东汽1000MW汽轮机高压缸中分面漏汽原因分析及处理论文.doc

东汽1000MW东汽1000MW汽轮机高压缸中分面漏汽原因分析及处理天津电力建设公司 刘中华 贾东友 李跃刚摘要 ： 在已经投产的东汽-日立技术超超临界型1000MW机组中,汽轮机N普遍存在1000-25.0/600/600型为超超临界、一次中间再热、单轴、高中压分缸、四缸四排汽、凝汽式汽轮机。此种类型在已经投产的机组中普遍存在汽轮机高压缸中分面局部漏汽问题，给机组的安全、稳定及经济运行都带来一定影响，本文在总结以往经验的基础上制定了有针对性的施工安装措施，是一个相对普遍又很棘手的难题，我们通过在施工过程中实行的一系列可行措施在施工安装工作中取得了良好的效果，成功实现了的消除避免了漏汽现象。关键词 ： 高压缸中分面 漏汽 测量 间隙 热紧 伸长量引言 华能海门电厂#3机组采用东方汽轮机厂生产的日立技术1000MW机组，该机为N1000-25.0/600/600型超超临界、一次中间再热、单轴、高中压分缸、四缸四排汽、凝汽式汽轮机。我们所安装的该机组为国内同类型机组的国内第十台，华能广东海门电厂第三台。鉴于根据我们掌握的信息在已投产的同类型机组中均不同程度大多出现了过高压缸中分面局部漏汽通病问题，且漏气问题在运行过程中很难消除，例如某台机组在运行时出现漏气，在热态进行热紧，不但没有消除漏气现象，还在大修时发现在热态热紧过的高压外缸在热态热紧的螺栓有大量咬死及出现裂纹的现象，这给机组的安全、经济运行带来很大影响。为了有效的控制避免该问题的发生，确保机组的安装质量，我们在安装前提前进行了总结和分析，会同厂家代表、甲方业主专工、现场监理等相关人员对以往机组出现的此类问题进行细致的分析，找出可能引发问题的原因，经过长期、反复研讨，制定出了一套完整的防治有针对性的安装施工措施，并在#3机组的安装过程中严格按照措施进行施工，最终取得了良好的效果。正文1. 漏汽现象问题描述经过对国内前几台已投产机组漏汽现象的分析得出一些共性结论，大致为以下几点：1.1 几乎机组都是在初次负荷带到800MW左右时开始出现漏汽现象。1.2 漏汽位置均出现在高压缸中分面靠排汽端两侧，各台机组漏汽面积大小不尽相同。大致位置在图1所示的外缸穿透螺栓序号件号15、17、19、21及螺栓件序号16、18、20、22处。但各台机组漏汽面积大小不尽相同。图1：高压缸螺栓布置图1.3 在机组热态时采取二次热紧措施不能根治漏汽现象，而且出现由于二次热紧时没有热紧的基准，加之实际操作危险性很大，有时会出现越紧越漏的现象，问题很难处理。2. 原因分析由于本台机组是我们单位安装的首台同类型机组，对于问题没有亲身经历，所以我们主要依靠经过对所能收集到的以往几台机组漏汽情况、处理漏汽的经过及效果等相关资料和汽轮机厂家提供的图纸、说明书等资料进行的细致分析，参照各台机组处理漏汽的经过和成效，并就存疑的地方内容请教了制造厂家，最终得出我们认为可能影响导致漏汽的因素的有以下几个方面原因因素：2.1 高压缸中分面平面加工工艺的影响。这种可能性相对较小，但是也不能完全排除，需要在安装过程中给予重点检查。2.2 中分面密封胶质量不好或涂抹不匀。这个工序在实际施工过程中往往被忽视，但其质量却对最终质量产生很大影响。汽缸密封脂的厚度要求在验评中的体现是“涂料正确，厚度符合涂料厂家要求，分布均匀，检验方法为目测”。涂料厂家说明书要求厚度为0.5-0.7mm，涂抹均匀。我们所用的汽缸密封脂有MF-1、MF-2、MF-3、MF-4之分，选用时是根据压力、温度参数和中分面间隙超标不超标等指标选取，高中压缸一般是选用MF-4型。2.3高压缸内外汽封体径向间隙偏大，导致蒸汽从轴封漏汽到高压外缸，增加外缸负荷。2.4高压外缸前猫爪截面积过小，伸出过长，导致强度低，使靠近猫爪处外缸螺栓收到额外负荷，对外缸中分面的预紧力减小；但由于缺乏理论基础，需经过厂家设计部门进一步认定； 高压缸中分面螺栓的布置位置对缸体紧合程度的影响。