CN1038495A - 汽轮机固定叶片的修复方法 - Google Patents

Abstract

在一种修复蒸汽涡轮机轮体(14)固定叶片(50—76)的方法中，相邻的固定叶片台板(88)用定位点焊焊连，叶片根部(86)从蒸汽涡轮机轮体(14)中切取出来，叶片根部(86)和台板(88)的侧面经过加工减小沿着侧面的厚度，随后把固定叶片(50—76)装配到一件新轮体中去，此轮体带有用于固定叶片(50—76)每一排的装配槽道。

Description

本发明一般地涉及汽轮机，比较详细地涉及更换轮体时汽轮机固定叶片的一种修复方法。

一部汽轮机发电装置通常包括一组低压、中压和/或高压蒸汽涡轮机，联接在一起提供单一的动力输出。每一台汽轮机包括一根具有许多旋转叶片成排地装于其上的转子，某一排上的各个叶片彼此是完全一样的。一排旋转叶片自转子外表面沿径向向外伸出，许多排旋转叶片成对地间隔开来分处转子横向对称面的两侧。由于蒸汽自转子中部沿相反方向向外流动，成对的两排旋转叶片基本上是相同的，只是指向相反的方向而已。成对的两排旋转叶片的形状不同于另外成对的两排;最为显著的是，每一成对两排或每一级的旋转叶片随着沿转子离开横向对称面的距离增大而逐步加长。

无论哪一排的每一块旋转叶片，都具有沿径向自转子外伸的翼部和用来把叶片装在转子上的基部。基部包括一段根部，此根部嵌装在为每一排所设置的环形装配槽道之中，还包括翼部近端处的台板。翼部在远端有一顶端，从近端到远端具有扭曲的外形。

固定轮体同轴线地支撑在转子周围，並具有许多装在其内表面上的固定叶片。固定叶片成排地布置，在轮体同转子组装时，这些排固定叶片是同各排旋转叶片交错开的。各排固定叶片沿轮体内表面轴向排列，成对地间隔开来分处轮体横向对称面的两侧，此面同转子的横向对称面是重合的。象旋转叶片一样，成对的两排固定叶片基本上是相同的，只不过是指向相反的方向。成对的两排固定叶片的形状不同于其他排的，尽管所有的固定叶片都具有翼部和包含着根部和台板的基部。每排中相邻固定叶片的台极彼此连接，而各翼部的顶端由一系列罩盖罩在一起，每一件罩盖通常连接四或五块固定叶片。罩盖起来的固定叶片顶端同装在转子上相邻旋转叶片之间的蒸汽密封件相接触。同样，旋转叶片顶端同装在轮体上相邻固定叶片之间的蒸汽密封件相接触。

一排固定叶片的根部装在轮体上所设置的环形装配槽道之中。一排固定叶片的典型环形装配槽道具有面对面的两个侧壁和一个底部。在底部有一环形凹槽，沿轴向伸进环形装配槽道的一个侧壁。每一固定叶片的根部带有一个侧面切口，当根部嵌装到槽道中去的时候，此切口与环形凹槽对中。侧面切口和环形凹槽一起限定了一块空间，为轮体和根部所共有。在此空间填满嵌堵材料之后，轮体同根部就键连在一起了。嵌堵材料是一种软质金属，使用时要有嵌堵工具。办法是：在固定叶片嵌装到装配槽内的同时，把一块嵌堵材料自根部的一端塞进上述空间，再使之变形填满此空间，从而在根部和轮体之间形成键连。嵌堵以后，叶片分组罩盖在一起。

各汽轮机的轮体都承受热致应力，经过一段时间之后，会使轮体的状况恶化到需要替换的程度。目前采用的替换轮体的维修方法在于：拆离轮体和转子，把旧轮体以及连接在上面的固定叶片一起报废，並装上带有新的固定叶片的新轮体。为了便于组装和拆卸，轮体到成为沿轴向剖分开的两半，用螺栓连接在一起。替换轮体的维修方法成本很高，也並非经常需要。由于一种轮体可能具有1，200块以上的固定叶片，则固定叶片的成本要占更换轮体总成本的相当大的一部分。通常在轮体需要更换时，固定叶片还仍然处于良好状态。

本发明的主要目的是要提供一种方法，使得能够修复旧轮体上的固定叶片以便重新使用在一台蒸汽轮机的新更换的轮体上。

为此目的，本发明属于一种固定叶片修复方法。这些叶片装在蒸汽轮机轮体上。轮体同轴线地围绕转子配置。轮体上的固定叶片排列成许多排，一排中的每一块叶片具有根部、台板和翼部，每一排中所有固定叶片在翼部的顶端分批地罩盖在一起，而依靠根部装配到轮体上为每一排所设置的环形槽道中去。本发明的特点是，在把轮体卸离转子之后，每一排内有一组罩盖起来的相邻各固定叶片是在根部附近相连接的，在每一排固定叶片的根部附近切割轮体使固定叶片脱离轮体，再把固定叶片的根部嵌入到一件新的轮体。

