维普资讯 http://www.cqvip.com 第ｌ７卷（总第ｌ０ｌ期） ，热 能 动 力 工 程 ２００２年９月 。。… 。 ’ ’Ｉ－ 技术交流 ” ’ ＩＩＩ ＩＩ｛｝ 。崎 文章编号：１００１—２Ｏ６Ｏ（２ＯＯ２）０５—０５２４—０３ ＴＣＤＦ一３３．５型３３０ 汽轮机首次大修中的故障处理 ４３００７７） 张才稳，黄海舟，王树深 （湖北省电力试验研究院汽机室，湖北武汉摘要：介绍了一台ＴＣＤＦ一３３．５型３００ ＭＷ汽轮机首次大修 子对轮低压侧高ｄ２＝０．１３ ｍｍ。基建安装轴系配合 中发现的主要故障：轴系标高的变动和叶片围带发生裂纹。 简要分析了问题发生的原因，并给出了现场的处理措施及进 一情况同设计要求相同。本次大修发现下述问题。 ２．１ 高中一低压转子对轮中心问题 表１ 高中压、低压转子对轮解体后测量结果（ｍｍ） Ｉ 步完善的建议 同型机组在国内数量较多，文章介绍内容 将为同型机组的检修维护提供有益的参考？ 关键词：汽轮机；检修；故障处理 文献标识码：Ｂ Ｉ 上张口 １ ０．０３７ ５ 左张口 ０．０１５ 低压转子高 ０．（Ｐ－．５ 低压转子偏右Ｉ ０．０２ 中图分类号：ＴＫ２６７ ＊机头向机尾看。 １概述 设计值为：低压转子高：ｄ．＝０．４３ｍｍ。查该机 安装记录情况，低压转子比高压转子高０．４２５ ｍｍ。 安装符合设计要求，安装记录和本次修前比较发现 低压转子下沉约０．４０ ＩＴＩＩＴＩ左右。 ２．２ 低压转子与发电机转子中心问题 表２ 低压一发电机转子对轮解体后测量结果（ＩＩ１ｍ） ＴＣＤＦ一３３．５型３００ ＭＷ汽轮机是亚临界、一次 中间再热、冲动式、单轴、两缸两排汽的凝汽式汽轮 机。汽轮机高、中压缸采用合缸结构，低压缸为对称 分流式。高、中压缸间设有中间再热。机组的通流 部分由高、中、低压三个部分组成。汽机的高、中、低 压缸均为双层缸结构。各级隔板安装在内缸上。高 压部分由１个单列级和７个压力级组成，中压部分 共６个压力级，低压部分为对称分流式，每一分流有 ６个压力级。共计２６级。机组采用喷嘴调节配汽 方式，新汽通过两个单独支撑的高压主汽门和安装 在高压外缸上的４个高压调速汽门进入不同的喷嘴 室，然后进入高压缸作功。汽机有两个转子：高中压 ｌ Ｉ 上张口 ０．２８ ０左张口 ０ ０１１ 电机高 ０．５７ 电机转子偏右ｌ ０．２４ ｌ ＊机头向机尾看 设计值为：低压转子高：ｄ２＝０．１３ ｍｍ，左右外 圆偏差不超过０．０３ ｍｍ。查该机安装记录情况，电机 转子比低压转子低０．１３ ｍｍ。安装符合设计要求，安 装记录和本次修前比较发现低压转子下沉约０．７０ ｍｍ左右。 转子和低压转子。两个转子都为整锻实心转子，转 子采用刚性联轴器联接。１９９９年１月２０ Ｅｔ结束满 负荷试运后移交试生产运行。２００１年５月起首次 ｌ号～４号轴承油档洼窝中心同安装值比较，变 化不大。 大修。累计运行约９ ０００余小时。汽机大修前运行 稳定，未见任何缺陷的征兆。随着大修过程的进行， 陆续暴露出一些问题。 