2.345高压内缸4个猫爪支承销高负荷运行时存在顶起外缸的可能。在某台机组的检修中曾经发现高压内缸四个猫爪处支承销有顶缸现象，在厂家设计图纸中此支撑销与上半外缸之间设计间隙为0.150.20mm，经过讨论大家一致认为这个间隙值偏小，在机组检修时发现这个位置支承销有顶缸现象，根据厂家提供的海门#1、#2机D修事宜回复及咱们安装时厂家现场确认确定调大间隙，正常运行时可能阻碍猫爪自由膨胀而引起顶起外缸的现象发生，（详见图2所示）。 将此问题反馈给厂家后,厂家将此间隙调整为0.200.25mm（由制造厂出具书面文件确认）。图2：高压内缸猫爪支承销间隙图，已修改 高压缸中分面螺栓材质的影响；（高压内外缸中分面螺栓材质见表）螺栓位置螺栓编号螺栓直径长度螺栓形式数量（只）螺栓材料螺母材料高压外缸125 1/2969法兰栽丝螺栓22Cr12NiW1Mo1V2Cr12NiW1Mo1V365 1/286947145 1/2869815165 1/21370穿通螺栓217225 1/2137062Cr11Mo1NiWVNbN2Cr11Mo1NiWVNbN23445 1/2869法兰栽丝螺栓2245485 1/2869449505 1/210242高压内缸51583 1/258882Cr12NiW1Mo1V2Cr12NiW1Mo1V59605749261625 1/2994263845 1/2994222Cr11Mo1NiWVNbN2Cr11Mo1NiWVNbN2.4 56 螺栓实际紧固力矩不够。导致这种情况发生的原因可能有几方面原因：1）螺栓伸长量测量存在误差。测量螺栓原始长度和热紧后长度均应在螺栓垂竖直状态下进行，但如果测量人员再在进行原始长度测量时为测量方便在地面上即螺栓处于水平位置时进行测量状态，不管是栽丝还是穿透型螺栓，由于在这种位置上测量工具测头都很难对准螺栓中心加热孔底部中心，造成原始测量数据偏小，进而导致实际伸长量不足。2）在安装过程中以旋转弧长代替伸长量测量。此种方法，并未对热紧后的螺栓实际伸长量进行复测，导致螺栓实际伸长量存在误差。3）厂家对热紧于螺栓的伸长量给出的是一个范围而不是准确数据了一个范围。，但按照日立机组设计的特点，一般设计富余量可能相对较少，如果我们施工中采用伸长量的大部分实际的紧固力度值偏靠近下限，就可能存在出现实际紧固力度不足的情况。由于无法核算螺栓伸长值是否可靠，最后我们决定将螺栓伸长量控制在允许范围的上限，以确保足够的紧固力度，本台机组易泄漏位置螺栓的具体最终伸长量如下表所示：螺栓序号螺栓直径长度(mm)规定伸长量(mm)本台机采用目标值（mm）伸长量最终值（mm）155 1/213701.511.571.551.571.57165 1/213701.511.571.551.571.57175 1/213701.511.571.551.571.54185 1/213701.511.571.551.571.57195 1/213701.511.571.551.571.55205 1/213701.511.571.551.571.56215 1/213701.511.571.551.571.55225 1/213701.511.571.551.571.57。这是厂家、业主在#1、#2汽缸漏气时讨论时说的，一般来说内外缸之间应该是没有蒸汽的，高压内缸中分面没有被气流冲刷的痕迹，现场做径向间隙时做到设计值的下限就行，这个地方内汽封体汽封块也是DAS汽封高压内缸4个猫爪支承销高负荷运行时顶起外缸。2.5 螺栓紧固力矩的影响。 经过多次在现场与相关人员召开专题会讨论，结合厂家对机组设计方面问题的数据证明，一致认为通过正确消除中分面间隙，适当加厚密封脂厚度，适当增加转角确保螺栓伸长量达到上限等措施就应该能够根治漏汽。