新轮体备有环形装配槽道，每一槽道具有一条环形凹槽，设置在每一环形装配槽道的一面侧壁上。最好是，轮体具有一个坡面，坡底接近每一装配槽道的环形凹槽。从旧轮体上拆离以后，每块固定叶片的根部和台板在同焊迹相对的一侧进行加工以减少一部分根部和台板的厚度，形成由根部底面向上、具有一定间距的一个台肩。通过加工同样造成由台肩向上、具有一定间距的一个坡面。在轮体坡面和每一固定叶片的加工成的表面之间构成了一条通道，可以把一块嵌堵材料和嵌堵工具从这一侧伸进去。用嵌堵工具使嵌堵材料变形以形成每一叶片根部和新轮体之间的键连。

下面通过实例结合附图说明上述发明的一项最佳实施;这样，本发明的情况将更加显而易见。附图是：

图1是一部熟知的低压蒸汽轮机的局部纵向剖面图，本发明的方法可以用于这种涡轮机;

图2是图1的一部分，是局部细节纵向剖面图，说明分别同转子和轮体相联系的旋转叶片和固定叶片的交错排列;

图3是同转子和旋转叶片分开后图2中轮体和固定叶片的局部纵向剖面图;

图3a是图3中所示一排叶片的一部分，是轴向视图;

图4是图3中所示轮体和头两排固定叶片的局部细节纵向剖面图;

图5是一部分替换轮体的细节纵向剖面图，这部分对应于图4中所示原有轮体的同一部分;

图6是在利用本发明的方法修复图4中所示轮体固定叶片后，图5中所示的那部分轮体的局部细节纵向剖面图;

图7是一局部细节剖面图，说明本发明的嵌堵工序如何用于嵌堵图6中所示的一块固定叶片。

图1和图2表明一台熟知的蒸汽轮机10，其转子18为水平取向，並与轮体14共轴线。蒸汽进入轮体14的底部16，按照指向箭头A所指方向经过轮体14的中心部分向外通往两侧，向下通往一台冷凝器（图中未画出）。转子18同邻近的、属另一台汽轮机（图中未画出）的转子20相联接。汽轮机10是一部低压涡轮机，而邻近的转子20可以联接于一台中压涡轮机或者一台高压涡轮机。联轴器22用来把转子18联接到转子20。轴承24和26支撑转子12作旋转运动。外壳18围绕着转子18和轮体14，把蒸汽引向冷凝器（图中未画出）。在转子12的两个顶端装有密封件30和32以防止蒸汽漏失。

旋转叶片34、36、38、40、42、44和46装配在转子18的装配体上，成排地沿径向外伸。所有叶片，34除外，都靠根部装配在装配体12上的槽道之中。旋转叶片34、36、38、40、42、44和46是同进口汽室48另一侧的各排对等叶片配对的。在附图中，转子18和轮体14用剖面图表示，而叶片全用正视图表示。图2是进口汽室48附近区域的放大图，表明各排旋转叶片48是怎样同各排固定叶片49交错的。

图3表明与图2所示相同的一部分轮体和叶片，只是挪开了转子18和旋转叶片。轮体14是可以同转子18分离的，因为轮体14由沿轴向分开的两半构成，靠固紧件（图中未画出）连接在一起。尽管轮体14具有大约是圆筒状的外形，但内表面却具有砂漏形状以容纳其长度随着到进口汽室18的距离而增加的各排叶片。

固定叶片50、52、54和56的基部型式与固定叶片58和60的不同，原因在于后者存在排出通孔。固定叶片50、52、54、56、58和60分别同对等的固定叶片66、68、70、72、74和76配对。某一排的所有叶片的顶端都是分组被罩盖在一起的，而49中两排固定叶片50和66都具有一只共同的罩盖，此罩盖也可充作隔热屏板78，並盖住进口汽室48。不言自明的是：图1-3中所示的每一叶片代表每排中的一块叶片，一排里有70至95块同样的叶片。图3a表明49中一排固定叶片50里面的具代表性的一个组段50a。相邻各叶片50的各台板88彼此连接，而各顶端80一起由罩盖100罩盖起来。

