汽轮机维护和检修技术 2010年 6月 汽轮机工作原理简介 主汽门 高压调门（由 5个阀碟组成） 高压喷嘴组 动叶片 静叶片 动叶片 低压调门（由 5个阀碟组成） 抽汽口 排汽口 一、高压合金钢螺栓的拆装及检修 1.汽缸螺栓的特点：汽轮机的汽缸螺栓是将上下汽缸连接成一体，确保汽缸严密不漏汽的紧固件，它所处温度高，应力大，因此对其材料要求相对较高：好的抗松弛性、好的塑性和较小的蠕变脆性、较低的缺口敏感性、较好的冲击韧性、好的抗氧化性、有较强的持久强度、硬度高等 2.螺栓的拆卸： 2.1汽缸温度的控制：拆卸螺栓时必须等汽缸壁温降低到一定温度后才可开始，过早的拆卸螺栓会因高温时金属硬度较低而引起螺栓咬死、汽缸变形等 2.2放臵安装垫片：汽缸的支撑是由上汽缸猫爪支撑在轴承座垫块上的，汽缸螺栓紧固后下汽缸便吊在上汽缸上，若松去螺栓下汽缸将失去支撑而下沉，此时汽缸的洼窝中心将被破坏，严重时还会造成内部转子部分损坏因此在拆卸汽缸螺栓前一定要将下汽缸垫牢 2.3加渗透液：由于汽缸螺栓长期在高温下运行，螺栓与螺母的螺纹之间不可避免存在氧化物，在拆卸前 4小时必须在螺纹上喷渗透液，如煤油、松动剂等 2.4用电阻加热器加热：部分大型机组的螺栓直径很大，拆卸遇到困难时必须使用电加热的办法进行拆卸。
2.5螺纹的保护：在拆卸汽缸大法兰螺栓时必须用大锤击打活用长管扳手，为防止出现碰伤螺纹的现象，因此在拆除螺栓前必须用专门的罩子将外露的螺纹罩住，保护螺纹，同时在拆螺栓是要对螺栓进行编号，方便回装 2.6正常情况下松螺栓应按照图纸要求的顺序进行，但在特定情况下应考虑汽缸变形情况，先松汽缸变形最大处（根据上次检修数据，接合面间隙最大处）的螺栓，因为该处螺栓的紧力最大，若不先将这部分螺栓松开待最后拆卸时很容易咬死 3.螺栓的回装：汽缸螺栓回装的质量好坏直接影响机组的检修质量，紧力过小会导致汽缸漏汽，紧力过大会损伤螺栓，甚至使螺栓拉断 3.1螺栓的冷紧： 3.1螺栓冷紧的目的是消除结合面间隙当汽缸局部接合面间隙大于 0.5mm时应分几次拧紧，比如第一次使接合面间隙减小 0.2mm左右，第二次使结合面间隙减小 0.15mm左右，以此类推直到接合面间隙消除为止另外在紧螺栓前应在螺栓上涂抹二硫化钼润滑剂 3.2螺栓的热紧：当汽缸螺栓达到 M48以上时在冷紧后还必须采用加热或其他方法使螺栓伸长后再紧，以保证汽缸接合面额密封，热紧的转角均由制造厂提供 4.螺栓咬死原因分析： 4.1螺栓拆装工艺不当，如螺纹上有毛刺等缺陷，装配时又未涂抹高温润滑剂； 4.2拆卸螺栓时选用的加热器容量小，加热时间长使螺纹部分温度过高而胀死； 4.3材料选用不当，如螺栓与螺帽采用同一种材料、螺栓材料硬度偏低等，选材时一般螺帽比螺栓材料要低一个等级； 4.4加工精度不够； 4.5螺栓表面形成高温氧化膜，拆卸时氧化膜被拉破并在螺纹表面形成毛刺造成咬死； 5.螺栓断裂原因分析： 5.1拆卸时用乙炔直接加热螺栓破坏了材料的机械特性，因此对于大功率机组的螺栓严禁使用乙炔加热； 5.2螺栓材料质量差或热处理不当，晶粒粗； 5.3钢材在高温高压的长期作用下冲击韧性和塑性逐渐降低，脆化； 5.4紧力过大，螺栓超载断裂； 5.5螺栓试用期过长； 二、汽缸 1、汽缸结构： 热电厂 13#汽机均为单缸结构。