经过对具体数据的反复核算，我们得出了具体措施。3. 防止漏汽的具体控制措施在按照厂家说明书及相关资料编制施工措施时，除按照相关要求进行控制外，将以下内容作为确保高压缸不出现漏汽现象的针对性措施，进行重点控制。3.1 准备工作3.1.1 螺柱伸长测量工具（D600A.687Z）一套、150A塞尺一把。3.1.2 汽缸密封脂3桶，规格为2.5Kg/桶。按厂家要求推荐使用中国电科院北京国电富通科技发展有限公司生产的MF-4型汽缸密封脂，符合主蒸汽压力25.4Mpa、主汽温度576条件，主要适用于高压内、外缸水平中分面。3.1.3 高温螺栓与螺母之间配合螺纹应涂上高温螺栓防咬合剂，此次选用适用于8001000以上的乐泰N500（21b）。 3.1.4 汽缸水平中分面自由状态和紧1/3螺栓的检查满足设计要求。3.1.5 3.1 重点进行高压内、外缸水平中分面间隙检查高压7、8合级隔板加装水平定位销（内缸隔板槽宽度比隔板宽14mm），防止在机组变工况运行时隔板与内缸碰撞导致汽缸漏汽。7、8级隔板在立面用螺栓把合的，把合后放在内缸的槽内，按照图纸要求应该是有定位销，但是按照图纸要求定位销拧到底，定位销与隔板槽之间还有几毫米的缝隙，刚开始打了联系单，厂家说不装了，扣盖的时候厂家到现场又要装上了3.1.6 采用最新版螺栓预紧说明书D1000A-000103ASM2009年5月版。3.1.7 采用高温螺栓热紧伸长量与螺母外径弧长对应表，见下表。伸长量33 1/244 1/255 1/20.0589111214150.101518222427300.152327333641440.203037434954590.253846546168740.304555657382890.3553647685951040.40607387971091180.456882981091221330.5076921091221361480.55831011191341501630.60911101301461631780.65981191411581771920.701061281521701902070.751131371631822042220.801211461741942182370.851281561842072312520.901361651952162452660.951431741062312582811.001511832172432722963.2 具体操作步骤3.2.1 首先 合缸检查高压内、外缸水平中分面之间的间隙情况，由于高压外缸中分面螺栓偏内侧，中分面法兰主要靠内侧密封，所以内外侧间隙均要测量。自由状态的间隙值做记录，应符合厂家主机证明书要求。缸面自由状态下间隙小于0.25mm且穿入长度不超过法兰的1/3，紧1/3螺栓后中分面0.03mm塞尺不入；。如果有未达到要求的地方需进行现场处理。3.2.2 按照厂家文件要求将高压内缸四个猫爪处支承销与上半外缸之间由原设计0.150.20mm设计间隙，为防止在在正常运行时内缸顶起外缸的现象发生，安装时按调整为0.250.30mm控制，并在安装过程中进行重点控制，消除内缸顶起外缸的隐患（在2.3中提到）。（详见图2所示）。 图2：高压内缸猫爪支承销间隙图3.2.3 高压内缸中分面涂密封脂（防止从内缸漏气到高压外缸夹层）不是啊，咱们扣盖的时候隔板及内外缸中分面不是一直都涂密封脂啊的，高压外缸水平中分面涂密封脂选择中国电科院北京国电富通科技发展有限公司生产的MF-4型汽缸密封脂（MF-4），密封脂厚度厚度为在0.51.0mm，且均匀，在涂抹过程中由质量员全程旁站监督，确保质量，与原设计没有太大的区别,所有高温螺栓与螺母之间均涂上防咬合剂。3.42.4 高压缸内外汽封体径向间隙按图要求做到设计值下限，防止从轴封漏汽到高压外缸。3.2.5 按厂家变更设计要求 按厂家变更设计要求在高压外缸增加一路外缸疏水。