汽輪機維護和檢修技術 2010年 6月 汽輪機工作原理簡介 主汽門 高壓調門（由 5個閥碟組成） 高壓噴嘴組 動葉片 靜葉片 動葉片 低壓調門（由 5個閥碟組成） 抽汽口 排汽口 一、高壓合金鋼螺栓的拆裝及檢修 1.汽缸螺栓的特點：汽輪機的汽缸螺栓是將上下汽缸連接成一體，確保汽缸嚴密不漏汽的緊固件，它所處溫度高，應力大，因此對其材料要求相對較高：好的抗松弛性、好的塑性和較小的蠕變脆性、較低的缺口敏感性、較好的沖擊韌性、好的抗氧化性、有較強的持久強度、硬度高等 2.螺栓的拆卸： 2.1汽缸溫度的控制：拆卸螺栓時必須等汽缸壁溫降低到一定溫度后才可開始，過早的拆卸螺栓會因高溫時金屬硬度較低而引起螺栓咬死、汽缸變形等。 2.2放臵安裝墊片：汽缸的支撐是由上汽缸貓爪支撐在軸承座墊塊上的，汽缸螺栓緊固后下汽缸便吊在上汽缸上，若松去螺栓下汽缸將失去支撐而下沉，此時汽缸的洼窩中心將被破壞，嚴重時還會造成內部轉子部分損壞。因此在拆卸汽缸螺栓前一定要將下汽缸墊牢。 2.3加滲透液：由于汽缸螺栓長期在高溫下運行，螺栓與螺母的螺紋之間不可避免存在氧化物，在拆卸前 4小時必須在螺紋上噴滲透液，如煤油、松動劑等。 2.4用電阻加熱器加熱：部分大型機組的螺栓直徑很大，拆卸遇到困難時必須使用電加熱的辦法進行拆卸。 2.5螺紋的保護：在拆卸汽缸大法蘭螺栓時必須用大錘擊打活用長管扳手，為防止出現(xiàn)碰傷螺紋的現(xiàn)象，因此在拆除螺栓前必須用專門的罩子將外露的螺紋罩住，保護螺紋，同時在拆螺栓是要對螺栓進行編號，方便回裝 2.6正常情況下松螺栓應按照圖紙要求的順序進行，但在特定情況下應考慮汽缸變形情況，先松汽缸變形最大處（根據(jù)上次檢修數(shù)據(jù)，接合面間隙最大處）的螺栓，因為該處螺栓的緊力最大，若不先將這部分螺栓松開待最后拆卸時很容易咬死。 3.螺栓的回裝：汽缸螺栓回裝的質量好壞直接影響機組的檢修質量，緊力過小會導致汽缸漏汽，緊力過大會損傷螺栓，甚至使螺栓拉斷。 3.1螺栓的冷緊： 3.1螺栓冷緊的目的是消除結合面間隙。當汽缸局部接合面間隙大于 0.5mm時應分幾次擰緊，比如第一次使接合面間隙減小 0.2mm左右，第二次使結合面間隙減小 0.15mm左右，以此類推。直到接合面間隙消除為止。另外在緊螺栓前應在螺栓上涂抹二硫化鉬潤滑劑。 3.2螺栓的熱緊：當汽缸螺栓達到 M48以上時在冷緊后還必須采用加熱或其他方法使螺栓伸長后再緊，以保證汽缸接合面額密封，熱緊的轉角均由制造廠提供。 4.螺栓咬死原因分析： 4.1螺栓拆裝工藝不當，如螺紋上有毛刺等缺陷，裝配時又未涂抹高溫潤滑劑； 4.2拆卸螺栓時選用的加熱器容量小，加熱時間長使螺紋部分溫度過高而脹死； 4.3材料選用不當，如螺栓與螺帽采用同一種材料、螺栓材料硬度偏低等，選材時一般螺帽比螺栓材料要低一個等級； 4.4加工精度不夠； 4.5螺栓表面形成高溫氧化膜，拆卸時氧化膜被拉破并在螺紋表面形成毛刺造成咬死； 5.螺栓斷裂原因分析： 5.1拆卸時用乙炔直接加熱螺栓破壞了材料的機械特性，因此對于大功率機組的螺栓嚴禁使用乙炔加熱； 5.2螺栓材料質量差或熱處理不當，晶粒粗； 5.3鋼材在高溫高壓的長期作用下沖擊韌性和塑性逐漸降低，脆化； 5.4緊力過大，螺栓超載斷裂； 5.5螺栓試用期過長； 二、汽缸 1、汽缸結構： 熱電廠 13#汽機均為單缸結構。 