2、汽缸支撑方式： 1#机组为下汽缸通过螺栓紧固吊在上汽缸下面的安装方式； 2#、 3#机组为下汽缸支撑上汽缸方式； 3、汽缸揭大盖： 3.1汽缸揭大盖前应对行车进行检查，尤其是刹车装置应完好 3.2汽缸揭盖前要拆除所有的连接螺栓、连接管道、仪表线、固定销 3.3在拆除汽缸螺栓前应对下汽缸进行支撑，热电厂 1#机组由于是下汽缸吊装在上汽缸上所以在检修前必须将下汽缸垫牢，防止螺栓拆除后下汽缸下坠造成内部转子碰伤或汽缸洼窝中心偏移； 3.4汽缸揭盖前必须安装导向杆，防止汽缸起吊过程中转动造成转自部分碰伤； 3.5汽缸揭盖过程中任何人发现内部有碰触、别劲等现象应立即发出停止指令； 3.6汽缸大盖吊出后应用枕木垫好并注意保护汽缸法兰面，同时做好各汽孔的密封； . 4.汽缸泄漏的处理： 4.1汽缸泄漏的原因分析： 4.1.1汽缸法兰螺栓预紧力不够； 4.1.2汽缸法兰密封胶不佳； 4.1.3汽缸法兰变形严重； 4.1.4汽缸法兰密封面有贯穿裂纹或沟槽； 4.2.汽缸泄漏的消除： 4.2.1选用合适的密封胶 4.2.2在漏气不严重的情况下可在汽缸接合面泄漏区的上缸离内壁 2030mm处开一条宽10mm，深 8mm的槽，然后在槽内镶嵌1Gr18Ni9Ti不锈钢条，借其膨胀系数大于汽缸材料的膨胀系数增加密封紧力消除漏气 4.2.3当汽缸泄漏发生在低压缸的低压轴封处时可采用汽缸接合面堆焊来消除漏气。
4.2.4当汽缸接合面大面积漏气时可采用在接合面上反复涂刷电解溶液，一般涂层厚度为 0.030.05mm，此方法不需对汽缸进行加热，不会引起汽缸变形，操作简单方便 4.2.5当汽缸接合面多处泄漏且接合面间隙大部分偏大时应研刮接合面，方法如下： 4.2.5.1将上下汽缸接合面清理干净后扣上大盖，冷紧 1/3螺栓用塞尺检查结合面间隙并做好记录和记号 4.2.5.2根据所测接合面间隙确定研刮基准面，一般情况下以上汽缸为基准面研刮下汽缸平面，但是当上汽缸变形严重时应先将上汽缸翻转后用枕木垫稳，然后用平直尺检查和研刮平面，一直研刮到用平尺检查不平度小于 0.05mm，方可将上汽缸作为下汽缸研刮的基准面 4.2.5.3当汽缸变形量大于 0.2mm时应用平面砂轮机研磨，为防止研磨过量可在下汽缸平面上按变形量用手工研刮出基准点，一般为 10 x10mm小方块，其深度为该处必须的研刮量，每隔 200mm左右研刮一个基准点然后使用平面砂轮机进行研刮 4.2.5.4研刮注意事项： 1）汽缸接合面间隙最大处不能研刮； 2）刮刀或锉刀等研刮工具只能沿汽缸法兰纵向移动，不得横向以免产生贯穿内外壁沟槽 3）砂轮机研刮到汽缸接合面间隙等于或小于 0.1mm时改用刮刀精刮。
