李红明

摘 要 以某厂660MW汽轮机为研究对象，根据揭缸后缸体的变形情况，对高、低压缸缸体变形进行了分析，并采取机械加工等措施对缸体变形进行了处理。汽缸经检修后：缸体温度得到了较好的改善，各运行参数基本达到设计要求。

关键词 660MW超超临界机组 缸体变形 处理方法

0引言

汽轮机是电厂的核心设备，其运行质量的高低直接关系着电厂的安全连续运行水平。高中压双层缸因缩短启动时间和提高汽轮机对负荷变化的适应性被广泛应用于大型发电机组汽轮机中。与高中压单层缸相比，高中压双层缸在机组运行时内缸和外缸之间有蒸汽流动，使得每层汽缸的内、外壁之间的压力差和温度差相应减小，因此外缸得到冷却，使得外缸汽温降低，同时可减少制造高中压缸昂贵的材料费用。但是，由于高中压内缸厚度相对较薄，机组在制造、安装及运行中不能得到较好地控制极易发生缸体变形问题。若缸体发生变形将影响动静间隙，这种情况下极易造成转子碰摩，对机组安全稳定运行形成较大威胁。因此，找到影响缸体变形的原因并采取相应的措施，对保障机组的安全性、经济性运行具有十分重要的意义。

1机组概况

某电厂2011年投产的660MW汽轮机是哈尔滨汽轮机有限责任公司生产的超超临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、凝汽式汽轮机，汽轮机型号：CCLN660-25/600/600。高压缸由1个冲动调节级和10个反动式高压压力级组成；中压缸为7个反动式中压压力级；低压缸由正反向各5级反动级组成；机组采用八级回热抽汽。高、中压采用合缸布置，在主、再热蒸汽管道、缸体底部、抽汽管道上布置有大量的疏水管。低压缸抽汽均在隔板底部。

该机组运行过程中存在振动偏高、汽耗增大及效率降低现象，经本次揭缸检查发现汽轮机缸体发生变形，缸体部件磨损破坏较为严重，汽缸上下结合面有漏汽现象；若不及时采取措施将导致高压蒸汽直接泄露到低压区域，造成能量损失，引起低压区域温度升高，使低压区域腔室材质发生热变形，将导致蒸汽能量损失更大，使得机组效率进一步降低。由此可见，汽轮机缸体变形严重危害了机组运行的安全性和经济性。

2缸体变形的机理分析

引起汽缸变形的因素有很多，主要因素有以下几个方面：

2.1制造工艺

汽缸是大型铸件，通常要经过时效处理。如时效处理时间短，汽缸在铸造过程中产生的内应力并没有全部消除，结果加工后的汽缸在运行中还会继续变形。

2.2结构性或设备缺陷

机组结构性或设备缺陷主要表现为高中压内缸进入冷蒸汽、热应力等不均匀，如保温不当或汽轮机进入冷空气等，引起汽缸内外壁产生较大的温差，从而产生了较大的热应力。内壁因受冷收缩，但内壁的收缩受外壁和法兰的约束，因此汽缸内表面受到拉应力，如果此拉应力过大，则汽缸在较薄处首先开始变形，使其在垂直方向的内圆周伸长，中部横截面由圆形变为立椭圆形，汽缸结合面出现内张口；具体如图1所示。

2.3机组运行操作不当

机组启停过程中，高中压缸升（降）温、升（降）压、汽缸金属温升（降）率超过所规定范围，使得高中压内外缸温差超过50℃，机组长时间运行会导致汽缸发生永久性变形，致使动、静部分间隙变化，缸体热应力也较大，严重影响材料寿命，甚至产生永久性变形，轴承中心发生变化，使机组发生振动。

3汽轮机缸体变形分析

3.1缸体结构特点

该机组高中压缸采用双层汽缸结构，高中压内缸需承受较高的温度和压力，内缸采用耐高温金属材料铸件，并沿水平中分面分成了上、下两半，内缸支撑在外缸中分面处，并由上部和下部的定位销导向，使汽缸中心线保持与汽轮机轴线的相符位置，同时使汽缸在温度的变化时自由收缩和膨胀，并保证其中心线基本不变。

低压缸设置分流式对称布置，低压缸的结构尺寸较大，采用焊接结构，运行中汽缸的排汽室内内部处于高度真空状态，承受外界大气压力作用，其缸壁具有一定的厚度，以满足刚度和强度的要求。

3.2缸体变形量测量（图2、图3、图4）

通過对汽轮机高、中、低紧固缸体1/3螺栓状态下缸体变形量测量发现，除中压内缸缸体变形不大外，高压内缸和低压内缸均存在不同程度的变形。

由图2可知，在紧固1/3螺栓状态下高压内缸中分面最大间隙值达1mm，高压内缸变形具有明显的内张口，汽缸结合面轴向整体呈中间变形量大两端变形量较小的特点。为更准确地校验缸体变形情况，用内径千分尺检测汽缸水平方向的内径和垂直方向的内径，发现水平方向内径比垂直方向内径平均小0.62mm，从而确定高压内缸已产生“椭圆”变形，同时对高压缸隔板及隔板套检查发现，高压缸隔板及隔板套变形严重较为且高中压缸高中压隔板膨胀间隙不足等问题。

由图4可知，在紧固1/3螺栓状态下，低压内缸在进汽口中分面处最大间隙值达0.80mm，内缸外壁间隙基本0.05mm不入，也就是说低压内缸变形为内张口。同时在揭开低压内缸时发现中分面存在明显的漏汽痕迹。

3.3变形原因分析

3.3.1高压内缸变形分析

由高压内缸变形量测量可知高压内缸变形属于内张口，而引起此变形除设备制造应力未消除外，主要为汽缸内外表面产生较大的温差，汽缸内壁受冷收缩产生拉应力，外壁受压应力，使得高压缸内缸呈现内张口现象。若法兰温差较大，当温差热应力超过金属的屈服极限时，即产生永久变形。

（1）汽缸在机械加工过程中，若没有充分进行回火处理予以消除，使汽缸尚存较大的残余应力，在运行中会存在永久性变形。一般新投产机组在投产前两年，缸体残余应力释放量最大，导致缸体部件变形量较大，该组投产来未进行揭缸检修，缸体部件应力释放可能为该机组缸体变形的主要因素。

（2）该机组运行过程中一直存在高压汽阀漏汽及停机惰走现象，由此可判断高压主汽阀关闭不严。当在部分主蒸汽漏入缸体，使得缸体受热不均匀，热应力变大，从而导致高压内缸及部件产生变形。