汽轮机汽缸结合面漏汽原因及处理措施

汽轮机汽缸结合面漏汽原因及处理措施

于明哲

哈尔滨汽轮机厂有限责任公司黑龙江哈尔滨150046

摘要：目前，我国的汽轮机机械设备使用总体状况较为良好，汽轮机使用效能逐年增加，但由于各地区汽轮机使用强度及使用条件不同，难免出现一系列问题，尤其是汽轮机汽缸结合面漏汽问题的产生，对汽缸结构的正常使用造成不良影响，对此做好汽轮机汽缸结合面漏汽原因分析，并制定有效的处理措施便成为提高汽轮机汽缸使用效果的重要途径。

关键词：汽轮机；汽缸结合面；漏汽；处理措施

汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械，主要用做发电用的原动机，也可直接驱动压缩机、泵、风机等，还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。但汽轮机在运行过程中会出现气缸漏汽的现象，汽缸结合面一旦漏汽，就会极大地影响机组的安全与经济运行。因此做好汽轮机汽缸结合面漏汽处理，提高处理效益，是所需解决的首要问题。

1汽缸结合面发生泄漏的原因分析

1.1高温胶结构状态分析

高温胶质量不好，内有坚硬杂物。这种泄漏，在配制高温胶时应精心筛选，保证高温胶质量。大型汽轮机的高压缸参数很高，其结合面的严密性不能依靠高温胶来保证，是依靠结合面的严密接触及螺栓施加的紧力来实现。而且机组启停及变工况运行时产生的热应力和高温造成的螺栓应力松弛，使螺栓预紧力逐渐减小。结合面上的高温胶在失去足够正压力的状态下，强度难以抵御高温、高压蒸汽的冲刷，高温胶的存在反而会给蒸汽留下更大的向外泄漏的通道。

1.2汽缸螺栓系统分析

（1）紧固力矩不达标。汽轮机汽缸结合面漏汽问题在汽轮机的实际使用方面较为常见，导致其出现该问题的首要因素即是汽缸螺栓结构紧固强度过低，使其难以充分发挥力矩结构优势，促使汽轮机在使用方面产生泄漏等相关方面问题。

（2）螺栓紧固顺序设计不合理。螺栓紧固顺序设计不合理问题在高强度的汽缸使用环境下容易产生。由于不同的环境变化对螺栓的使用状况影响略有差异，在螺栓的紧固设计方面未能充分掌握螺栓的使用状况，部分部件设计不符合机组安装需求，在实际使用方面易出现汽缸结合面稳定性差及泄漏问题。

1.3汽缸变形基础分析

（1）为提高汽缸使用安全性，通常汽缸设计均采用铸件加工，从而使其达到汽缸良好的使用效果，虽然在汽缸使用强度及使用质量上有所提升，但若在汽缸使用的处理阶段未能将内应力问题解决，则易引起汽缸过度变形，使汽缸结构无法在正常情况下使用。

（2）现代汽缸生产要求在机械加工后采用人工手段对其进行焊接修补，对企业内部残余应力进行消除，部分企业为节省成本未能按照规范标准对汽缸进行回火处理，使其残留预应力对汽缸结构的影响在使用中逐步增加，最终造成汽缸永久变形。在极端环境下进行汽缸回火处理作业，同样易产生预应力消除不完全问题，使汽缸使用效益大打折扣。

（3）汽缸结构的安装要根据汽缸隔板设计及汽缸汽封设计进行合理规划，部分企业在进行汽缸结构使用检修方面未能对汽缸汽封密度及汽封效果进行检测，一旦出现汽缸汽封密度下降则易使汽缸在后期阶段的使用中产生膨胀力，导致汽缸出现变形。

1.4运行因素

汽轮机启动时暖缸的方式不正确、运行时负荷增减过快。汽轮机运行时的负荷增减过快，特别是快速的启动、停机工况变化时温度变化大、暖缸的方式不正确，使汽缸中分面和法兰上产生很大的热应力和热变形，导致结合面漏汽。汽缸变形的同时，又会使法兰螺栓增加附加应力，正常情况下，法兰螺栓受到螺栓预紧力和汽缸内由于蒸汽压力使螺栓受到的工作应力。如果法兰温度和螺栓温度不同使螺栓受到附加应力，将使螺栓产生塑性拉长，这样又会使法兰结合面上汽密紧力不足而加剧漏汽。