4）研刮前必须将前后轴承室及汽缸疏水、抽汽孔密闭好 5）研刮标准为每平方厘米范围内有 12点印痕，并用塞尺检查结合面间隙小于 0.05mm，然后用“ 00”砂纸打磨，做后用细油石加汽轮机油进行研磨，是法兰表面粗糙度为0.10.2 5汽缸裂纹的检查处理 5.1裂纹的检查方法主要有着色探伤、硝酸水溶液浸泡后用 410倍放大镜测量的方法、超声波测量 5.2裂纹发生的主要部位有各截面变化处、制造厂原补焊区、汽缸法兰接合面多集中在调节级喷嘴室区段及螺孔周围 5.3汽缸裂纹产生的原因主要有铸造应力、铸造缺陷、补焊工艺不当、运行中在负荷变化参数波动时汽缸各部出现较大温差、长期频繁启停引起热疲劳裂纹 5.4裂纹消除法： 5.4.1当裂纹深度小于 510mm时，经强度计算许可时可用砂轮机将裂纹磨掉，同时对铲除裂纹形成的凹槽倒 R大于 3mm圆角，经探伤合格后即可 5.4.2钻孔限位法，当汽缸裂纹深度小于壁厚 1/3，且经强度许可时，裂纹位于难以打磨的部位可以用 5钻头 在 裂纹两端钻孔，钻孔深度应为裂纹深度，钻孔前钻头应适当磨圆此方法不到万不得已尽量不用 5.4.3补焊法：分热焊和冷焊，热焊是采用 热 317铬铝钒珠光体耐热电焊条补焊 ZG20GrMoV钢的汽缸，焊前采用工频感应加热进行预热，焊后做锤击和用烤把跟踪回火来解决角变形及线变形的问题；冷焊是采用奥氏体钢焊条来补焊 ZG20GrMoV材质的汽缸，此方法焊接不需跟踪锤击、回火及工频热感应加热。
5.4.5加固法：当裂纹发生在无法补焊或补焊困难的地方时可采用钢板加固的方法控制裂纹扩展 三、喷嘴、隔板（静叶）的检修 1.喷嘴是由两个相邻静叶片构成的不动汽道，是一个把蒸汽的热能转变为动能的结构元件装在汽轮机第一级前的喷嘴成若干组，每组由一个调节汽门控制隔板是汽轮机各级的间壁，用以固定静叶片静叶是指固定在隔板上静止不动的叶片 2.隔板解体： 2.1拆除蒸汽室上盖及吊出调速汽门，并加封盖板 2.2 待翻好上汽缸后，松开上缸隔板各级销钉及螺丝 2.3起吊隔板时，应将绳索调整水平及同心，并缓慢进行 2.4起吊中有卡死现象时，防止硬吊硬打，应用软锤敲打，待松动后再起吊 3.隔板检查 （施工方法、注意事项） 3.1 清扫检查导叶、静叶进出口是否有裂纹、巻边、变形所有轮缘与汽缸槽道接触处，应修理光滑、平正 3.2检查隔板锁块和锁块螺钉是否完好 3.3用小锤轻微敲打隔板及喷嘴，听有无破裂声音 3.4 隔板焊逢处应良好，无缝隙、孔眼 3.5根据隔板及叶片结垢轻重情况，采用刮刀、砂布、钢丝刷或喷砂处理 3.6叶片无变形、巻迼、断裂、锈垢，应保持完整 4.隔板组装 4.1将隔板及叶片和汽缸槽道用压缩空气吹干净 4.2测量检查隔板各部的膨胀间隙应符合标准 4.3隔板组装后，须将锁块用螺丝上紧 4.4 隔板全部组装完毕后，检查汽封间隙 4.5下缸两侧的隔板挂耳下面应无脏东西 4.6下隔板水平结合面键槽和键配合适当 4.7隔板装入汽缸内应灵活无涩现象 4.8上、下隔板总膨胀间隙应在 0.4mm以上 4.9千万注意防止隔板在汽缸内倒装、反装以及错装 四、汽封 汽封的工作原理：汽封采用的是迷宫式密封原理，他由转子上的凹凸齿槽和具有高低齿的轴封块组成迷宫轴封，当高压蒸汽由汽缸内侧向汽缸外侧泄漏时，经过迷宫轴封产生涡流及扩容，使压力不断降低达到密封的目的。