主要是排除内外缸夹层中的蒸汽，减小处理运行时上下缸温差大，内外缸夹层中有蒸汽，把蒸汽从夹层中排掉。3.6 螺栓热紧3.2.66.1 由于螺栓伸长测量工具百分表以螺栓端面为基准，所有高压外缸中分面螺栓端面必须清理干净，打磨掉高点，保证端面是水平，光滑的，进一步保证螺栓原始长度及伸长量的测量的准确性。3.2.76.2 热紧前将高压外缸中分面带齐螺栓，在螺栓必须在垂直状态下才能用螺栓伸长测量工具测量高压外缸螺栓原始长度H0n，要求测量3次取-4次，取相近的2次的平均值，以保证测量准确，如三次测量数值间偏差较大，要找到偏差产生原因并重新测量。3.6.3 按照螺栓预紧说明书要求的顺序冷紧中分面螺栓消除结合面间隙，如果中分面间隙未消除，可用扳手加套管延长力臂紧固消除（或热紧部分螺栓消除），不得用大锤进行撞敲击。3.6.4 冷紧完后再测量高压外缸中分面螺栓，保证中分面螺栓伸长0.04mm0.05mm，保证冷紧均匀，避免个别螺栓未紧上力量或受力过大。特别要注意高压外缸缸前侧穿透螺栓（序号件1522），多测量几遍保证数据的准确性，因为前几台机组漏气汽部位均在此处。厂家没要求，是咱们为了测量的准确性这样要求的在保证缸体中分面0.03mm塞尺不入的情况下，热紧并控制最终伸长量，以达到设计要求的螺栓伸长值，具体步骤如下：3.2.7.1 高压外缸中分面螺栓按螺栓预紧说明书要求的顺序均匀冷紧中分面螺栓消除结合面间隙，如果中分面间隙未消除，在有间隙的部位用大锤敲击消除中分面间隙。这与绥电#3机组先间隔热紧68只螺栓闭合缸面（消除结合面间隙）效果一样，但是绥电#3机组最终是要热松这几条螺栓，相比较节省了热紧、热松时间。是张青年在现场让用大锤敲的3.2.7.2 冷紧完后再测量高压外缸中分面螺栓，保证中分面螺栓伸长大约0.04mm0.05mm，保证冷紧均匀，避免个别螺栓未紧上力量或受力过大。特别要注意高压外缸缸前侧穿透螺栓（件1522），多测量几遍保证数据的准确性，因为前几台机组漏气部位均在此处。3.2.7.36.5 所有螺栓的伸长量均达到厂家要求的伸长量的上限。需要特别注意的是，由于高压外缸中分面螺栓偏内侧，要严格控制热紧伸长量不得超过设计许可范围，以免造成法兰外张口。山东某电厂发生过由于热紧伸长量过大，致使外缸出现张口进而出现漏汽的情况。 根据措施要求，将螺栓预紧说明书中要求的高压外缸螺母外径热紧旋转弧长L按螺栓类别适当放大，标准为非穿透螺栓选装弧长增加5%，穿透螺栓增加10%，螺栓紧固顺序严格遵照螺栓预紧说明书要求执行。待螺栓温度降到常温后测量其伸长值H1（H1-H0n，测量3-4次，取相近的2次的平均值）。若伸长量未达到设计值H(H1H)，依据H2=H-H1伸长量查“对应表”对应的L，按L螺母外径旋转弧长追加热紧，待冷却后测量总伸长量是否满足设计要求值。保证螺栓的伸长量均达到厂家要求的伸长量的上限，记录达到设计伸长量下的螺母总旋弧长L+L。3.2.8 6.6 等到螺栓完全冷却到常温后测量螺栓实际伸长量，对于没有达到伸长量要求的进行二次用对高温、高压的密封面进行二次热紧，确保所有螺栓伸长量达到要求严格控制螺栓伸长量的方法，代替以前先冷紧、再一次性按厂家给定的旋转弧长热紧到位的传统方法，不仅能使密封面螺栓紧力对称、均匀，而且能够避免在冷紧过程中对螺纹副产生很大的摩擦损伤。刚开始是有一次热紧，后来弧长不够上限的按照厂家给的高温螺栓热紧伸长量与螺母旋转弧长对应表-日立再进行热紧，这就是二次热紧-再加点形象的能够体现二次热紧的表述即可。3.6.7 冷紧前测量螺栓原始值，冷紧后再次测量伸长量，热紧后等螺栓冷却到常温后再次测量，螺栓伸长量测量工作均由同一个人完成，全以减小人为误差。在华能海门3号机组安装过程中我们完全安装上述措施进行控制，目前机组已经投产并安全运行很长时间了，机组高压外缸未发现有任何泄漏现象，这说明我们所制定的措施是完全可行