譬 ｌ号 号２ ３号ｌ— ＿Ｐ ４号 ２汽机转子轴系中心问题 设计的汽机转子轴系中心配合情况如图１，中低 图１ 汽机转子中心标高示意图 整个低压转子下沉，高中压端下沉量０．４０ ｍｍ， 电机端下沉量０７０ ｎｍ。低压转子的下沉有多种可 ．压对轮低压侧高ｄｌ＝０．４３ ｍｍ，低压转子发电机转 收稿日期：２００１—１０—１８；修订日期：２００１—１１—１５ 作者简介：张才稳（１９７２一），男，湖北黄梅人，湖北省电力试验讲究院工程师，工学硕士 维普资讯 http://www.cqvip.com 第５期 张才稳，等：ＴＣＤＦ一３３．５型３００ ＭＷ汽轮机首次大修中的故障处理 ．５２５． 能的原因，可能是基础的下沉，也可能是凝汽器投人 运行，长时间凝结水自重力导致。要解决的问题是， 机组回装时轴系标高该如何分配。在试运行阶段和 大修前，机组振动情况均为优良，２号瓦瓦温偏高。 从振动情况分析，依设计标准回装和依大修的修前 值回装都是可行的，但从降低２号瓦瓦温的角度出 发，有抬高低压转子高中压端的对轮以减轻２号瓦 荷载的需要。在引进型国产３００ ＭＷ机组上，也发 生过低压转子下沉的问题，依设计标准恢复后，运行 情况良好。依本机的实际情况和以前经验，决定依 设计标准回装。通过调整研刮垫铁使中、低对轮中 心测量结果符合设计要求；通过调整发电机标高，低 压转子发电机转子的标高达到标准要求。 ３低压转子围带裂纹 汽轮机低压转子围带经磁粉、超声波探伤，发现 低压转子１８ Ｇ级有８条裂纹，ｌ８ Ｔ级有３条裂纹， 具体位置及编号如下： 汽机侧：第４组第４叶片，第５组第４叶片，第 ｌ２组第５叶片，共三处。 发电机侧：第５组第５叶片，第６组第５叶片， 第８组第５叶片，第９组第５叶片，第１１组第４、５、６ 叶片，第ｌ２组第４叶片，共计八处。裂纹均发生在８ 片一组围带上；而在７片一组、６片一组围带上没有 裂纹。裂纹自围带的外缘向中心发展，长度大约 ４～５ ｒｎｍ，边缘穿透，铆钉孑Ｌ周围无裂纹产生。 所有裂纹都发生在８片成组的叶栅上，而叶栅 的振动频率是叶栅的固有特性，由叶片、围带的质 量、叶栅的成组叶片数、叶片叶栅转子的装配工艺等 所决定。分析实测的静频数据（见表３），频率分散 度△厂：８．１３％，略大于８％的合格标准，这主要是 由于ｌ８ Ｔ级第ｌ２组频率低至２９５ Ｈｚ所至，除此叶 栅外，其它叶栅的频率还是比较集中的，而且，也并 不是仅仅这一组产生裂纹，因而这不是矛盾的主要 方面。分析表３可知，发生围带裂纹的叶栅频率较 其它未产生裂纹的围带频率偏低，接近６倍工频，这 是导致围带产生裂纹的主要原因，围带的振动倍率 接近整数，易于落人共振区域。因而导致围带产 生裂纹的是叶栅的一阶Ａｎ型振动。由此分析裂纹 产生的原回，主要由一阶 型振动频率和倍频振动 频率避开率不足共振引起。裂纹主要集中在叶栅的 中间叶片附近，这是由于叶片受力差异导致，叶栅两 端的叶片围带为自由端，不受剪切力作用，而叶栅中 间叶片受力最大。中间围带的弯矩较两端高４０％ 以上。 