CN104874973A - 一种汽轮机汽缸结合面变形处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽轮机汽缸结合面变形处理方法，包括以下步骤：1)低压内上缸送汽轮机厂进行机加工磨平；2)对于低压内下缸，以加工完的内上半缸为基准，在现场对下缸结合面研磨；3)将加工后缸面上的毛刺及加工遗留的痕迹清理干净；4)将下缸内部的持环及隔板全部吊除；5)下缸缸面清理；6)根据测量结果与在下缸结合面上压出的痕迹分析；7)用机械研磨工具，从刮点量最大部位开始，逐渐向四周扩大，每打磨一次应使用长平尺在结合面纵向及横向往复研磨；8)当深度标点剩余设定修刮量时，进行细磨；9)重复步骤8)，直至结合面间隙值符合要求。与现有技术相比，本发明具有汽缸变形量完全消除、检修方便可靠等优点。

Description

一种汽轮机汽缸结合面变形处理方法

技术领域

本发明涉及一种汽轮机维护技术，尤其是涉及一种汽轮机汽缸结合面变形处理方法。 

背景技术

汽轮机在一定的运行周期后，缸体或多或少会产生一定程度的变形，最直观的表现为汽缸中分面造成较大间隙，运行中产生缸面漏汽和级间窜汽现象，影响汽轮机安全、稳定运行和降低机组的热效率；同时在检修过程中，为了消除变形量而必须投入相当大的人力、物力，而且在技术上难于保证质量。 

造成汽缸变形的原因有诸多因素，与缸体设计方面；材料的质量；加工、处理的工艺；运行操作以及检修等方面均有关系，由于上述原因产生汽缸永久性变形，造成汽缸间隙难以消除。 

汽缸变形后，为消除中分面间隙，迫使汽缸螺栓产生过紧，螺栓应力急剧增加，缩短了螺栓的使用寿命，甚至于发生断裂现象；缸面螺栓紧固后，在消除了变形量的同时，迫使汽、轴封间隙(主要指径向)较自由状态时不一致，给汽、轴封间隙判断和调整增加了难度和工作强度，无法保证每次合缸时的状态一致，也就无法保证每次的测量值皆为冷态时的准确数据。另外，若轴承座与汽缸属整体结构时，还将影响半缸与实缸之间轴系中心的测量及调整。 

综上所述这些危害，对于汽缸变形超标的必须进行缸面处理。目前处理方法主要有：涂镀或喷涂、局部补焊、结合面加垫、修磨结合面等，其中前三种方法就效果而言具有临时性、消除变形不彻底性的缺点，而采用修磨缸面的方法可以完全消除变形量，彻底避免由于变形而造成的不利因素，是一个行之有效的办法。 

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种汽缸变形量 完全消除、检修方便可靠的汽轮机汽缸结合面变形处理方法。 