图4是固定叶片50和52的细部剖面图。由于所有叶片都具有同样的基本结构，所以只对固定叶片50作出详细说明。叶片50具有基部84和带有顶端80的翼部82。基部84包括根部86和台板88，翼部82由台板88支撑。根部86是基部84的一部分，安放在轮体14内所设置的环形装配槽道90之中。台板88同根部86构成整体，向外伸出于具有环形凹槽92的槽道90之上。根部86带有切口94，此切口94与装配槽道90的环形凹槽92一起限定了一块空间，在此空间内填满了借助于嵌堵工具（未画出）自根部86的一侧填入的嵌堵材料96。在一排中每一块固定叶片装入装配槽道90之后实行嵌堵。嵌堵材料96是一种诸如铅铜混合物的软质材料，使用通常的嵌堵工具给予足够有力的击打即可使之变形。一当嵌堵材料86变形后填满凹穴，根部86即键连在轮体14上面。

固定叶片50的顶端80带有末梢98，在一排叶片装好之后，此末梢98安放在罩盖100上所设置的小孔之内。随后，罩盖100和末梢98靠铆接或其他连接两部分的适当办法，彼此连接起来。每一罩盖是环形罩盖总成的一个弧段，连接四个固定叶片顶端。图4中，49相邻两排固定叶片50和52之间的轮体14表面上设置了一对环形槽道102和104，在所有的其他相邻固定叶片之间也是这样。蒸汽密封件106和108分别装于槽道102和104之内，同转子18的对应旋转叶片相接触。

图5和图6中，同样一对环形槽道设置在49a中相邻两排固定叶片之间的新轮体114表面上。蒸汽密封件111和113分别装于槽107和109之内，同转子18的对应旋转叶片相接触。

需要更换轮体14时，卸开蒸汽轮机;轮体14分离成沿轴向剖分的两半，再从转子18脱开。随后围绕每一块固定叶片根部切割轮体14，从轮体上110区域冲蚀掉金属以便从轮体上卸掉固定叶片。除去已有的嵌堵物可以使拆卸叶片容易些，尽管切割轮体14是优先选用的方法。

由于固定叶片顶端80被罩盖起来，4块或5块一组罩盖着的固定叶片，一当从轮体14脱离，就会在基部84处弹开，使各固定叶片轴线不平行。在本发明的最佳方法中，罩盖起来的一组叶片中每一块的基部84，特别是台板88，都采用定位点焊同吡邻的台板连接在一起。结果，特定的一组固定叶片靠定位焊点112在台板88处相连，靠罩盖100在顶端80处相连。可以用多种多样已知的点焊技术中的任何一种形成定位焊点112，並使之位于两块相邻台板之间接缝处的外露一侧。点焊后，可用焊枪切割轮体14，或者说冲蚀根部86附近，以便把固定叶片从轮体14上分离下来。

一件更换轮体，或者说新轮体114，部分地示于图5，除了装配槽道区域，基本上同原有轮体14完全一样。装配槽道116和118分别带有环形凹槽120和122，位置在装配槽道116和118的底部116a和118a以上一定距离处，並且在形成坡面124和126的两面侧壁117和119上。坡面124和126是经过加工切掉用虚线表示的区域128中的材料而构成的。坡面侧壁124和126並非原有轮体所必需，而是专门用于把原有固定叶片较容易地重新嵌装到新轮体114中去。

现在参看图6，各排固定叶片中的叶片50和52都在基部面对坡面124和126的一侧、而且是同定位焊点相反的一侧进行切削加工，以致于固定叶片基部的加工表面同坡面一起形成通道130和131，用于从每一块固定叶片的这一侧嵌入一块嵌堵材料，以及从这一侧伸入嵌堵工具使嵌堵材料变形。每一块固定叶片在根部底面进一步加工，形成U形环形凹槽132和133，在其中填满嵌堵材料138和139。

在某一排固定叶片的基部加工以后，並且在定位点焊以后，这一排固定叶片中每一组罩盖起来的叶片就嵌装到对应的轮体装配槽道中去。两块嵌堵材料134和135随后从侧面经过通道130和131嵌入，並用嵌堵工具使之变形，使每一排每一块叶片的根部键连于轮体。