2、汽缸支撐方式： 1#機組為下汽缸通過螺栓緊固吊在上汽缸下面的安裝方式； 2#、 3#機組為下汽缸支撐上汽缸方式； 3、汽缸揭大蓋： 3.1汽缸揭大蓋前應對行車進行檢查，尤其是剎車裝置應完好。 3.2汽缸揭蓋前要拆除所有的連接螺栓、連接管道、儀表線、固定銷。 3.3在拆除汽缸螺栓前應對下汽缸進行支撐，熱電廠 1#機組由于是下汽缸吊裝在上汽缸上所以在檢修前必須將下汽缸墊牢，防止螺栓拆除后下汽缸下墜造成內部轉子碰傷或汽缸洼窩中心偏移； 3.4汽缸揭蓋前必須安裝導向桿，防止汽缸起吊過程中轉動造成轉自部分碰傷； 3.5汽缸揭蓋過程中任何人發(fā)現(xiàn)內部有碰觸、別勁等現(xiàn)象應立即發(fā)出停止指令； 3.6汽缸大蓋吊出后應用枕木墊好并注意保護汽缸法蘭面，同時做好各汽孔的密封； . 4.汽缸泄漏的處理： 4.1汽缸泄漏的原因分析： 4.1.1汽缸法蘭螺栓預緊力不夠； 4.1.2汽缸法蘭密封膠不佳； 4.1.3汽缸法蘭變形嚴重； 4.1.4汽缸法蘭密封面有貫穿裂紋或溝槽； 4.2.汽缸泄漏的消除： 4.2.1選用合適的密封膠 4.2.2在漏氣不嚴重的情況下可在汽缸接合面泄漏區(qū)的上缸離內壁 2030mm處開一條寬10mm，深 8mm的槽，然后在槽內鑲嵌1Gr18Ni9Ti不銹鋼條，借其膨脹系數(shù)大于汽缸材料的膨脹系數(shù)增加密封緊力消除漏氣 4.2.3當汽缸泄漏發(fā)生在低壓缸的低壓軸封處時可采用汽缸接合面堆焊來消除漏氣。 4.2.4當汽缸接合面大面積漏氣時可采用在接合面上反復涂刷電解溶液，一般涂層厚度為 0.030.05mm，此方法不需對汽缸進行加熱，不會引起汽缸變形，操作簡單方便。 4.2.5當汽缸接合面多處泄漏且接合面間隙大部分偏大時應研刮接合面，方法如下： 4.2.5.1將上下汽缸接合面清理干凈后扣上大蓋，冷緊 1/3螺栓用塞尺檢查結合面間隙并做好記錄和記號。 4.2.5.2根據(jù)所測接合面間隙確定研刮基準面，一般情況下以上汽缸為基準面研刮下汽缸平面，但是當上汽缸變形嚴重時應先將上汽缸翻轉后用枕木墊穩(wěn)，然后用平直尺檢查和研刮平面，一直研刮到用平尺檢查不平度小于 0.05mm，方可將上汽缸作為下汽缸研刮的基準面。 4.2.5.3當汽缸變形量大于 0.2mm時應用平面砂輪機研磨，為防止研磨過量可在下汽缸平面上按變形量用手工研刮出基準點，一般為 10 x10mm小方塊，其深度為該處必須的研刮量，每隔 200mm左右研刮一個基準點然后使用平面砂輪機進行研刮。 4.2.5.4研刮注意事項： 1）汽缸接合面間隙最大處不能研刮； 2）刮刀或銼刀等研刮工具只能沿汽缸法蘭縱向移動，不得橫向以免產生貫穿內外壁溝槽。 3）砂輪機研刮到汽缸接合面間隙等于或小于 0.1mm時改用刮刀精刮。 4）研刮前必須將前后軸承室及汽缸疏水、抽汽孔密閉好。 5）研刮標準為每平方厘米范圍內有 12點印痕，并用塞尺檢查結合面間隙小于 0.05mm，然后用“ 00”砂紙打磨，做后用細油石加汽輪機油進行研磨，是法蘭表面粗糙度為0.10.2 5汽缸裂紋的檢查處理 5.1裂紋的檢查方法主要有著色探傷、硝酸水溶液浸泡后用 410倍放大鏡測量的方法、超聲波測量。 