汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸封汽封的修復(fù)改造技術(shù)

呂 強(qiáng)

萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司 山東 濟(jì)南 271104

一、概述

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的汽封片損壞將會(huì)造成汽輪機(jī)內(nèi)部的蒸汽外泄，降低汽輪機(jī)的效率造成巨大浪費(fèi)。萊鋼熱電廠老區(qū)8＃9＃風(fēng)機(jī)的汽輪機(jī)一直存在此問題。一旦出現(xiàn)故障，返廠修復(fù)時(shí)間需25天，耗時(shí)較長；聘請廠家專業(yè)人員現(xiàn)場修復(fù)，費(fèi)用較高。嚴(yán)重制約了檢修效率和設(shè)備的正常運(yùn)行。

二、技術(shù)分析

(一)汽輪機(jī)汽封機(jī)理。汽輪機(jī)是將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種動(dòng)力機(jī)械，級(jí)是其最基本的工作單元，在結(jié)構(gòu)上它是由噴嘴和其后的動(dòng)葉柵所組成，蒸汽進(jìn)入噴嘴后其熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，然后進(jìn)入動(dòng)葉給動(dòng)葉片以沖動(dòng)力，使葉輪旋轉(zhuǎn)而輸出機(jī)械功。大型汽輪機(jī)就是由多個(gè)級(jí)組成，每個(gè)級(jí)都有動(dòng)、靜兩部分組成，因此整個(gè)汽輪機(jī)也就由動(dòng)、靜兩部分組成。汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)與靜止部件之間必須留有一定的間隙，以防相互摩擦。由于汽缸內(nèi)外、隔板前后以及帶反動(dòng)度的動(dòng)葉兩側(cè)存在壓差，而相應(yīng)各處動(dòng)靜部分之間又必須保持一定間隙以使它們不致相碰，因此必須設(shè)置汽封裝置，汽封裝置可分為內(nèi)汽封，端部汽封和轉(zhuǎn)子汽封。內(nèi)汽封一般包括隔板汽封、葉頂汽封，其作用是高位能的蒸汽向低位能的區(qū)域泄露，端部汽封又稱為軸封，轉(zhuǎn)子汽封主要是配合端部汽封一起使用，前軸封的作用是防止減少汽缸內(nèi)蒸汽向外泄露，防止高溫蒸汽漏人軸承座致使軸瓦溫度升高及潤滑油含水，后軸封是防止外界的空氣進(jìn)入汽輪機(jī)排氣缸內(nèi)，破壞真空度，影響汽輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

(二)汽輪機(jī)汽封機(jī)構(gòu)及工作原理。封的結(jié)構(gòu)類型有曲徑式和迷宮式。曲徑式汽封有梳齒形(平齒、高低齒)、j形、樅樹形三種。曲徑式汽封的工作原理：一定壓力的蒸汽流經(jīng)曲徑式汽封時(shí)，必須依次經(jīng)過汽封齒尖與軸凸肩形成的狹小間隙，當(dāng)經(jīng)過第一個(gè)間隙時(shí)通流面積減小，蒸汽流速增大，壓力降低。隨后高速汽流進(jìn)入小室，通流面積突然變大，流速降低，汽流轉(zhuǎn)向，發(fā)生撞擊和產(chǎn)生渦流等現(xiàn)象，速度降到近似為零，蒸汽原具有的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成熱能。當(dāng)蒸汽經(jīng)過第二個(gè)汽封間隙時(shí)，又重復(fù)上述過程，壓力再次降低。蒸汽流經(jīng)最后一個(gè)汽封齒后，蒸汽壓力降至與大氣壓力相差甚小。所以在一定的壓差下，汽封片越多，每個(gè)汽封片前后的壓差就越小，漏汽量也越小。當(dāng)汽封片數(shù)足夠多時(shí)，漏汽量為零。迷宮式汽封的工作原理是通過多次的截留膨脹產(chǎn)生的阻尼效果，減少蒸汽沿軸向泄露。