图7比较详细地表明嵌堵步骤和加工表面，这些都是用来取得为把固定叶片50的根部86重新装配到新轮体114之中所必需的连接。装配槽道118具有相向的侧壁119和121，以及一个底面，它们的形状同根部86的两个侧壁和底面一致，可是带切口的部分94除外;此切口部分在新轮体114和根部86之间形成一块空无一物的空间。在固定叶片50上所从事的加工工序在于：从根部86和台板88的同定位焊点112相反的一侧切除一部分。加工后产生了一个斜面140、一个立面142和一个水平面144。水平面144基本上与环形凹槽122的一个侧壁146在同一平面。环形凹槽122的另一个侧壁148与轮体114的一个竖直侧壁150形成台阶123。根部86和台板88的立面142和水平面144形成台肩136，成对角地对着由环形凹槽122在轮体上所形成的台肩123。一块嵌堵材料134嵌入通道130，此通道是由轮体114坡面侧壁126和固定叶片50根部86和台板88侧面加工表面140、142和142之间的空间所构成的，並用嵌堵工具152击打驱之向下。可以使用任何一种能够装入上述空间並使软金属材料变形的已知嵌堵工具。嵌堵工具152沿箭头方向把嵌堵材料驱向下方，並沿径向向外驱入环形凹槽122。最终，嵌堵材料134的横截面基本上取L形，轮体114的台阶123同根部86的台肩136就是通过这一L形的嵌堵材料134而贴近连接起来的。用嵌堵工具从侧面嵌堵以后，再自根部86的一端进入嵌堵材料以填充U形凹槽132，从而实现第二步嵌堵工序。在132区域的嵌堵材料（图7中未画出）在于加强轮体114和根部86之间已形成的连接。

上述拆卸叶片50並重新装配到新轮体114上去的步序和结构可以同样地应用于拆卸和装配叶片52，例外的是：容纳叶片52根部的槽道116具有稍微不同的环形凹槽120，如图纸所示。不同各排的装配槽道之间应当指望存在些许差别，因为：虽然叶片50的装配槽道会等同于相应固定叶片66（见图3）的装配槽道，但固定叶片却是逐排不同的。唯一的要求是：每一装配槽道具有一条像环形凹槽120那样的环形凹槽，以形成同装配槽道底部间隔开的一个台阶，而固定叶片的根部86必须加工，以形成一个台肩;这样，一块嵌堵材料可以填满台阶和台肩之间的空间，实现轮体114和固定叶片根部86之间的相吡邻的台阶和台肩式键连。

应当认识到，由于固定叶片是分组罩盖在一起的，所以一块嵌堵材料要具有必需的径向长度沿着罩盖在一起的四块固定叶片的侧面进行嵌堵，尽管也可以采用首尾相接的一块一块的单独嵌堵材料。填充U形凹槽132的嵌堵材料132从罩盖起来的一组中最后一块固定叶片的一端放入凹槽。嵌堵工具随后伸入罩盖起来的最后一块固定叶片的U形凹槽，按需要驱进嵌堵材料並使之变形。

在把所有的固定叶片从旧轮体安装到新轮体上面去之后，定位焊点仍留在相邻固定叶片的台板上，因为它们对工作性能不具有显著的有害影响。定位焊点的位置应当远离每一块叶片的翼部，使定位焊接时的热量不致影响翼部表面。最好其位置大约是在根部和台板上翼部之间的中点。

Claims (4)

1、一种蒸汽轮机轮体(14)固定叶片(50)的修复方法，其中轮体(14)同轴线地围绕转子(18)配置，其固定叶片(50)布置成许多排(49)，一排(49)中每一固定叶片(50)具有根部(86)、台板(88)和翼部(82)；一排(49)中的固定叶片(50)在翼部(82)顶端(80)分组(54a)罩盖在一起，並依靠根部(80)装配到轮体(14)上为每一排(49)所设置的环形槽道(90)中去；此方法的特征是：在轮体(14)同转子(18)卸离之后，每一排(49)之内罩盖起来的一组(50a)中相邻的固定叶片(50)在靠近根部(86)处是彼此连接起来的，在每一排(49)固定叶片(50)根部(86)的附近区域切割轮体(14)，使固定叶片(50)脱离开轮体(14)，再把固定叶片(50)的根部(86)嵌入一件新的轮体中去。

2、按照权利要求1的一种方法，其中一排（49）中的相邻固定叶片（50）具有贴近的台板（88），特点是：罩盖起来的一组相邻固定叶片（50）的贴近台板（88）是彼此点焊起来以形成其连接的。

3、按照权利要求2的一种方法，特征在于：在新轮体上做成用于各排（49）固定叶片（50）的许多环形装配槽道（90），每一环形装配槽道（90）具有两面相向的侧壁和一个底面，以及在两侧壁之一中形成的一条环形凹槽;在所述叶片一侧的上述侧壁上带有在每一条环形装配槽道（90）的环形凹槽之外的坡面。

4、按照权利要求3的一种方法，特征在于：所述一排（49）固定叶片（50）的根部（86）和台板（88）的侧面经切削加工使厚度减小到在离开根部（86）一端的某处形成一个根部（86）中的台肩，而且叶片根部的一切表面也都经过加工;罩盖起来的一组（50a）固定叶片的根部（86）安装到一条相应的环形装配槽道（90）中去，在根部（86）的加工表面和轮体（14）之间采用嵌堵。

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