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： 

一种汽轮机汽缸结合面变形处理方法，其特征在于，包括以下步骤： 

1)低压内上缸送汽轮机厂进行机加工磨平； 

2)对于低压内下缸，以加工完的内上半缸为基准，在现场对下缸结合面研磨； 

3)将加工后缸面上的毛刺及加工遗留的痕迹清理干净，汽缸内外边缘倒角并圆滑过渡； 

4)将下缸内部的持环及隔板全部吊除，并在汽缸内部铺设好脚手板； 

5)下缸缸面清理，去除污垢、锈蚀、氧化物并露出金属光泽，合缸自由状态下测量汽缸结合面间隙值及张口的情况； 

6)根据测量结果与在下缸结合面上压出的痕迹分析，确定下缸结合面上应刮磨的位置及刮研支点的金属厚度，并做出研磨基准标点； 

7)用机械研磨工具，从刮点量最大部位开始，逐渐向四周扩大，每打磨一次应使用长平尺在结合面纵向及横向往复研磨，着色检查接触情况； 

8)当深度标点剩余设定修刮量时，进行细磨，在下缸上均匀涂抹红丹粉，以上缸面为基准，合缸后推动上缸，以实现上下缸相对移动，打开上缸后，根据压出接触点修磨缸面； 

9)重复步骤8)，直至结合面间隙值符合要求，最后刮花清除修磨过程中残留的痕迹。 

所述的设定修刮量为0.05～0.10mm修刮量。 

所述的结合面间隙值符合要求具体为： 

用塞尺检查自由状态下结合面间隙小于0.05mm。 

塞尺0.05mm不进的区域大于95％，汽缸接触点连续且分布均匀并接触面积大于80％，光洁度达Ra6.3。 

与现有技术相比，本发明具有以下优点： 

1、汽缸变形量完全消除，避免了因汽缸变形对检修造成的不利因素，提高的检修效率和质量。确保机组安全稳定经济运行。 

2、由于处理时考虑了整个汽缸的水平杨度，因此处理后汽缸的杨度与转子保持一致，汽缸隔板或持环的槽道与缸面垂直。 

3、检修方便可靠，经过国电、华电、国华、华能、利电、中电投等集团公司 20多个电厂高中压缸或低压缸缸面处理，均取得了较好的效果。 

附图说明

图1为在缸面和缸体外壁相应位置做好记号的示意图； 

图2为合缸后在基准点位置进行间隙测量的示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。 

实施例 

以江阴利港#4机组高中压外缸A级检修为例 

1、修前状态：江阴利港发电有限公司#4机组，350MW汽轮机型号为TC2F-38.6，是由美国西屋电气有限公司供货和设计的亚临界、一次中间再热、单轴双排汽凝汽式汽轮机组。机组于1998年投产，2003年首次大修，检修中发现高中压外缸水平结合面间隙超标严重，合汽缸测量中分面间隙，最大处值达5.25mm；紧1/3汽缸螺栓后，最大间隙值为0.10mm。动静部分上下径向间隙在紧螺栓前后的变化量最大处超过1.5mm。在运行过程中高中压缸前轴封处发生漏汽现象。机组于2009年9月进行第二次大修。根据上述情况，利港电厂确定在本次大修期间对高中压外缸缸面进行修磨处理。文中为便于说明，在下文中的A、B分别代表汽缸的左侧、右侧(从机头向机尾看) 

2、修前汽缸间隙测量：检修中当高中压汽缸螺栓全部松完后，测量汽缸中分面间隙值最大处为4.2mm，位于前轴封汽缸中分面处。 

3、上缸机加工： 

3.1解体后，将上缸送上汽厂加工，在大型龙门铣床上铣削水平结合面。 

3.2汽缸加工前，首先在缸体下部进行牢靠的支撑、固定，以缸体四角为基准进行找平、找正，以汽缸前后轴封套垂直结合面为基准校核，同时应保证汽缸平面与缸内槽道(或凸肩)的垂直度。汽缸水平调整完毕后，使用压板将缸体固定，对缸面进行铣削，实际铣削量为3.3mm。(除了中分面，缸内各顶销处铣去相同数值) 

3.3效果：汽缸找平后误差≤0.05mm；机加工后水平误差≤0.05mm；松开固定压板装置后水平误差≤0.08mm；机加工后表面粗糙度达到Ra1.6标准。 

4、间隙复核、选点计算： 

4.1基准点选取(基准点的选择应在某一区域内具有代表性，不宜过密或过疏。若在相邻两个基准点之间的间隙值大于基准点处，则也应在较大间隙处做好标记，根据高中压外缸的外形尺寸，总共选取了48个点，每点横向及纵向间距约为300～400mm。为便于测量，基准点选好后在缸面和缸体外壁相应位置做好记号。(如图1) 

4.2以机加工后的上缸为基准，合缸后在基准点位置进行间隙测量(塞尺塞入深度约为10mm)，测得最大间隙值为0.93mm，在A2位置；在a7、b7两处汽缸法兰内外侧间隙变化值较大，达到0.4～0.5mm，该处为中压进汽腔室，汽缸内外壁温差大导致挤压变形，形成一个凹面。(图2) 

4.3根据测得的汽缸中分面间隙值，利用“EXCEL”表格的计算功能进行计算，得出基准点的打磨量，确定打磨方案。 

4.3.1计算原理：根据三点确定一个平面的原理，若三点的标高发生变化，则该平面内的任意一点的标高也随之发生变化。以加工后的上缸平面作为基准平面，在平面上设定三个虚拟点，调整虚拟点的标高数值，根据各基准点在平面内的不同位置计算出相应的标高变化量，该基准点间隙与标高变化量的差值即为各基准点的打磨量或剩余间隙。 

4.3.2坐标系的确定：在汽缸平面上确定坐标系，X轴位于汽缸电侧最外端并垂直于汽缸中心线，Y轴位于汽缸左侧最外端并平行于汽缸中心线。选取具有代表性的三个虚拟点，分别为“A电端”、“B电端”、“A调端”，将其X及Y方向的坐标值记录在表格中。(如图1) 

