汽轮机拆装与检修

汽轮机拆、装、修秘笈
2018.9.13
第一节 汽轮机的结构与作用
汽缸的结构
汽缸的支撑及滑销系统
汽缸的结构
汽缸是汽轮机的外壳，它是汽轮机静止部分最主 要的部件之一。汽缸内部装有喷嘴、转子、隔板 等部件，形成封闭的汽室，隔绝外界大气。
根据汽缸内部蒸汽的参数，蒸汽流动的特点，材 料的情况，一般将汽缸分为高压、中压、低压三 部分。
滑销系统
纵销是沿汽轮机中心线设置在前轴承箱和两个低 压缸的基架与台板之间，使汽缸在纵向上只能沿 纵销规定的方向前后移动，保证汽缸在运行中受 热膨胀时中心位置不会发生变动。
汽轮机的纵销和低压缸的横销有一交点，通常将 此点称为汽轮机的死点。汽缸只能以死点为中心 向前后、左右进行膨胀。
在前轴承箱和台板之间设有角销（压板），它的 作用是保证前轴承箱在台板上沿汽轮机中心线向 前后移动遇到不正常阻力时不致脱离台板而翘起。
螺栓的冷紧和热紧 人工冷紧螺栓的方法一般是用套管接长板子来
紧，很少用锤击方法。这是因为锤击方法很难控 制紧力，且锤击方向不正确还会对螺栓施加很大 的冲击力。
汽缸法兰结合面螺栓的拆装及检 修
在300-500℃以上高温下工作的螺栓，拧紧时必 须施加一定的紧力。这就是初紧力，在初紧力作 用下产生的应力称为初紧应力。
转子结构
整煅转子
这种转子的叶轮、主轴及其他主要部件是在一整体煅 件上加工成的。整煅转子常用作大型汽轮机的高、中 压转子，这是因为：
1.高温蒸汽可能引起套装转子叶轮和轴之间的松动； 2.整煅转子结构紧凑，装配零件少，可缩短汽轮机的长度； 3.高压级中，转子直径和圆周速度相对较小，有可能采用等厚
滑销系统
为了使汽缸在长、宽、高几个方面上膨胀自如， 保证汽轮机与发电机转子与静止部分以及轴承座 中心一致，避免因膨胀不均匀造成不应有的应力 和变形及伴同而生的振动，在汽缸和轴承座上设 有一系列的滑销，构成汽轮机的滑销系统。
汽轮机的滑销系统一般有横销、纵销、立销、角 销、斜销和联系螺栓等组成。
1.扣上缸前准备工作
2.试扣上缸
3.扣上缸的过程
第三节 转子
转子结构 叶片 联轴器
转子结构
转子是汽轮机转动部分的总称，它由大轴、叶轮、 叶片及其他部件所组成。
转子形式主要分为：套装转子、整煅转子和焊接 转子。
套装转子
套装转子的主轴一般都加工成阶梯形，叶轮最常 用热套或其他方式套装在主轴上。多适用于中、 低参数的冲动式汽轮机，这种结构便于加工制造 并节省金属。某些高参数大容量机组的中、低压 转子也有部分采用套装转子的工艺
横向定位键
高中压 横向键
膨胀
转子膨胀
膨胀 推力轴承
某600MW机组滑销系统
前轴承箱导向键配合间隙
前轴承箱压板配合间隙
第二节 汽缸拆装及检修
汽缸法兰结合面螺栓的拆装及检修 汽轮机揭上缸 汽轮机翻上缸 汽缸的检修工艺 汽轮机扣上缸
汽缸法兰结合面螺栓的拆装及检 修
汽轮机使用的螺栓都在较高的温度（高压机组 400℃以上）和上百个大气压下工作，因此，对 其紧力和拆装工艺的要求很严格，稍有疏忽就容 易损伤螺栓，甚至引起严重的设备事故。
常见喷漆工艺
氧—乙炔火焰喷漆工艺 等离子喷漆工艺
汽缸裂纹的检修
1.汽缸裂纹的检查方法 对汽轮机加工面的检查，多采用砂轮打磨后，
用10%-15%硝酸水溶液分浸，再用4-10倍的放大 镜进行观察的方法。对裂纹深度的测定多用钻孔 法。这种方法简单易行，不需任何仪器，但工作 条件艰苦，工作量大而繁重。对于个别典型或较 严重的裂纹，为准确查找裂纹原因，可用γ射线或 超声波检查，此外，还应作金相显微观察及测量 裂纹附近金属硬度等工作。
汽缸裂纹的检修
裂纹比较集中分布的部位： 各种交界面处，如汽缸壁薄厚变化处，调节汽
门座、抽汽口与汽缸连接处，隔板套槽道洼窝等 处；汽缸法兰结合面，多集中在调节级前的喷嘴 室区段及螺栓孔周围；制造厂原补焊区。 产生裂纹的原因 1.铸造工艺方面 2.补焊工艺不当 3.运行方面原因