5.2裂紋發(fā)生的主要部位有各截面變化處、制造廠原補焊區(qū)、汽缸法蘭接合面多集中在調節(jié)級噴嘴室區(qū)段及螺孔周圍。 5.3汽缸裂紋產生的原因主要有鑄造應力、鑄造缺陷、補焊工藝不當、運行中在負荷變化參數(shù)波動時汽缸各部出現(xiàn)較大溫差、長期頻繁啟停引起熱疲勞裂紋。 5.4裂紋消除法： 5.4.1當裂紋深度小于 510mm時，經(jīng)強度計算許可時可用砂輪機將裂紋磨掉，同時對鏟除裂紋形成的凹槽倒 R大于 3mm圓角，經(jīng)探傷合格后即可。 5.4.2鉆孔限位法，當汽缸裂紋深度小于壁厚 1/3，且經(jīng)強度許可時，裂紋位于難以打磨的部位可以用 5鉆頭 在 裂紋兩端鉆孔，鉆孔深度應為裂紋深度，鉆孔前鉆頭應適當磨圓。此方法不到萬不得已盡量不用。 5.4.3補焊法：分熱焊和冷焊，熱焊是采用 熱 317鉻鋁釩珠光體耐熱電焊條補焊 ZG20GrMoV鋼的汽缸，焊前采用工頻感應加熱進行預熱，焊后做錘擊和用烤把跟蹤回火來解決角變形及線變形的問題；冷焊是采用奧氏體鋼焊條來補焊 ZG20GrMoV材質的汽缸，此方法焊接不需跟蹤錘擊、回火及工頻熱感應加熱。 5.4.5加固法：當裂紋發(fā)生在無法補焊或補焊困難的地方時可采用鋼板加固的方法控制裂紋擴展。 三、噴嘴、隔板（靜葉）的檢修 1.噴嘴是由兩個相鄰靜葉片構成的不動汽道，是一個把蒸汽的熱能轉變?yōu)閯幽艿慕Y構元件。裝在汽輪機第一級前的噴嘴成若干組，每組由一個調節(jié)汽門控制。隔板是汽輪機各級的間壁，用以固定靜葉片。靜葉是指固定在隔板上靜止不動的葉片。 2.隔板解體： 2.1拆除蒸汽室上蓋及吊出調速汽門，并加封蓋板 2.2 待翻好上汽缸后，松開上缸隔板各級銷釘及螺絲 2.3起吊隔板時，應將繩索調整水平及同心，并緩慢進行 2.4起吊中有卡死現(xiàn)象時，防止硬吊硬打，應用軟錘敲打，待松動后再起吊 3.隔板檢查 （施工方法、注意事項） 3.1 清掃檢查導葉、靜葉進出口是否有裂紋、巻邊、變形。所有輪緣與汽缸槽道接觸處，應修理光滑、平正 3.2檢查隔板鎖塊和鎖塊螺釘是否完好 3.3用小錘輕微敲打隔板及噴嘴，聽有無破裂聲音 3.4 隔板焊逢處應良好，無縫隙、孔眼 3.5根據(jù)隔板及葉片結垢輕重情況，采用刮刀、砂布、鋼絲刷或噴砂處理 3.6葉片無變形、巻迼、斷裂、銹垢，應保持完整 4.隔板組裝 4.1將隔板及葉片和汽缸槽道用壓縮空氣吹干凈 4.2測量檢查隔板各部的膨脹間隙應符合標準 4.3隔板組裝后，須將鎖塊用螺絲上緊 4.4 隔板全部組裝完畢后，檢查汽封間隙 4.5下缸兩側的隔板掛耳下面應無臟東西 4.6下隔板水平結合面鍵槽和鍵配合適當 4.7隔板裝入汽缸內應靈活無澀現(xiàn)象 4.8上、下隔板總膨脹間隙應在 0.4mm以上 4.9千萬注意防止隔板在汽缸內倒裝、反裝以及錯裝 四、汽封 汽封的工作原理：汽封采用的是迷宮式密封原理，他由轉子上的凹凸齒槽和具有高低齒的軸封塊組成迷宮軸封，當高壓蒸汽由汽缸內側向汽缸外側泄漏時，經(jīng)過迷宮軸封產生渦流及擴容，使壓力不斷降低達到密封的目的。 