4.3.3测量48个基准点X方向及Y方向坐标值，与各点的间隙值一起记录在表格中。 

4.3.4在“EXCEL，，表格中编入各基准点与三个虚拟点标高变化比例公式。(以A6点为例)。 

A6点打磨量＝A6间隙-A电-(B电-A电)*A6X/B电X-(A调-A电)*A6Y/A调Y 

其中A电：A电端标高降低值；A6X：A6点X方向坐标值；B电：B电端标高降低值；A6Y：A6点Y方向坐标值；A调：A调端标高降低值；B电X：B电端X方向坐标值；A6间隙：A6点间隙值；A调Y：A调端Y方向坐标值。 

4.3.5利用三个虚拟点代入不同的虚拟标高调整量(如表1进行试算，在满足汽缸扬度、平面度、垂直度等一些技术要求的前提下，统筹考虑整个汽缸间隙的实际情况，尽可能的减少修磨工作量，最后确定各基准点的修磨量(如表2所示，表中“-”为修磨量；“+”为剩余间隙，在A2、A12、b7三个基准点均预留了0.07mm的修磨余量。(计算时，可适当留有余量，一般为0.05mm-0.10mm) 

表1 

虚拟点位置	A电端	B电端	A调端
				X方向坐标	0	3000	0
Y方向坐标	0	0	5000
				标高降低值	0.95	0.7	0.78

表2 

左外侧测点	A1	A2	A3	A4	A5	A6	A7	A8	A9	A10	A11	A12
													X方向坐标	1310	1020	180	10	30	315	315	250	245	250	520	1180
Y方向坐标	350	10	10	650	1180	1560	2030	2835	3480	4290	5125	5155
													测量间隙值	0.78	0.93	0.85	0.35	0	0.15	0.23	0	0.1	0.35	0.73	0.75
标高降低值	0.83	0.86	0.93	0.93	0.91	0.87	0.85	0.83	0.81	0.78	0.73	0.68
													基准点修磨量	-0.05	0.07	-0.08	-0.58	-0.91	-0.72	-0.62	-0.83	-0.71	-0.43	0.00	0.07
左内侧测点	a1	a2	a3	a4	a5	a6	a7	a8	a9	a10	a11	a12
													X方向坐标	1290	1055	615	260	235	570	625	570	570	510	815	1300
Y方向坐标	480	495	280	325	1065	1225	2030	2800	3485	4270	4975	4985
													测量间隙值	0.67	0.65	0.68	0.48	0.13	0.28	0.72	0	0.13	0.42	0.68	0.64
标高降低值	0.83	0.85	0.89	0.92	0.89	0.86	0.83	0.81	0.78	0.76	0.71	0.67
													基准点修磨量	-0.16	-0.20	-0.21	-0.44	-0.76	-0.58	-0.11	-0.81	-0.65	-0.34	-0.03	-0.03
右内侧测点	b1	b2	b3	b4	b5	b6	b7	b8	b9	b10	b11	b12
													X方向坐标	2020	2255	2700	3035	3065	2740	2680	2740	2740	2820	2520	2025
Y方向坐标	480	480	280	340	1050	1235	2070	2790	3480	4260	4970	4980
													测量间隙值	0.53	0.53	0.62	0.39	0.12	0.27	0.73	0	0	0.32	0.52	0.6
标高降低值	0.77	0.75	0.72	0.69	0.66	0.68	0.66	0.63	0.60	0.57	0.57	0.61
													基准点修磨量	-0.24	-0.22	-0.10	-0.30	-0.54	-0.41	0.07	-0.63	-0.60	-0.25	-0.05	-0.01
右外侧测点	B1	B2	B3	B4	B5	B6	B7	B8	B9	B10	B11	B12
													X方向坐标	2005	2310	3140	3300	3270	3000	2995	3070	3075	2985	2790	2140
Y方向坐标	350	10	10	650	1160	1585	2030	2810	3480	4270	5130	5140
													测量闻隙值	0.63	0.78	0.7	0.3	0	0.1	0.35	0	0.03	0.28	0.55	0.6
标高降低值	0.77	0.76	0.69	0.65	0.64	0.65	0.63	0.60	0.58	0.56	0.54	0.60
													基准点修磨量	-0.14	0.02	0.01	-0.35	-0.64	-0.55	-0.28	-0.60	-0.55	-0.28	0.01	0.00

