给水泵汽轮机汽缸漏气分析与处理

刘传鹏 秦福鹏

摘要：结合某电厂1 000 MW机组给水泵汽轮机汽缸中分面漏气处理实例，对汽缸中分面漏气原因进行了分析，得出1 000 MW机组给水泵汽轮机汽缸中分面漏气的具体原因：汽缸进汽口热应力集中位置未设计紧固螺栓，机组在启停、变工况运行、异常工况下运行时，造成汽缸温度骤然变化，进汽口处受热膨胀不均导致汽缸结合面变形。根据现场实际情况，采用了一种省时、经济、有效的处理方案：采用交替冷、热紧中分面法兰螺栓方法消除张口，并利用低预热堆焊技术，在进汽口附近焊接200 mm×10 mm×2 mm的阻汽密封线，然后用平尺研除痕迹，最终使刮研焊道和结合面在同一平面内。

关键词：给水泵汽轮机;中分面;汽缸漏气

0 引言

汽轮机汽缸的严密性直接影响着电厂的安全、经济、稳定运行，汽轮机中分面漏气不仅会造成能量损失，增加电厂汽耗，漏气严重时还会造成机组被迫停运，甚至有可能造成人身伤害。随着电厂汽轮机运行时间的延长以及机组变工况运行频次的增加，汽缸中分面会产生变形，严重时会造成汽轮机中分面漏气，因此，如何迅速、准确地分析汽缸中分面漏气的原因，省时、省力、有效地修复汽缸中分面是各个电厂一直关注、研究的问题。

本文结合某电厂1 000 MW机组给水泵汽缸中分面漏气实例，对中分面漏气的原因进行了分析，给出了给水泵汽轮机汽缸漏气的具体防范措施，并根据现场实际提出了一种省时、经济、有效的处理方案，解决了汽缸中分面漏气这一难题。

1 设备概况

某发电厂一期为2×1 000 MW机组，为降低电厂的厂用电率，给水泵采用东方汽轮机厂生产的小汽机进行驱动，其型号为G22-1.0，为单缸、单流、单轴、纯凝汽式汽轮机，前汽缸采用材质为ZG230-450，后汽缸采用材质为Q235-B。给水泵汽轮机有3路汽源，分别为第四段抽汽、辅助蒸汽、再热冷段蒸汽，可实现再热冷段汽外切换。在运行过程中，#1机组A给水泵汽轮机底部保温超温且伴有滴水现象，利用机组A修机会，对给水泵汽轮机进行解体检查，查找汽缸漏汽点，分析汽缸漏汽原因并解决汽缸漏汽缺陷，保证机组的安全、稳定、经济运行。

2 汽缸中分面漏气分析

汽缸中分面漏气一般由以下几个原因引起：（1）制造加工、设计不良，造成结合面变形;（2）运行操作不当，造成结合面变形;（3）安装不良、检修不当，造成结合面变形。

本文结合某厂给水泵汽轮机中分面漏气实例进行原因分析。首先，针对给水泵汽轮机汽缸保温滴水、汽缸保温超温现象，对给水泵汽轮机进行解体检查。检查发现汽缸中分面有漏气痕迹，特别是汽缸进气口处有明显的汽蚀、冲刷痕迹，为了确定具体范围，对汽缸中分面涂抹红丹粉，合空缸中分面紧固汽缸法兰1/3螺栓状态下，开缸检验情况如图1所示。

从图1可以看到，汽缸中分面进气口附近：汽缸外侧接触均匀，汽缸内侧存有间隙。汽缸外侧有螺栓，可以通过紧固螺栓来消除外侧张口;汽缸内侧未设计螺栓，无法通过紧固螺栓消除内张口。给水泵汽轮机为单层缸，进汽口处温度高，中分面存在间隙处未设计紧固螺栓，因此容易变形，机组启停以及变工况运行时，由于蒸汽温度的变化，缸体内外受热膨胀不均，造成此处汽缸结合面内张口。另外，#1机组因运行不当曾造成非停，且#1机组第四段抽汽（400 ℃）至A给水泵汽轮机的逆止门存在缺陷（阀板脱落，密封不严），机组非停后除氧器内的汽水（180 ℃）通过不严密的抽汽逆止门倒流入给水泵汽轮机内，温度骤然变化导致汽缸内外膨胀不均，加重了汽缸中分面的张口现象。

