小汽輪機(jī)汽封間隙問題研究論文

1、小汽輪機(jī)汽封間隙問題研究論文 摘要：通過對邯峰發(fā)電廠1機(jī)組小汽輪機(jī)汽封間隙變化分析，確定了原因在于小汽輪機(jī)浮動(dòng)布置方式和排汽管道萬向鉸接補(bǔ)償器常平環(huán)剛度不足，經(jīng)過中方設(shè)計(jì)人員計(jì)算，確定了改造方案，解決了此問題，同時(shí)2機(jī)組也得到了借鑒。 關(guān)鍵詞：給水泵汽輪機(jī)；管道位移；分析；汽封間隙 邯峰發(fā)電廠1、2機(jī)組分別設(shè)計(jì)有1臺(tái)35容量的電動(dòng)給水泵和2臺(tái)50容量的汽動(dòng)給水泵，3臺(tái)給水泵均布置于16m運(yùn)轉(zhuǎn)平臺(tái)。汽動(dòng)給水泵由德國KSB泵廠生產(chǎn)，給水泵汽輪機(jī)（以下簡稱小汽輪機(jī)）由德國SIEMENS公司生產(chǎn)，小汽輪機(jī)汽封采用普通的梳齒型結(jié)構(gòu)。供、排汽管道系統(tǒng)由德國SIEMENS公司設(shè)計(jì)。供汽汽源主要有5段抽汽、再

2、熱冷段、輔助蒸汽，小汽輪機(jī)排汽經(jīng)2220mm管道排至凝汽器。 1問題的提出 邯峰發(fā)電廠1機(jī)組自2000年10月開始整套啟動(dòng)，當(dāng)凝汽器抽真空后，發(fā)現(xiàn)2臺(tái)小汽輪機(jī)對輪中心發(fā)生較大的變化。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，小汽輪機(jī)排汽管道向凝汽器側(cè)有較大的移動(dòng)。隨著凝汽器真空值增加，管道位移越來越大，外觀觀察排汽管道向凝汽器側(cè)最多位移達(dá)65mm，造成了小汽輪機(jī)汽封間隙跑偏，影響了小汽輪機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)。汽封間隙變化見表1。 2原因分析 21小汽輪機(jī)排汽管道設(shè)計(jì)原理 1機(jī)小汽輪機(jī)布置在16m運(yùn)轉(zhuǎn)層平臺(tái)水泥臺(tái)座上，水泥臺(tái)座由布置在運(yùn)轉(zhuǎn)層鋼結(jié)構(gòu)上的彈簧組支撐，整個(gè)小汽輪機(jī)和運(yùn)轉(zhuǎn)層鋼結(jié)構(gòu)屬于國內(nèi)罕見的懸浮式布置。排汽管道在16m運(yùn)轉(zhuǎn)層和

3、9m加熱器平臺(tái)之間，管道布置形式如圖1所示。 小汽輪機(jī)排汽管道上設(shè)計(jì)有3個(gè)補(bǔ)償器，水平管道上裝有2個(gè)萬向鉸接補(bǔ)償器，分別布置在小汽輪機(jī)排汽閥門兩側(cè)。立管上安裝有1個(gè)鉸接補(bǔ)償器。由于來自大氣的壓力較大，水平管道將受到來自A向巨大的軸向推力。為了保證凝汽器不受到推力，水平管道上的2個(gè)萬向鉸接補(bǔ)償器將水平管道上的巨大推力吸收。與此同時(shí)，立管也將隨之向凝汽器側(cè)移動(dòng)，為了使小汽輪機(jī)也不受到推力，此時(shí)立管鉸接補(bǔ)償器產(chǎn)生以鉸接點(diǎn)為中心點(diǎn)的小折角。所有來自大氣壓A向的壓力，均應(yīng)被3個(gè)補(bǔ)償器吸收。而鉸接補(bǔ)償器鉸接點(diǎn)以上的部件和閥門后萬向鉸接補(bǔ)償器鉸接點(diǎn)以后的部件均不受力。因此，3個(gè)補(bǔ)償器聯(lián)合作用可以吸收水平管道

4、上的軸向位移和立管上的徑向位移，小汽輪機(jī)排汽管道應(yīng)按照圖2所示虛線軌跡變化。 當(dāng)凝汽器破壞真空時(shí)，小汽輪機(jī)排汽管道立管鉸接補(bǔ)償器鉸接點(diǎn)和水平管道閥門后的萬向鉸接補(bǔ)償器鉸接點(diǎn)之間的管道部件將基本復(fù)位，確保機(jī)組安全運(yùn)行。 22原因分析 當(dāng)凝汽器抽真空時(shí)，小汽輪機(jī)排汽管道運(yùn)行工況下，來自A向大氣的壓力約為： 式中F作用在排汽管道上的力，N P凝汽器真空與大氣壓差值，MPa d排汽管道直徑，m 由于來自大氣的壓力較大，自然水平管道和立管將受到巨大的推力，補(bǔ)償器聯(lián)合作用，雖然可以吸收水平管道的軸向位移和立管的徑向位移，但是由于水平管道布置并不是垂直于凝汽器連接，而是A、B2臺(tái)小汽輪機(jī)排汽水平管道與凝汽器