汽轮机扣上缸
螺栓加热拉伸法是一直惯用的方法。通常对于M52 以上的螺栓，所需的拧紧力矩非常大，仅使用冷紧 的方法不易达到要求。因此，大螺栓的拧紧都是先 进行冷紧，施加一定的冷紧力矩，然后进行热紧， 即加热螺栓使之伸长后，将螺帽旋转指定弧长。
螺栓的松紧顺序
汽缸法兰螺栓拧紧的顺序是以易于消除汽缸上下 法兰面间隙为原则，松螺栓的顺序应以防止消除 汽缸上下法兰间隙所引起的法兰变形的力量集中 到最后拆卸的一个螺栓上为原则。
汽缸结合面出现间隙时的处理方 法
喷漆修补结合面局部间隙。
喷漆是利用专门的喷枪，借高速高温气体将金属 或非金属逐渐熔解并吹成微细的雾点，喷涂在经 毛糙处理的工件表面。这种工艺的优点是，被喷 工作温度很低（70-80℃），不会发生变形，不受 材料的焊接性能限制。喷漆层具有一定的孔隙度， 其密度为材料本身密度的85%-95%，它与工件表 面为机械结合。结合强度依工艺及材料不同，为 5-50MPa。
另外，为了保证法兰结合面的严密性，常采用减 少螺栓的节距（即增加螺栓格数）、法兰螺栓内 移和增加螺栓长度的方法，可减小法兰螺栓的紧 力和增大螺栓的弹性变形。
法兰螺栓内移，又具有法兰宽度小、材料省和降 低法兰内外壁温差的优点。增加螺栓长度可采用 在钟罩形螺帽与法兰表面间加装特别高垫圈的方 法。
转子的测量
1.轴弯曲的测量 2.转子晃动测量 3.转子瓢偏测量
直轴的方法
1.机械加压法直轴 把轴放在V形铁上，轴的凸面向上并使最大弯曲
揭上盖完毕
汽轮机翻上缸
汽轮机翻上缸就是将上缸进行180°的翻转。
汽轮机翻上缸的方法，一般有两种：单钩翻上缸和 双钩翻上缸。
中小型机组，可采用单钩翻上缸的方法，这种方法 安全性较差。
大型机组采用双钩翻上缸的方法。对于外形比较规 则的缸体，可采用空间翻转法；对于形状不规则的 缸体，可采用空间挽点翻转法。
猫爪的支撑方式分为两种：上猫爪支撑（适用于高 参数机组）；下猫爪支撑（适用于中参数机组）。
上猫爪结构可以保证法兰中分面与支撑面一致，但 这种方式对安装、检修不变。
上猫爪支撑
汽轮机正常工作时是由上汽缸伸出的猫爪来支 撑，称为工作猫爪，下汽缸由水平法兰螺栓紧在 上汽缸上。在机组安装检修过程中，当上汽缸组 装前，下汽缸靠自己伸出的猫爪来支撑，这个猫 爪称为安装猫爪。它下部有一块垫块称为安装垫 块，在上汽缸组合好以后，就不起支撑作用，可 将安装垫块取出保存。猫爪下设有水冷垫块，用 冷水带走猫爪传来的热量，既减少汽缸温度对支 撑面高度的影响，又改善了轴承的工作条件。
1.研刮结合面
法
首先用长平尺或塞尺检查上汽缸结合面变形情况。 若变形在0.1mm以内，以上缸为基准，研刮下汽 缸结合面；若上汽缸变形超过0.1mm，应先用长 平尺将上缸研平，再以上缸为基准研刮下汽缸结 合面。
下汽缸结合面研刮的方法有两种：一种是在汽缸 法兰螺栓不拧紧的情况下稍微推动大盖前后移动， 根据研磨着色来修刮结合面，这种方法主要适用 于刚性结构。
按汽缸内部蒸汽参数，蒸汽流动特点，材料的情 况，较小功率的汽机基本设计制造成单缸体，而 大功率（100MW以上）则是多缸体。
汽缸的支撑及滑销系统
汽缸的支撑大多采用猫爪结构。猫爪就是从下（或 上）汽缸两侧水平法兰延伸出两个爪子（或在前后 伸出四个爪子），搭在轴承箱上，而轴承箱坐落在 基础台板上。
汽缸结合面出现间隙时的处理方 法
另一方法在法兰螺栓拧紧的情况下，根据塞尺检 查结合面严密性测出的间隙值及压出的红丹印痕 来修刮结合面，这种方法主要适用于尺寸大刚性 较小的汽缸。
研刮结合面的处理方法即彻底又可靠，但工作量 大，往往延长机组检修工期。另外经常研刮结合 面，会使汽缸内孔变成椭圆，甚至发生偏斜。因 此，只在法兰结合面大面积出现间隙时，如机组 初投产的前几年，由于制造残留的内应力，法兰 发生较大变形时采用。
人工拧紧方法劳动强度大、工效低，有条件的地 方应尽量采用机械方法。目前，国内的生产安装 检修企业使用较先进的工具主要有液压扭矩扳手、 液压拉伸器和气动（冲击）扳手。