汽封块 主轴 1.汽封拆装： 1.1拆下固定压板及螺丝，沿汽封套凹槽取出汽封块 1.2依次拆完隔板汽封、高压汽封、低压汽封 1.3把拆下的汽封块和弹簧片，分别按顺序放入专用汽封盒内 1.4汽封片检修清理工作结束后，按原记号依次进行组装 1.5汽封片要用手自由压入，并能自动弹回 1.6拆装汽封块时，注意各组编号，防止装错 1.7拆装时，保持汽封片端头平面 完整，不得打毛或巻边 1.8汽封片和弹簧片，应齐全，组装方向要正确 1.9拆装汽封片若敲打时，应衬上铝板 1.10固定压板及螺丝不许高出水平结合面 1.11保证组装后，汽封片与凹槽之间无卡涩现象 2.汽封清理 检查： 2.1检查清理汽封片、汽封套、汽封套箍隔板汽封凹槽、弹簧片等应无污垢、锈蚀、裂纹、折断、弯曲、变形和毛刺等缺陷用砂布打磨干净后擦上黑铅粉 2.2 持汽封间隙完整和一定间隙（如图 1） 2.3 在各零部件清理检查，缺陷消除，并已组装完毕；汽缸水平接合面严密性已经检查合格，并确信汽封内无污垢杂质 后，方可进行间隙检查 2.4间隙检查方法：在各汽封片上贴好白胶布 (一至二层 )，隔板汽封贴二至三层，在转子各汽封套处均匀地涂上红丹粉，然后吊入转子，扣上大盖紧适当数量的螺栓，再吊起大盖并吊出转子，检查各级汽封片胶布接触情况，来判断汽封轴向间隙，最后压汽封块上所贴胶布若一层的没接触，二层的接触上了，为合格，否则就应当进行调整，隔板汽封块上所贴胶布若两层轻微接触，三层接触较重为合格，否则就应当进行调整（白胶布 0.20mm厚）。
图 1、汽封间隙 隔板汽封间隙前后汽封间隙五、转子及轴系检修 转子的组成：大轴、叶轮、叶片、联轴器、轴封套、主油泵、推力盘等（热电3#机组转子图） 主轴装配完成后叶轮轮缘端面跳动不大于 0.15mm，轮缘径向圆跳动不大于 0.10mm； 套装后的推力盘端面圆跳动不大于 0.013mm，径向圆跳动不大于 0.03mm； 套装后的汽封套筒、挡油环的径向圆跳动不大于 0.05mm； 汽封齿外圆的圆跳动不大于 0.05mm； 所有键与键槽必须有 0.010.03mm的过盈配合； 套装后汽轮机端联轴器法兰外圆对于轴颈的端面圆跳动不大于 0.02mm，径向圆跳动不大于 0.02mm； 叶轮内孔红套（先将叶轮内孔加热到大于轴径的过程）过盈量为：高低压复速级 0.15 0.01 跳动量的测量：用百分表或者千分表打表以车床主轴圆跳动测量为例，将百分表吸在机床导轨上， 把表的尖头顶住主轴，调零，开动机床主轴缓慢旋转，读出最大和最小读数，相减，就是车床主轴圆跳动 联轴器后油封后汽封套筒隔板汽封套筒低压复速级叶轮高压复速级叶轮前汽封套筒速 度 传 感 器齿轮油封付推力盘主推力盘轴向位移保护主油泵 1.汽轮机转子的解体： 1.1解体连轴器，联轴器一般分刚性（两联轴器直接刚性连接）、半扰性（联轴器中间有一波形筒等连接）、扰性（通过啮合齿轮或弹簧连接）三种，。