由于大修工期、现场条件的，决定在现场对 裂纹围带进行现场更换。更换方法是取下有裂纹的 围带，把叶片顶部的铆接头向下磨削，换上新的围带 后，用冲击捻打铆钉头。铆钉头的捻打有较高的工 艺要求，铆钉头与围带的间隙符合不可过大，同时铆 接用力不可过大，否则会引起铆钉头应力过大或产 生裂纹。重新铆接后转子的频率变化不大，因而问 题并没有从根本上得到解决。 表３第１８级叶片组静频实测值 （Ｈｚ） 编号 竿 善 翟鳘 ｌ ３０２．５ ７ ２９８．７ ７ ２ ３２０．０ ８ ３ｌ７．５ ８ ３ ３２０．０ ８ ３１７．５ ８ ４ ３０３．７ ８ ４ ３１７．５ ８ ５ ３０３．７ ８ ４ ３０５．０ ８ ５ ６ ３ｌ７．５ ８ ３０５．０ ８ ５ ７ ３ｌ７．５ ８ ３ｌ２．５ ８ ８ ３１５．０ ８ ３ｏ０．０ ８ ５ ９ ３１５．０ ８ ３０２．５ ８ ５ ｌ０ ３ｌ７．５ ８ ３ｌ５．０ ８ ４、５、６ ｌｌ ３ｌ７．５ ８ ３０５．０ ８ ４ １２ ２９５．０ ８ ５ ３ｏ０．０ ８ ｌ３ ３ｌ６．２ ８ ３ｌ５．０ ８ ｌ４ ３２０．０ ８ ３１５．０ ８ ｌ５ ３２０．０ ６ ３ｌ２．５ ６ ＊叶片锁位销为第一组．机头向机尾看．顺时针编号。 ＊＊裂纹位置以组内叶片序号标记，方向同上。 更换围带会使转子产生动平衡问题，为此进行 了初步校正，在发电机侧２０级处６８。方向加装一块 ７３ ｇ配重块。启动后根据机组状况未作调整。 对轴系标高和叶栅围带进行处理后，大修后首 次启动机组振动情况良好。 机组首次冲转，在１ ２００ ｒ／ｍｉｎ暖机时，２号瓦轴 振由０．０２９ ｒｎｍ缓慢升至０．１９ ｒｎｍ，打闸停机后机组 盘车运行２ ｈ，再次冲转后２号瓦振动值稳定在０．０３ ｒｎｍ以下。机级３ ０００ ｒ／ｍｉｎ时，各瓦轴振动值如表 ４。１号～４号瓦见图１，５号、６号为发电机两端轴 承，７号、８号为励磁机两端轴承。以后的机组大负 荷运行，其振动情况良好。 表４机组启动振动情况 （ｍｌｌ１） ８号 ３ ｏ０ｏ ｒ／ｒａｉｎ ０．３２ ０．０３７ Ｏ．０３３ Ｏ．０３２ Ｏ．０３３ ０．０４ｌ ０．０８３ ０．０１８ ｌ００ ＭＷ ０．０１０ ０．０１５ ０．０２７ ０．０２３ ０．０３６ ０．０３７ ０．０６６ ０．０１９ 维普资讯 http://www.cqvip.com ・５２６・ 热能动力工程 ２００２年 为了从根本上防止１８级围带产生裂纹，叶栅需 机组解体后发现高压缸１号、３号调门阀芯有 裂纹。进行了整体更换处理。高压外缸作严密性检 查时，发现左侧２７号～２９号、右侧２８号～３０号螺 栓之间各有０．５０～０．６０ ｒｎｌＴｌ左右的间隙。在螺栓把 要进行调频。为把切向 型振动频率调开第一类 激振力频率，一般采用在围带、叶片连接处加焊；改 变叶片成组的叶片数；在叶片中心钻减荷孔等。对 于本机组，不宜采用改变叶片成组数的方法，因为从 表３分析，叶栅的频率同组内叶片数没有明显的对 应关系，而且理论上在组内叶片到达６片后，增加组 内叶片数对频率的增加并不明显。