5、缸面研磨 

5.1基准点修磨:通过计算，我们得出了每个基准点的修磨量，一般要求，实际打磨量与计算值误差应≤0.05mm。用专用小型铣床铣出直径6-8mm的基准点。如果实际打磨量超过计算值，会导致非消除间隙打磨量的人为增大；如果不到，则会增加重复测量、计算、粗磨的次数。所以说基准点的精确修磨至关重要，它是缸面的研磨基准。当然，余量的预留也为此项工作做了一定的保证。 

5.2粗磨阶段 

5.2.1修磨出基准点后，进入缸面粗磨阶段。这一阶段修磨量较大，主要运用平尺、平板进行测量，纵向、横向对汽缸进行修磨，将下缸中分面修磨成连续过渡的平面。 

5.2.2修磨中需注意：●做好对基准点的保护工作，避免在缸面修磨过程中磨去失去基准；●修磨过程中勤测量、多观察，增加平尺、平板、塞尺的使用频率，观察红丹影像的变化趋势；●为避免修磨过程中产生的火花相互影响，保证缸面修磨工作的安全性，缸面人员不应过分密集；●由于修磨工作劳动时间长、强度大，应做好人员的休息以及轮换工作。 

5.2.3当运用平尺测量间隙小于0.10mm时合缸测量间隙(平尺测量与合缸测量存在偏差)，如测得最大间隙值为0.20mm，继续运用平尺、平板进行研磨，直至间隙＜0.10mm。 

5.2.4当0.20mm＞间隙值＞0.10mm，则继续借助平尺、平板等工具，根据实测间隙，进行修磨；当间隙值＜0.10mm，则可以进行上下缸对研精磨工作。 

5.3精磨阶段 

5.3.1在下缸面上均匀涂抹红丹粉后合上缸，用千斤顶将上缸前、后来回推动，上下合缸对研一般前后推移量为20mm左右，开缸后根据红丹痕迹进行修磨高点； 

5.3.2精磨时采用打磨量小或痕迹较为光洁的切割片进行修磨。 

5.4精铲阶段： 

5.4.1合缸对研阶段后期，再次合缸测量，当汽缸中分面间隙值＜0.05mm时，进入最后精铲阶段，运用专用铲刀对缸面进行铲刮继续消除间隙，同时消除磨痕，使缸面达到理想状态光洁度和接触面。 

6、终结果 

6.1合缸用塞尺测量中分面间隙，0.05mm不入； 

6.2汽缸接触面积＞90％，接触点分布均匀，其表面平滑、光洁； 

6.3汽缸垂直度、水平扬度均在标准范围之内。 

Claims (4)

1.一种汽轮机汽缸结合面变形处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)低压内上缸送汽轮机厂进行机加工磨平；

2)对于低压内下缸，以加工完的内上半缸为基准，在现场对下缸结合面研磨；

3)将加工后缸面上的毛刺及加工遗留的痕迹清理干净，汽缸内外边缘倒角并圆滑过渡；

4)将下缸内部的持环及隔板全部吊除，并在汽缸内部铺设好脚手板；

5)下缸缸面清理，去除污垢、锈蚀、氧化物并露出金属光泽，合缸自由状态下测量汽缸结合面间隙值及张口的情况；

6)根据测量结果与在下缸结合面上压出的痕迹分析，确定下缸结合面上应刮磨的位置及刮研支点的金属厚度，并做出研磨基准标点；

7)用机械研磨工具，从刮点量最大部位开始，逐渐向四周扩大，每打磨一次应使用长平尺在结合面纵向及横向往复研磨，着色检查接触情况；

8)当深度标点剩余设定修刮量时，进行细磨，在下缸上均匀涂抹红丹粉，以上缸面为基准，合缸后推动上缸，以实现上下缸相对移动，打开上缸后，根据压出接触点修磨缸面；

9)重复步骤8)，直至结合面间隙值符合要求，最后刮花清除修磨过程中残留的痕迹。

2.根据权利要求1所述的一种汽轮机汽缸结合面变形处理方法，其特征在于，所述的设定修刮量为0.05～0.10mm修刮量。

3.根据权利要求1所述的一种汽轮机汽缸结合面变形处理方法，其特征在于，所述的结合面间隙值符合要求具体为：

用塞尺检查自由状态下结合面间隙小于0.05mm。

4.根据权利要求3所述的一种汽轮机汽缸结合面变形处理方法，其特征在于，塞尺0.05mm不进的区域大于95％，汽缸接触点连续且分布均匀并接触面积大于80％，光洁度达Ra6.3。