1.2 解体轴承的轴承盖及上瓦，同时测量通汽部分的间隙，方便复装时参数比对 1.3准备好安放转子的专用铁凳，并对转子接触部位进行保护 1.4专用起吊工具和钢丝绳应进行细致检查，不得有损伤 1.5 缓慢平稳地起吊转子，在起吊过程中应注意避免推力盘和推力瓦之间卡涩 1.6 转子吊出后用专用盖板或布将抽汽口，汽封抽汽口、排汽口堵住，防止杂物坠入 1.7起吊过程中，转子前后必须有人扶住，防止摆动在推力盘将离开推力瓦时，特别注意转子的摆动同时要注意动静部分的间隙，防止叶轮和隔板相碰撞 2.转子的清理检查 2.1汽轮机转子的清理实际上是对叶片的清理，实践证明 0.0672mm的积垢会使通流容积减少 1%，级效率下降 3%4%，严重的积垢还会堵塞动叶片通流面积，使推力轴承负荷增加，造成推力瓦的烧坏，若积垢在 隔板喷嘴内会使隔板产生较大的绕曲，发生振动等较复杂的故障，对此防范的重点是提高锅炉的蒸汽品质 2.2叶片的清理，现有方法主要是喷砂和手工清理，喷砂清理是用 0.50.6Mpa的压缩空气混合粒度为 4050目的细砂对叶轮进行清理，该方法存在环境污染和容易造成叶片表面被打毛的风险，该方法常用于叶片表面较粗糙的叶片清理，但是对于叶片表面本来就比较光洁的叶片可采用细砂纸打磨的办法。
2.3转子的检查： 2.3.1 检查各级叶片有无变形、卷边、裂纹、腐蚀等损伤情况，并做以下处理： a、叶片卷边可以搬直但不许强行捻打； b、叶片边缘有裂纹可用细锉修成圆角（裂纹用放大镜检查，必要时进行探伤） 2.3.2检查叶片铆钉完好情况 2.3.3检查轴套、汽封套有无松动 2.3.4 打磨转子前后轴颈（轴颈打磨用 00号或 是金相砂布，用布正圈包着轴颈打磨，有较深印时应用细油石磨光毛刺） 2.4转子的组装 2.4.1 将各轴承下瓦清理干净吊入下瓦瓦枕或瓦座内 2.4.2 转子吊平后，用压缩空气将转子吹干净 2.4.3将转子找好水平后，调正好在汽缸上前后左右的位位置 2.4.4缓慢下落，前后端有人将转子扶住，严防摆动，注意各部位应无碰卡现象 2.4.5 转子就位后，对各轴瓦加透平油并盘动转子检查，内部应无磨擦 2.4.6牢记将所有孔、口的堵布、堵板，在组装前须取走 2.4.7逐一检查转子各部位的间隙，并做好对中（如图） 六、轴承检修 汽轮机轴承分支承轴承和推力轴承，前者支承转子的全部重量，后者承受转子运转时的全部轴向推力，轴承工作的好坏直接影响到汽轮机的安全 1.轴承的解体：解体前应先将轴承大盖上的测振仪、温度计的仪表及电缆拆除，接着依次揭去大盖、球面座、轴瓦等，在拆卸上轴瓦前必须用螺栓将瓦块固定在支持环上然后吊出，否则起吊支持环时瓦块将掉下损坏，在拆卸轴承时每一个零件均应认真检查记号及装配方向，以免装配错误。