3 汽缸中分面漏气处理方法

汽缸结合面产生变形和漏气的原因不同，而且出现的部位和变形泄漏的程度也不同，在修复中要根据泄漏的原因、变形程度及现场的具体情况，采取相应的修复措施。汽缸中分面漏气的一般处理方法主要有：研刮结合面、采用适当的汽缸密封材料、局部补焊、控制螺栓应力等。

某厂为了进一步检验给水泵汽轮机汽缸变形程度以及探求消除汽缸变形的可行方法，进行了一些试验性工作，如交替冷、热紧法兰中分面螺栓试验。针对汽缸变形情况，合空缸紧固汽缸法兰中分面螺栓，采取反复交替冷、热紧螺栓的方法，将法兰中分面间隙降至最小。即先安装一半螺栓，充分冷紧后再热紧，待这批螺栓充分冷却后再安装另外一半螺栓，充分冷紧后再热紧，待第2批螺栓充分冷却后，松开首先安装的那批螺栓，重新冷紧和热紧，如此重复以上步骤，直到汽缸法兰中分面间隙不再减小为止。采取以上方法后，汽缸外侧间隙完全消除，内侧间隙不再减小，具体间隙测量情况如图2所示。试验表明，采取交替冷、热紧汽缸法兰中分面螺栓的方法，可逐渐减小、消除汽缸中分面间隙，但是汽缸中分面汽蚀、冲刷痕迹仍然存在，无法彻底消除汽缸中分面漏气问题。

本案例根据现场实际情况，对比分析了汽缸中分面漏气的一般处理措施，最终决定采用交替冷、热紧中分面法兰螺栓与低预热堆焊相结合的方案。首先，利用交替冷、热紧中分面法兰螺栓，消除气缸中分面外张口，测量汽缸中分面的各部间隙，得出汽缸进气口处内侧间隙不符合要求，对其位置进行标注，记录深度、大小，以便于低预热堆焊处理。其次，在标注位置进行低预热堆焊，焊接汽缸母材为ZG230-450，选取焊丝材质为GA6506，采用GTAW焊接工艺，焊道为堆焊，形状为“T”，尺寸为（长）200 mm×（宽）10 mm×（高）2 mm，最终利用平尺对焊道刮研，使焊道与中分面在同一个平面内，处理后形式如图3所示，再进行汽缸严密性检验，修复处（原两个密封面之间用0.03 mm的塞尺检测时塞不进去）检验合格。

交替冷、热紧中分面法兰螺栓与低预热堆焊方案很好地解决了汽缸中分面漏气的问题，交替冷、热紧中分面法兰螺栓可以消除张口，减少低预热堆焊的工作量，低预热堆焊又可以弥补交替冷、热紧中分面法兰螺栓不能消除冲刷产生凹痕的缺点。根据现场检修情况，此种方案最省时、经济、有效。

4 防止汽缸中分面变形的措施

防止汽缸中分面变形主要从设计、制造、安装、运行、检修等方面考虑，对已运行的设备进行原因分析，在机组检修时消除缺陷。在汽缸制造过程中保证时效处理时间，尽可能消除铸造应力;机组安装、检修时，严格执行工艺要求，保证膨胀间隙符合标准;机组运行时，负荷增减应平缓，快速启、停和工况变化时密切监视汽缸温度变化趋势，防止温度骤变，造成汽缸结合面变形。

结合本案例中给水泵汽轮机汽缸变形的原因，其防范措施主要有：（1）尽量避免运行工况变化过快，防止汽缸内部温度骤然变化。（2）定期大、小修，进行第四段抽汽至除氧器、辅汽至除氧器逆止门的检查，防止异常工况下除氧器汽水倒入给水泵汽轮机汽缸内，造成汽缸变形。

5 结语

本文结合给水泵汽轮机汽缸中分面漏气、汽缸保温滴水实例，对汽缸中分面变形的原因进行了简要分析，查明了给水泵汽轮机汽缸中分面变形的原因：汽缸进汽口内侧易膨胀变形处未设计紧固螺栓;机组非停时，由于存在第四段抽汽逆止门缺陷，导致除氧器内汽水倒流入汽缸，加大了汽缸进汽口内侧的变形量。根据现场检修实际，提出了交替冷、热紧中分面法兰螺栓与低预热堆焊相结合的处理方案，省时、经济、有效地解决了汽缸中分面漏气缺陷，保证了机组的安全、稳定、经济运行。

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收稿日期：2020-05-06

作者简介：刘传鹏（1990—），男，山东济南人，研究方向：汽轮机安全经济性分析。