5、垂直方向均設(shè)計(jì)了一個(gè)714的角度，在水平管道上還產(chǎn)生一個(gè)扭力FFtg714348191tan71443160（N）。F沒有被水平管道上的萬向鉸接補(bǔ)償器完全吸收，余力沿立管向上傳遞，使立管產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，但立管上的鉸接補(bǔ)償器只能以鉸接點(diǎn)為中心在垂直方向進(jìn)行很小的轉(zhuǎn)動(dòng)，而不能吸收水平管道傳遞來的扭力，因此被直接傳遞到小汽輪機(jī)，雖然該扭力很小，但由于德方設(shè)計(jì)的小汽輪機(jī)懸浮布置在彈簧機(jī)座上，很小的扭力會(huì)導(dǎo)致小汽輪機(jī)發(fā)生扭轉(zhuǎn)。因此汽封間隙發(fā)生變化，管道偏移過大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致小汽輪機(jī)軸承座被拽偏。 3處理措施 31處理過程 小汽輪機(jī)汽封間隙發(fā)生變化后，中德雙方立即成立了缺陷處理小組。德方專家首先在水平管道2個(gè)補(bǔ)償器

6、中間的排汽管道正上方安裝固定支撐，用于頂住排汽管道，限制其向上位移，同時(shí)，用固定支架限制排汽管道彎頭支架位移，改造后，對凝汽器進(jìn)行了抽真空試驗(yàn)，結(jié)果問題依然存在，不能滿足小汽輪機(jī)啟動(dòng)要求。然后，德方專家又采取加長水平管道長度，根據(jù)真空狀態(tài)下排汽管道向凝汽器側(cè)移動(dòng)位移值，在閥門法蘭結(jié)合面處加裝50mm厚鋼墊圈，用來補(bǔ)償管道位移，真空試驗(yàn)結(jié)果仍然不能滿足小汽輪機(jī)啟動(dòng)要求。最后，歸納出其根本原因在于小汽輪機(jī)的懸浮布置方式，這種方式絕對不允許小汽輪機(jī)承受來自立管方向的扭力。由此，制定出2套方案，一是更改圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，采用1個(gè)曲管壓力平衡波紋補(bǔ)償器取代2個(gè)萬向鉸接補(bǔ)償器和1個(gè)鉸接補(bǔ)償器；二是現(xiàn)場改造已安裝的

7、萬向鉸接補(bǔ)償器。經(jīng)過現(xiàn)場勘察，安裝曲管壓力平衡波紋補(bǔ)償器需要空間位置較大，如果更換補(bǔ)償器，需要更改許多管道，而且曲管壓力平衡波紋補(bǔ)償器還存在一個(gè)生產(chǎn)周期問題，因此決定采取第2套方案。如圖3、圖4所示。 32具體措施 在萬向鉸接補(bǔ)償器的常平環(huán)兩側(cè)拼裝高200mm、厚40mm環(huán)形鋼板作為加固翼緣，環(huán)形翼緣板內(nèi)環(huán)與萬向鉸接補(bǔ)償器外壁焊接，然后沿翼緣的外環(huán)頂端焊接寬570mm、厚25mm環(huán)形鋼板，保持萬向鉸接補(bǔ)償器鉸接點(diǎn)處斷開。加固后的萬向鉸接補(bǔ)償器常平環(huán)，可以提高水平管道萬向鉸接補(bǔ)償器的剛性，吸收水平管系產(chǎn)生的扭力，同時(shí)在水平管道增加滑動(dòng)支架，當(dāng)水平管道受到扭力時(shí)起到一定的保護(hù)作用。由于改造后管系的質(zhì)量增加，同時(shí)需要重新調(diào)整1和2彈簧支架的載荷，確保管系載荷分布平衡。 4應(yīng)用效果 在2000年11月初的凝汽器抽真空試驗(yàn)中，小汽輪機(jī)排汽管道向凝汽器側(cè)位移最大只有10mm左右，滿足了設(shè)計(jì)要求。并對小汽輪機(jī)軸承座、汽封間隙重新進(jìn)行了調(diào)整，同時(shí)對小汽輪機(jī)各監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行了測量，測量結(jié)果合格。在2機(jī)組小汽輪機(jī)排汽管道安裝之前，萬向