汽封塊 主軸 1.汽封拆裝： 1.1拆下固定壓板及螺絲，沿汽封套凹槽取出汽封塊 1.2依次拆完隔板汽封、高壓汽封、低壓汽封 1.3把拆下的汽封塊和彈簧片，分別按順序放入專用汽封盒內 1.4汽封片檢修清理工作結束后，按原記號依次進行組裝 1.5汽封片要用手自由壓入，并能自動彈回 1.6拆裝汽封塊時，注意各組編號，防止裝錯 1.7拆裝時，保持汽封片端頭平面 完整，不得打毛或巻邊 1.8汽封片和彈簧片，應齊全，組裝方向要正確 1.9拆裝汽封片若敲打時，應襯上鋁板 1.10固定壓板及螺絲不許高出水平結合面 1.11保證組裝后，汽封片與凹槽之間無卡澀現(xiàn)象 2.汽封清理 檢查： 2.1檢查清理汽封片、汽封套、汽封套箍。隔板汽封凹槽、彈簧片等應無污垢、銹蝕、裂紋、折斷、彎曲、變形和毛刺等缺陷。用砂布打磨干凈后。擦上黑鉛粉 2.2 持汽封間隙完整和一定間隙（如圖 1） 2.3 在各零部件清理檢查，缺陷消除，并已組裝完畢；汽缸水平接合面嚴密性已經(jīng)檢查合格，并確信汽封內無污垢雜質 后，方可進行間隙檢查 2.4間隙檢查方法：在各汽封片上貼好白膠布 (一至二層 )，隔板汽封貼二至三層，在轉子各汽封套處均勻地涂上紅丹粉，然后吊入轉子，扣上大蓋緊適當數(shù)量的螺栓，再吊起大蓋并吊出轉子，檢查各級汽封片膠布接觸情況，來判斷汽封軸向間隙，最后壓汽封塊上所貼膠布若一層的沒接觸，二層的接觸上了，為合格，否則就應當進行調整，隔板汽封塊上所貼膠布若兩層輕微接觸，三層接觸較重為合格，否則就應當進行調整（白膠布 0.20mm厚）。 圖 1、汽封間隙 隔板汽封間隙前后汽封間隙五、轉子及軸系檢修 轉子的組成：大軸、葉輪、葉片、聯(lián)軸器、軸封套、主油泵、推力盤等（熱電3#機組轉子圖）。 主軸裝配完成后葉輪輪緣端面跳動不大于 0.15mm，輪緣徑向圓跳動不大于 0.10mm； 套裝后的推力盤端面圓跳動不大于 0.013mm，徑向圓跳動不大于 0.03mm； 套裝后的汽封套筒、擋油環(huán)的徑向圓跳動不大于 0.05mm； 汽封齒外圓的圓跳動不大于 0.05mm； 所有鍵與鍵槽必須有 0.010.03mm的過盈配合； 套裝后汽輪機端聯(lián)軸器法蘭外圓對于軸頸的端面圓跳動不大于 0.02mm，徑向圓跳動不大于 0.02mm； 葉輪內孔紅套（先將葉輪內孔加熱到大于軸徑的過程）過盈量為：高低壓復速級 0.15 0.01 跳動量的測量：用百分表或者千分表打表。以車床主軸圓跳動測量為例，將百分表吸在機床導軌上， 把表的尖頭頂住主軸，調零，開動機床主軸緩慢旋轉，讀出最大和最小讀數(shù)，相減，就是車床主軸圓跳動。 聯(lián)軸器后油封后汽封套筒隔板汽封套筒低壓復速級葉輪高壓復速級葉輪前汽封套筒速 度 傳 感 器齒輪油封付推力盤主推力盤軸向位移保護主油泵 1.汽輪機轉子的解體： 1.1解體連軸器，聯(lián)軸器一般分剛性（兩聯(lián)軸器直接剛性連接）、半擾性（聯(lián)軸器中間有一波形筒等連接）、擾性（通過嚙合齒輪或彈簧連接）三種，。 1.2 解體軸承的軸承蓋及上瓦，同時測量通汽部分的間隙，方便復裝時參數(shù)比對。 