中存在转速波动情况, 所以需要对易产生缺陷部位作无损检测, 由于其缺陷部位多在表面及近表面, 所以采用着色渗透检测。

(1) 检测部位的选择

透平转子的结构是由转转子与翅片结合而成, 所以着色部位选在轴与翅片结合部。以及易损的轴承轴径等部位

(2) 渗透检测

渗透前对转子进行清洗, 达到渗透检测先行条件。渗透检测操作时应保持线性方案,

使用着色渗透剂, 分段进行, 喷涂要均匀, 并在整个渗透时间内保持渗透剂全部覆盖被检表面, 并保持湿润状态。

采用清洗剂清洗, 严禁用清洗剂直接喷涂到被检工件表面上, 即防止过清洗, 一般先用干净不脱毛的布依次擦拭, 直至大部分多余渗透剂被清除后, 再用蘸有少量清洗剂的干净不脱毛的布进行擦拭, 直至将被检表面上多余的渗透剂全部擦净。

喷施显像剂时, 喷嘴离被检面距离为300mm, 喷洒方向与被检面夹角为30°。显像剂涂层应薄且均匀。

观察显示痕迹应在显像剂施加后5~60分钟内进行;着色渗透检测时, 观察应在被检表面可见光照度大于10001x条件下进行, 当发现显示痕迹时, 必须确定痕迹是真缺陷还是假缺陷, 必要时应用5~10倍放大镜进行观察或进行复验。检验结果如图3。

检测结束后, 为防止残留的显像剂腐蚀被检工件表面或影响其使用, 应清除残余显像剂, 清除方法可用布或纸擦除等方式。

(3) 经无损渗透检测, 未见转子明显缺陷, 因此排除了转子缺陷而造成的机组转速波动。经研究决定采取调校调速器, 转子做动平衡消除不平衡量的处理。

3.蒸汽透平的试车验收

a各零部件尺寸及间隙要求等数据与检修记录完善。

b各零部件按所附检修记录表上的数据进行测量检修和调整, 并认真填写记录。

c做好试车前的准备工作, 并做好开车方案。

d按照单机试车升速曲线规定启动, 达到额定转速后, 进行超速跳闸试验。

e机组经过联机试运及带负荷试车72小时。结论

通过对蒸汽透平机的研究制定方案, 对某厂蒸汽透平的运行存在问题进行分析, 在检修中使用汽封更换定位, 大盖研磨等方法消除漏汽, 无损渗透检测转子轴瓦, 排除其缺陷可能, 改做动平衡测试并回装, 使机组顺利开车并消除故障。

摘要：本文简要介绍了蒸汽透平机的发展史以及在国内石油石化行业中的应用现状, 通过蒸汽透平机的检修与检测案例, 简单分析了蒸汽透平机检修与检测中的一般性问题及处理方法。

关键词：蒸汽透平,渗透检测,检修

参考文献

[1] 黄树红汽轮机原理[M].中国电力出版社.2006年.

[2] 胡学知.渗透检测[M].第二版.北京.中国劳动社会保障出版社, 2007:112-125.