施红杰
江苏盐城发电有限公司 224003
引言： 盐城发电有限公司八期工程是哈尔滨汽轮机的135MW，于2005年安装投产，该机为超高压、中间再热，双缸、双分流、单抽凝汽轮机。我公司对机组进行增容改造后，额定功效为155MW，在机组停运检修过程中， 出现的主要缺陷有汽缸端面和环侧双变形，既影响机组改造的安装和又影响机组的安全运行。经过多年的探索和对现场系统及设备结构的多次改造，消除了这一严重影响发电机组安全经济运行的重大设备隐患。
关键词：汽轮机 缸体 翘曲 汽封环槽 紧固螺栓 变形
一、现状调查
从汽缸的安全技术参数入手：汽轮机的汽缸实际上是一个结构特殊、工作状态特殊的压力容器，汽缸是由上下两半通过接件结合而成。高中压汽缸承受着高温、高压蒸汽产生的载荷。由于载荷性质的不同，因此应当注意的安全技术参数也就各不相同，高中压汽缸的主要问题是保证中分面良好的密封、尽可能低的热应力和小的热变形。为了保证工作状态下中分面具有良好的密封性能，首先要求汽缸中分面平整、光洁，上下两半自由合拢，沿整个中分面任何区段的穿透间隙小于0.05mm，上下两半自由合拢时，不允许有内张口现象，允许的外张口数值不得大于0.1mm。当运行时，同一区段上下两半温差不得大于30度；启动或停机过程中，蒸汽与汽缸的温差不得大于100度。
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二、原因分析
从现状调查可以看出，#10汽轮机主汽缸端面翘曲和底座孔变形影响机组安装的主要原因。
一：缸体的中分面紧固螺栓材质影响情况
汽轮机所用钢材要求符合国家用材质量标准论证，因此低压缸可能出现的主要问题是刚度和稳定性，已连续安全在运行6000天。
二：缸体的中分面紧固螺栓，在高真空状态下运行，致使螺栓的受力面倾斜，螺栓是否发生弯曲甚至折断现象
较高温度的急剧变化，将使阀盖与阀壳之间产生明显的膨胀差，致使螺栓的受力面倾斜，螺栓发生弯曲，将导致螺栓很快产生裂纹，甚至折断。因此，运行人员工作中也及时检查及更新，同时未出现影响机组运行的不安全因素。
三：缸体的中分面紧固螺栓安装的联轴器对中精度影响
本体其它安全技术参数，轴系对中良好，是汽轮发电机转子平稳运行的重要条件。各转子之间刚性联轴器（通过专用螺栓)连接在一起时，要求刚性联轴器精确对中，其外圆偏差应小于0.02MM，按设计要求调整好联轴器之间的张口和中心线的高度差，以满足各轴承载荷合理分配的要求。检修后符合检修标准。
四：缸体的中分面紧固螺栓拉伸应力，使缸座孔产生无规则变形。
急剧的温度变化，对主汽缸上紧固螺栓的危害也是很严重的。此外急剧的温度变化，将使缸体壳与转子之间产生明显的膨胀差，致使螺栓的受力面倾斜，螺栓发生弯曲，从而在已承受极大拉伸应力的螺栓上又增加了弯应力；又增加了螺栓的弯应力，倒致缸座孔螺丝产生变形，影响安装质量和机组安全。
五：合缸时检测的翘曲情况
汽缸结合面金属质量过分集中，可能使铸造过程的残余应力难以完全消除，在检修机组A级检修拆除分离时，得以完全释放，中分面产生凹、凸变化，这种意外的热态变形将导致汽缸的翘曲，影响机组的安装、运行的漏汽和机组安全。
三、对策实施：
一、汽缸的翘曲修复
1、端面A、B面变形量超过6—7MM以上我们采用焊接补偿法。我们在产生凹变化较大的部位，采用焊接的方法，增厚凹面的部分，焊接工艺是采用在工艺卡上对于变形量过大的凹面部分。
2、我们在产生凸变化较大的部位，采用5米立车大型加工机床修正法，去除不平整（变形）的部分，纠正了汽缸端面A、B面的平行度。工艺卡上，见图进行1牢固安装—2旋转校正上端面。通过调整夹具元件的位置和添加必要的夹具元件，能够达到减少变形的目的。
3、对缸体结构复杂、刚性差，特别是非对称结构件，为了获得工件的最终制造精度必须对变形零件进行校正，才能有效控制加工的变形。
4、在加工过程中，我们采用复合聚晶立方氮化硼(PCBN)新型刀具材料，该刀具具有很高的硬度和耐磨性，且价格低、刃磨方便、与铁族金属无亲合反应，因此，加工硬度为55一56HRC的形状复杂的缸体，取得了较好的效果。该刀具已全面推广到我们的日常操作应用之中。
5、刮削汽缸结合面：用刮刀从工件表面刮去一层很薄的金属的手工操作，目的是提高缸体上缸和下缸的配合精度，增加耐磨性与配合零件的密封性。刮削后均匀分布的凹坑有利于保持精度，经刮削的工件表面粗糙度Ra0.4-0.1um,平面刮削余量取0.10mm，上缸和下缸结合面的研点数25mm方框内8-12个点。
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对策二、螺栓的受力面倾斜，引起缸座孔变形的修复。
1、对于汽缸中分面紧固件（螺栓、螺母、紧固钢圈）是极为重要的零件。由于该轴承的可倾瓦在轴向不能摆动，故在安装检修时，螺栓在高温环境中承受着极大的拉伸应力；温度急剧变化所产生的热交变应力，将会使其产生热疲劳裂纹。对于这些失效的螺栓螺母我们及时进行检测，并更换使用。
2、此外急剧的温度变化，使螺栓的受力面倾斜，螺栓发生弯曲，螺栓的弯应力倒致缸座孔螺丝产生变形，影响检修安装。我们自己加工大型专用丝攻，外加导向夹具，有针对性对缸体变形部分进行修复，保证缸体紧固螺栓，流畅旋入,螺杆与缸面的垂直度不大于0.20mm，得以修复成功。
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四、效果检验：
1、检查效果：
缸体在安装中，分面平整、光洁，上下两半自由合拢，沿整个中分面任何区段的穿透间隙小于0.05mm，上下两半自由合拢时，不允许有内张口现象，允许的外张口数值不得大于0.1mm。完全达到汽缸安装标准和要求。
2、症结检查：由于缸体车削去除了多余的部分后缸体汽封环部分形成椭圆，要检查汽封直径方向的尺寸变化，保证汽封环槽放置间隙0.15-0.3mm之间。
参考文献：
1．火力发电机组培训教材《汽轮机设备及其系统》中国电力出版社，2006
2．《火力发电厂汽轮机检修规程》 DL/T869-2012