轴承解体后必须将各零件上的油污、铁锈清理干净，轴瓦合金向下放平，并放在柔软的物体上 2.轴承的检查： 2.1检查推力瓦乌金有无裂纹、脱胎及磨损作好记录必要时修刮 2.2检查合金表面有无划伤、电蚀麻坑等 2.3用着色探伤检查轴瓦合金是否有裂纹、脱胎、龟裂等，用手锤木柄敲打轴承合金若声音沙哑或手摸有振动感则说明合金有脱胎 2.4推力瓦块的接触面印痕应大致相等，接触面积大于 75%，不均衡说明瓦块受力不均应设法查明 2.5检查各油孔有无异物，并清理干净 2.6检查各轴瓦间隙应符合下图标准（ 3#机） 后轴承推力轴承前轴承 3.轴承合金的修补：轴承合金出现裂纹、严重脱胎、密集气孔、间隙超标等情况时可采取局部补焊或整体堆焊的办法进行修复，修补时必须将裂纹、碎裂、脱胎、气孔等用小凿子剔干净，并用着色法探伤检查无缺陷后方可施工，先用酒精或四氯化碳将修补区域擦洗干净，用电烙铁对轴承进行挂锡，挂锡厚度应小于 0.5mm，并于本体合金咬牢当修补区域较大时，为了使轴承合金与轴瓦本体互相结合的更好可在焊补区的轴瓦本体上钻孔攻丝，加装一定数量的 M8M12材质为轴承合金的螺栓，补焊时为防止温度升高影响其他合金的质量必须将轴瓦浸在凉水里，使补焊区露出水面，修补结束用刮刀修补至标准范围。
七、汽机保护装臵 一、主汽门：主汽门的作用是在汽轮机保护装置动作后快速切断汽轮机的进汽而停机，自动主汽门分操纵油动机和阀门两部分，其开启与关闭都是依靠压力油的建立与消失来完成的 二、汽轮机轴向位移保护装臵 汽轮机转子与静子之间的轴向间隙很小，当转子的轴向推力过大，致使推力轴承乌金熔化时，转子将产生不允许的轴向位移，造成动静部分摩擦，导致设备严重损坏事故，因此汽轮机都装有轴向位移保护装置其作用是：当轴向位移达到一定数值时，发出报警信号；当轴向位移达到危险值时，保护装置动作，切断汽轮机进汽，停机 作用原理：依靠喷油口与主轴上的挡油环的间隙来改变进入各保护装置的调节油压力，当轴向位移增大时喷油口的泄油量增大，进入轴向位移保护装置的调节油压力降低，当油压降低到一定的数字时保护器内部的弹簧克服油压使内部滑阀动作，泄油口与高压油口连通，压力油进入排油管，各保护装置动作 喷油口 三、危急遮断器 汽轮机超速到一定转速时 （ 33003360r/min） ，装在汽轮机主轴上的撞击子由于离心力作用飞出，打击危急遮断器杠杆，杠杆转动迫使心轴克服弹簧力下移，增大了滑阀上方的受油压作用面积，使滑阀上部油压作用力大于下部附加保安油压使用力，滑阀跌落直至下支点，其结果使安全油与排油相通，安全油压消失，自动主汽门关闭，切断汽源实现停机。
原理示意图： 主轴 重锤 挂钩 遮断器滑阀 四、低油压保护 汽轮机系统的润滑油压力过低时会导致轴瓦的乌金融化，引发恶性事故，因此汽轮机均设有低油压保护，当润滑油压降低到一定数值时启动交流油泵，当润滑油压进一步降低时启动事故油泵，该功能通过 DCS系统连锁自动控制 八、汽轮机的辅助设备 一、冷油器：汽轮机组冷油器的作用是将润滑油和调节保安油经过冷却后再循环使用，冷油器常见的故障有铜管结垢、铜管破损、密封失效漏油 铜管结垢会导致换热效果下降，严重时造成油温过高机组停机，因此必须定期对冷油器铜管进行清洗 铜管破损会导致油泄漏进入循环水，严重时造成油压波动机组无法运行，对此必须及时安排堵管或更换 谢谢大家！ 。