1.3準備好安放轉子的專用鐵凳，并對轉子接觸部位進行保護。 1.4專用起吊工具和鋼絲繩應進行細致檢查，不得有損傷。 1.5 緩慢平穩(wěn)地起吊轉子，在起吊過程中應注意避免推力盤和推力瓦之間卡澀。 1.6 轉子吊出后用專用蓋板或布將抽汽口，汽封抽汽口、排汽口堵住，防止雜物墜入。 1.7起吊過程中，轉子前后必須有人扶住，防止擺動。在推力盤將離開推力瓦時，特別注意轉子的擺動。同時要注意動靜部分的間隙，防止葉輪和隔板相碰撞。 2.轉子的清理檢查。 2.1汽輪機轉子的清理實際上是對葉片的清理，實踐證明 0.0672mm的積垢會使通流容積減少 1%，級效率下降 3%4%，嚴重的積垢還會堵塞動葉片通流面積，使推力軸承負荷增加，造成推力瓦的燒壞，若積垢在 隔板噴嘴內會使隔板產生較大的繞曲，發(fā)生振動等較復雜的故障，對此防范的重點是提高鍋爐的蒸汽品質。 2.2葉片的清理，現(xiàn)有方法主要是噴砂和手工清理，噴砂清理是用 0.50.6Mpa的壓縮空氣混合粒度為 4050目的細砂對葉輪進行清理，該方法存在環(huán)境污染和容易造成葉片表面被打毛的風險，該方法常用于葉片表面較粗糙的葉片清理，但是對于葉片表面本來就比較光潔的葉片可采用細砂紙打磨的辦法。 2.3轉子的檢查： 2.3.1 檢查各級葉片有無變形、卷邊、裂紋、腐蝕等損傷情況，并做以下處理： a、葉片卷邊可以搬直但不許強行捻打； b、葉片邊緣有裂紋可用細銼修成圓角（裂紋用放大鏡檢查，必要時進行探傷）。 2.3.2檢查葉片鉚釘完好情況。 2.3.3檢查軸套、汽封套有無松動。 2.3.4 打磨轉子前后軸頸（軸頸打磨用 00號或 是金相砂布，用布正圈包著軸頸打磨，有較深印時應用細油石磨光毛刺）。 2.4轉子的組裝 2.4.1 將各軸承下瓦清理干凈吊入下瓦瓦枕或瓦座內。 2.4.2 轉子吊平后，用壓縮空氣將轉子吹干凈。 2.4.3將轉子找好水平后，調正好在汽缸上前后左右的位位置。 2.4.4緩慢下落，前后端有人將轉子扶住，嚴防擺動，注意各部位應無碰卡現(xiàn)象。 2.4.5 轉子就位后，對各軸瓦加透平油并盤動轉子檢查，內部應無磨擦。 2.4.6牢記將所有孔、口的堵布、堵板，在組裝前須取走。 2.4.7逐一檢查轉子各部位的間隙，并做好對中（如圖） 六、軸承檢修 汽輪機軸承分支承軸承和推力軸承，前者支承轉子的全部重量，后者承受轉子運轉時的全部軸向推力，軸承工作的好壞直接影響到汽輪機的安全。 1.軸承的解體：解體前應先將軸承大蓋上的測振儀、溫度計的儀表及電纜拆除，接著依次揭去大蓋、球面座、軸瓦等，在拆卸上軸瓦前必須用螺栓將瓦塊固定在支持環(huán)上然后吊出，否則起吊支持環(huán)時瓦塊將掉下?lián)p壞，在拆卸軸承時每一個零件均應認真檢查記號及裝配方向，以免裝配錯誤。 軸承解體后必須將各零件上的油污、鐵銹清理干凈，軸瓦合金向下放平，并放在柔軟的物體上。 2.軸承的檢查： 2.1檢查推力瓦烏金有無裂紋、脫胎及磨損。作好記錄必要時修刮。 2.2檢查合金表面有無劃傷、電蝕麻坑等。 2.3用著色探傷檢查軸瓦合金是否有裂紋、脫胎、龜裂等，用手錘木柄敲打軸承合金若聲音沙啞或手摸有振動感則說明合金有脫胎。 