液压扭矩扳手的最大扭矩达到80kN·m，液压拉伸 器的最大拉伸力达到4080kN·m，气动（冲击）扳 手的最大扭矩达到57kN·m。
汽缸的检修工艺
1.汽缸结合面的检修 一般包括检查结合面的严密性，分析结合面泄
漏的原因和处理结合面间隙的方法。
①汽缸结合面严密性的检查方法
②汽缸结合面发生泄漏的原因及处理方法
泄漏情况： a涂料质量不好，内有坚硬的粒沙、铁屑等。 b螺栓紧力不足或紧螺栓的顺序不合理。 c汽缸法兰变形。
汽缸结合面出现间隙时的处理方
法兰面间隙主要是由下汽缸自重产生垂弧造成的。 高压汽缸一般约为0.2-0.8mm。另外，由于法兰 面接触不良和在拧紧螺栓过程中对法兰产生压延 作用，在未紧螺栓的地方也会出现间隙。
法兰螺栓结构
为了使汽轮机适应高温高压的工作条件，保证汽 缸水平法兰结合面的严密性，法兰做得远较汽缸 壁厚，并且法兰螺栓的紧力和强度。
螺栓上由于受到这种应力相应产生一定数量的弹 性变形，当设备投入运行后，在高温和应力作用 下，螺栓将随时间的增长而逐渐地由弹性变形转 变成塑性变形，即随时间增长螺栓对法兰紧力逐 渐减少，这种现象称为应力松弛。
Βιβλιοθήκη Baidu栓进过规定的工作时间后，所剩下的应力称剩 余应力。
汽缸法兰结合面螺栓的拆装及检 修
汽轮机的结构
汽轮机组排气室的体积、质量都较大，直接坐落 在基础台板上。排气室端的轴承箱大多数与排气 室焊接（或铸造）成一体。但对于大容量的高压 机组则采用排气室与轴承座分别坐落在基础台上 的结构方式。
有些机组（例如100MW机组）高压缸在前后采用 猫爪的同时，在高压缸后部左下侧有一个与下汽 缸相连的弹簧支座，其底座固定在基础板上。弹 簧支座的作用是承受高压缸汽流反力矩的作用， 以减轻左侧猫爪的负荷及其支座的单位压力，避 免基础台板损坏和损害汽缸的自由膨胀。
胀差（相对膨胀）
由于汽轮机运行中汽缸与转子的热膨胀值 不可能完全相同，它们两者的差值称之为 胀差，或称相对膨胀。大多数情况都是转 子比汽缸膨胀伸长的多，这时的胀差称为 正胀差，反之称为负胀差。
某600MW机组滑销系统
静子部件的膨胀
台板
膨胀
汽轮机轴向定位键
膨胀 前轴承座安装台板
发电机
低压
低压
发电机轴向定位键
拆装螺栓注意事项
4.设备解体后，用钢丝刷和柴油清洗螺栓上的锈 垢，再用细锉刀及刀型油石修理螺杆螺纹、垫圈 及螺帽底部的碰伤及毛刺。
5.汽缸螺栓组装前，应适量涂抹黑铅粉或二硫化 钼粉等防咬涂料。
第二节 汽缸拆装及检修
汽轮机揭上缸
1.吊汽缸前的准备工作 2.汽轮机揭上缸过程 3.汽轮机吊装过程中的注意事项
对较大螺栓，一般将螺栓拉伸后，根据制造厂的 要求拧紧。目前螺栓拉伸的方法有螺栓加热法和 直接用液压拉伸器拉伸法。
液压扭矩扳手
驱动轴式液压扭矩扳手
中空液压扭矩扳手
气动冲击扳手
液压拉伸器
汽缸法兰结合面螺栓的拆装及检 修
液压拉伸器松紧螺栓是利用液压活塞以等于或稍大 于螺栓紧力来拉伸螺栓后，利用拨棍通过支撑套上 预留的孔轻松地拧紧螺帽。当卸去油压后，螺帽就 承受螺栓的拉力，螺栓的紧固工作即告完成。
度叶轮的整煅结构； 4.转子刚性较好； 5.启动适用性好。
转子结构
焊接转子 这种转子由几只鼓形轮和两个端轴焊接组
成。焊接转子具有煅件尺寸小、重量轻、 强度高、刚度大、结构紧凑的优点，但要 求材料有较好的焊接性能，要求焊接工艺 很高，焊接质量要经过严格检查。
汽机高中压转子
汽机低压转子
拆装螺栓注意事项
1.解体时，对于汽缸螺栓应等调节级处壁温降到 80℃以下，对于各阀门应等阀门体温度降到 100℃以下，才允许拆卸结合面螺栓。
2.拆卸螺栓前几小时，应将柴油浇到螺纹间，浸 软螺纹间的锈垢和氧化物，减少螺纹咬死程度。
3.对大螺栓（一般M52以上），螺帽及特殊厚度 的垫圈，在拆卸前后应按号做好清晰标记。