在叶片中心钻孔 紧三分之一的情况下左侧２７号～２９号螺栓处之间 间隙为０．１０ ｒｎｌＴｌ。右侧２８号～３０号螺栓之间间隙 为０．０７～０．１０ ｒｎｌＴｌ。经研究认为这种间隙可不进行 中分面研刮，回装热紧螺栓时把上述有间隙的两个 工艺要求高、风险大。而在围带、叶片连接处加焊则 简单而有效。８片组叶栅存在不同的振动频率说明 叶栅的安装质量并不稳定，而围带更换前后叶栅频 地方螺栓伸长量取大值（０．７３ ｒｎｌＴ１）。运行中没有漏 汽情况发生，说明处理的措施是有效的。 这次大修问题的出现也给目前提出的状态检修 课题提供了新的思路，状态检修不仅仅要分析机组 的故障征兆，更要掌握机组的特性，历史统计特征。 率的微小变化说明现场围带的更换对叶栅的安装质 量并没有提高。理论分析和实践证实，提高安装质 量对叶片组的自振频率有很大影响。当连接刚性系 数相差０．２时，叶片组的切向Ａ０型振动频率相差 １０％～２０％。为提高安装质量，对频率偏低的叶栅 在围带和叶片连接处加焊是行之有效的方法。烧焊 这台机组调门裂纹、围带裂纹几乎没有任何征兆，如 果没有积极主动的定期检修，酿成重大事故并不是 没有可能的。 参考文献： ［１］周礼泉．大功率汽轮机检修［Ｍ］．北京：中国电力出版社， １９９７． 时应将焊接处清洗干净，焊透焊牢，焊接温度不可过 高，否则可能使材料变质以及产生较大的残余应力。 ４其它问题 大修过程中，还发现其它问题，主要有高压缸调 门裂纹、高中压外缸间隙较大等。 ［２］华中工学院．汽轮机［Ｍ］．北京：电力工业出版社，１９８０． ［３］ 张才稳．某电厂１号机组首次大修低压汽轮机叶片静频测试 报告［Ｒ］．武汉：湖北省电力试验研究院，２００１． （何静芳编辑） ；新机组ｒ＾ —”— — 、 ｛ Ｓ１Ｏ９Ｈ即将投入运行 据（Ｇａｓ Ｔｕｒｂｉｎｅ ｗｏｒ１ｄ》２０ｏ１年１１—１２月号报道，被设计作为具有１ ４３０ ｏＣ级涡轮进口温度的蒸汽冷却电 力生产技术全球陈列窗口的Ｓ１０９Ｈ型联合循环装置将于２００２年夏天在威尔士地区塔尔博特港巴格兰湾电 站投入运行。 该电站使用１台Ｓ１０９Ｈ型单轴联合循环装置，以１台蒸汽冷却的ＭＳ９００１Ｈ作为动力源。以天然气作为 燃料，Ｓ１０９Ｈ基本负荷额定输出功率为４８０ ＭＷ，热效率为６０％，从而使它成为迄今为止世界上第一型单机功 率最大、热效率最高的联合循环装置。 ＭＳ９００１Ｈ型燃气轮机长１２ ｍ，直径５ ｍ，重３７０ ｔ，以联合循环运行时能生产４８０ ＭＷ电力。 蒸汽冷却转子的技术是ＧＥＰＳ（通用电气动力系统）公司于１９９５年推出的创新技术。在发运到南威尔士 前，第１台ＭＳ９００１Ｈ燃机于１９９８和１９９９年在美国南卡罗来纳州格林维尔市经受了广泛的试验。 使用先进的材料和创新的蒸汽冷却系统，使ＭＳ９００１Ｈ能够在更高的涡轮进口温度（１ ４３０ ｏＣ级）和压比 （２３：１）下运行，从而保证了Ｓ１０９Ｈ的热效率突破６０％大关。 （思娟供稿）