2.4推力瓦塊的接觸面印痕應大致相等，接觸面積大于 75%，不均衡說明瓦塊受力不均應設法查明。 2.5檢查各油孔有無異物，并清理干凈。 2.6檢查各軸瓦間隙應符合下圖標準（ 3#機） 后軸承推力軸承前軸承 3.軸承合金的修補：軸承合金出現(xiàn)裂紋、嚴重脫胎、密集氣孔、間隙超標等情況時可采取局部補焊或整體堆焊的辦法進行修復，修補時必須將裂紋、碎裂、脫胎、氣孔等用小鑿子剔干凈，并用著色法探傷檢查無缺陷后方可施工，先用酒精或四氯化碳將修補區(qū)域擦洗干凈，用電烙鐵對軸承進行掛錫，掛錫厚度應小于 0.5mm，并于本體合金咬牢。當修補區(qū)域較大時，為了使軸承合金與軸瓦本體互相結合的更好可在焊補區(qū)的軸瓦本體上鉆孔攻絲，加裝一定數(shù)量的 M8M12材質為軸承合金的螺栓，補焊時為防止溫度升高影響其他合金的質量必須將軸瓦浸在涼水里，使補焊區(qū)露出水面，修補結束用刮刀修補至標準范圍。 七、汽機保護裝臵 一、主汽門：主汽門的作用是在汽輪機保護裝置動作后快速切斷汽輪機的進汽而停機，自動主汽門分操縱油動機和閥門兩部分，其開啟與關閉都是依靠壓力油的建立與消失來完成的。 二、汽輪機軸向位移保護裝臵 汽輪機轉子與靜子之間的軸向間隙很小，當轉子的軸向推力過大，致使推力軸承烏金熔化時，轉子將產生不允許的軸向位移，造成動靜部分摩擦，導致設備嚴重損壞事故，因此汽輪機都裝有軸向位移保護裝置。其作用是：當軸向位移達到一定數(shù)值時，發(fā)出報警信號；當軸向位移達到危險值時，保護裝置動作，切斷汽輪機進汽，停機。 作用原理：依靠噴油口與主軸上的擋油環(huán)的間隙來改變進入各保護裝置的調節(jié)油壓力，當軸向位移增大時噴油口的泄油量增大，進入軸向位移保護裝置的調節(jié)油壓力降低，當油壓降低到一定的數(shù)字時保護器內部的彈簧克服油壓使內部滑閥動作，泄油口與高壓油口連通，壓力油進入排油管，各保護裝置動作。 噴油口 三、危急遮斷器 汽輪機超速到一定轉速時 （ 33003360r/min） ，裝在汽輪機主軸上的撞擊子由于離心力作用飛出，打擊危急遮斷器杠桿，杠桿轉動迫使心軸克服彈簧力下移，增大了滑閥上方的受油壓作用面積，使滑閥上部油壓作用力大于下部附加保安油壓使用力，滑閥跌落直至下支點，其結果使安全油與排油相通，安全油壓消失，自動主汽門關閉，切斷汽源實現(xiàn)停機。 原理示意圖： 主軸 重錘 掛鉤 遮斷器滑閥 四、低油壓保護 汽輪機系統(tǒng)的潤滑油壓力過低時會導致軸瓦的烏金融化，引發(fā)惡性事故，因此汽輪機均設有低油壓保護，當潤滑油壓降低到一定數(shù)值時啟動交流油泵，當潤滑油壓進一步降低時啟動事故油泵，該功能通過 DCS系統(tǒng)連鎖自動控制。 八、汽輪機的輔助設備 一、冷油器：汽輪機組冷油器的作用是將潤滑油和調節(jié)保安油經(jīng)過冷卻后再循環(huán)使用，冷油器常見的故障有銅管結垢、銅管破損、密封失效漏油。 銅管結垢會導致?lián)Q熱效果下降，嚴重時造成油溫過高機組停機，因此必須定期對冷油器銅管進行清洗。 銅管破損會導致油泄漏進入循環(huán)水，嚴重時造成油壓波動機組無法運行，對此必須及時安排堵管或更換。 謝謝大家！