1.5安装因素

螺栓组中各螺栓之间紧力严重分配不均匀，紧力大的地方结合面处的涂料压紧，而紧力低的地方就会出现缝隙导致泄漏。由于初紧工艺不当或紧固螺栓的顺序不合理，法兰间隙集中于某处而不能保持汽密性。汽缸法兰涂料不佳或者涂料层太厚，如涂料内有硬粒杂质，或者是施工不注意带入杂质，涂刷不均匀或漏涂等，涂料层太厚，当各螺栓紧力不一样时会使涂层厚薄不均匀，从而导致漏汽。在安装、检修过程中隔板、隔板套等处膨胀间隙太小，在运行中由于热膨胀力的作用，使汽缸及其法兰产生变形，调节汽阀门及其相关管道安装不当，造成汽缸管道接口应力过大，加大了对螺栓的密封紧力要求。

2汽轮机汽缸结合面变形、泄漏的技术处理分析

2.1针对汽轮机汽缸结合面变形泄漏问题产生强度的不同，要将汽缸的处理方案分为多个等级，对于汽缸变形情况较轻的汽缸结构处理要选蒸汽冲刷或补焊冲刷的方法，若基础变形强度过高，可选用碳钢焊条进行焊接，对变形结构进行有效修复。

2.2汽缸变形基础结合面缝隙长度不超过400毫米，可选用涂镀的方式处理，以便对汽缸结构进行修补，该方法修补效益良好，能够针对不同的汽缸变形问题进行修复，在基础修复阶段要注意将间隙控制在0．3毫米以下，若间隙长度超过0．4毫米范围，则可选择采取其他措施进行修复。如汽缸修复要求时间较短，要采用铜网经热处理方法对汽缸强度进行修复，采用机械设备将其更换于汽缸变形部分，提升汽缸修复速度。

2.3汽缸修复要注重对结合面结构的控制，针对缝隙较大的汽缸变形结合要采用加大螺栓预紧力的方法处理。由于部分汽缸变形结构并不均匀，因此要及时对间隙处的螺栓进行更换，通过提升螺栓结构强度及拉力对汽缸变形结构进行修复。

2.4针对不同的汽缸结合面形变问题要采取不同的处理方案，大盖结构的汽缸处理要将其变形范围控制在0．1毫米，若变形范围较大应考虑其余的汽缸形变处理方面。首先选择平尺对基础结构覆盖，并以大盖结构为基础对下缸结合面进行技术处理，并提升螺栓结构紧密性，使其产生结构重力与弧度，对其进行先期修复。

（1）若汽缸结构变形范围较高，要先在大盖结构上涂抹红丹，将螺栓拧紧，对汽缸垂直弧进行修正，用测量尺对基础结合面测量，如基础测量数据与实际相符，则可进行下一阶段的结构变形处理，若未能达到形变处理标准，则可考虑采用高强度处理措施对汽缸形变范围问题进行解决。不同的汽缸处理方法所应对的形变处理方式均有较大差异，要以汽缸基础使用要求及形变处理标准对汽缸形变问题合理设计，以此提高汽缸结合面形变处理效果。

（2）根据测量结果与在下缸结合面上压出的痕迹来分析，决定下缸结合面应刮磨的地方及研刮支点的金属厚度。在结合面上划出应刮磨地方的轮廓，并刮修出深度标点，标点面积约20mm×20mm。

（3）刮点的金属厚度大于0．2mm，用抛光机磨，从刮点量最大的地方开始，逐渐向四周扩大。每次磨削量尽量小，每打磨一次用300～400mm长的平尺在结合面纵向及横向来回研，着重检查接触情况。按深度标点剩余0．05～0．1mm的修刮量时，改用刮刀平尺研刮法继续加工，直至标点底部平面接触红丹为止。

3结语

汽轮机汽缸结合面漏汽处理要根据汽轮机汽缸使用情况及汽缸的基本运行状态进行全面性分析，不同的汽轮机使用环境及对汽缸的管理维护均对汽轮机的正常使用有重要影响，因此在汽缸的漏汽处理方面，要针对汽轮机的使用数据信息进行基础研究，以便更好的及更为全面的将汽轮机汽缸结合面漏汽问题加以解决，进而提升汽轮机汽缸使用效益。

参考文献：

［1］郭文强，刘少佳．N1．25－2．5型汽轮机汽缸中分面泄漏原因分析及处理［J］．科技创新与应用，2015（36）．

［2］肖真．汽轮机汽缸结合面变形分析及激光熔覆修复［J］．石油化工设备，2017，46（03）．