三、實(shí)施過程

(一)汽封片及壓條的型號(hào)和尺寸的確認(rèn)。8＃9＃汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)相同，轉(zhuǎn)子的汽封裝置是鑲片式結(jié)構(gòu)，汽封片由耐熱的1cr18ni9ti材料制成，截面成j形，厚0.20mm，汽封片的j形根部厚1.1mm，壓條是0.9*0.9mm的方鋼材質(zhì)是鉻鎳不銹鋼，用壓條將j形的汽封片壓鉚在轉(zhuǎn)子的汽封槽內(nèi)，汽封槽的槽寬是1.5mm，將汽封片壓鉚在槽內(nèi)有0.5mm的過盈配合，非常的牢固。汽封片與汽封體形成曲徑通道，汽封片與汽封體徑向距離之間始終保持0.2-0.4mm的間隙。

(二)施工過程。將汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子放置于汽缸內(nèi)的2個(gè)軸瓦之上，將推力瓦安裝到位，避免轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來軸向位移過大，用鋸弓將損壞的汽封片j形的根部位置破壞掉，(鋸條的厚度只有0.5mm，壓條的寬度是0.9mm)，用鏨子慢慢將汽封片跟壓條一起取出來，用鋼絲鉗捏緊，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，用錘子鏨子輕輕敲擊汽封槽的底部將汽封片跟壓條一起往外拉，這時(shí)候一定要輕，避免傷到轉(zhuǎn)子的汽封槽，汽封片取出后，將取出的舊的汽封片用游標(biāo)卡尺測量原始的厚度，做好記錄。用什錦挫修正一下汽封槽的兩側(cè)打毛的位置，然后再用砂紙打磨干凈，用醫(yī)用酒精將槽內(nèi)清理干凈，晾干，準(zhǔn)備裝配新的汽封片。在裝配新汽封片之前先將新的汽封片與取出來的汽封片對比一下高度，用剪刀修剪新汽封片的高度略高于取出的汽封片0.2mm左右。

在裝配汽封片與壓條的時(shí)候，必須保證這一圈的壓條為一整段，不能拼接，壓條的接縫與汽封片的接縫至少應(yīng)錯(cuò)開450，相鄰的汽封片的接縫應(yīng)錯(cuò)開1800，每圈汽封片的接口間隙是0—0.5mm，從一側(cè)開始慢慢鑲配，自始至終需要兩個(gè)人的緊密配合，前邊用一把鏨子往汽封槽壓，另一把鏨子配合著鉚，用密封鏨均勻在細(xì)鋼絲上沖點(diǎn)，將汽封片擠壓在轉(zhuǎn)子的密封槽中。難點(diǎn)：沖點(diǎn)的力度要適中，既不能將細(xì)鋼絲沖斷，又要保證在轉(zhuǎn)子高轉(zhuǎn)速下不能將其甩出。直至這一圈汽封片裝配結(jié)束。汽封片裝配結(jié)束后，將其平均的分成8等分，用銼刀慢慢打磨修正圓滑過渡，修正過渡期間用深度游標(biāo)卡尺反復(fù)的測量汽封片的高度，確保加工后的不出現(xiàn)波浪形，當(dāng)汽封片高度還差0.05mm就要達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸時(shí)，將白鋼條固定在轉(zhuǎn)子的一側(cè)，投入手動(dòng)盤車，同時(shí)給軸瓦跟推力瓦手動(dòng)加潤滑油，盤動(dòng)轉(zhuǎn)子進(jìn)行最終的修正，直到達(dá)到設(shè)計(jì)的尺寸。將跟換的汽封片位置的汽封體翻轉(zhuǎn)到汽缸內(nèi)，用塞尺檢查左右兩側(cè)的汽封間隙，間隙過小則繼續(xù)加工，直到合格。最終的裝配加工結(jié)束后，再將醫(yī)用膠布貼到轉(zhuǎn)子的汽封片上慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子一圈，檢查醫(yī)用膠布的接觸情況。

四、實(shí)施效果

更換汽封后，各項(xiàng)尺寸都達(dá)到了汽輪機(jī)廠的設(shè)計(jì)要求，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，無泄漏。通過本次技術(shù)攻關(guān)，總結(jié)了一套快速更換汽封的核心技術(shù)，工藝簡單操作實(shí)用，不受場地和特種設(shè)備的限制，及時(shí)高效的完成更換的任務(wù)，減少因返廠造成的維修等待時(shí)間，大大降低了施工的成本費(fèi)用，具有高度的推廣應(yīng)用價(jià)值。