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高中壓缸膨脹不暢、轉(zhuǎn)子死點(diǎn)前移
　　國產(chǎn)300 MW汽輪機(jī)高中壓缸支承方式為中分面上貓爪支承。正常狀態(tài)下，下汽缸通過汽缸法蘭螺栓吊在上汽缸上，汽輪機(jī)高中壓內(nèi)外缸及缸內(nèi)隔板和轉(zhuǎn)子等部件的所有質(zhì)量均由1、2、3號軸承箱承擔(dān)。另外，高中壓靜止部分以中低壓缸間的軸承箱死點(diǎn)為中心向前膨脹最大行程達(dá)32 mm，因此，1、2號軸承箱負(fù)荷重，軸向位移大，而上半貓爪支承造成支承高度和推拉機(jī)構(gòu)較高，推力矩偏大，不利于膨脹。
　　汽輪機(jī)滑銷系統(tǒng)由臺板、軸承箱壓板、縱向鍵、滑塊組成，工作時向臺板上米字形凹槽中注入高溫潤滑脂進(jìn)行潤滑，以減少滑動摩擦系數(shù)，由于滑銷系統(tǒng)制造材料硬度不大，潤滑材料可靠性低，構(gòu)成了膨脹滯止，對機(jī)組的安全生產(chǎn)構(gòu)成了危脅。
　　汽輪機(jī)軸承箱剛性差的底板、端板、側(cè)板的厚度無法抵御汽缸膨脹時產(chǎn)生的軸向推力，使1、2、3號軸承箱拱起，高中壓轉(zhuǎn)子中心偏移，死點(diǎn)前移，造成瓦溫升高而軸瓦損壞，嚴(yán)重危脅著汽輪機(jī)的安全運(yùn)行，降低了機(jī)組壽命和效益。

改進(jìn)汽缸支承方式，徹底根制膨脹不暢
　　改進(jìn)高中壓缸的支承方式，對汽輪機(jī)高中壓靜轉(zhuǎn)子進(jìn)行了更換。由上缸支承改為下缸支承，改造后的高壓缸為雙層缸，內(nèi)下缸通過法蘭螺栓吊在內(nèi)上缸上，內(nèi)上缸通過上部4個貓爪搭在外缸上；外下缸為貓爪中分面支承，通過外下缸中分面前后兩端、左右兩側(cè)伸出的４個元寶形貓爪搭在軸承箱上，外上缸對正法蘭螺栓孔落在外下缸上。在高壓內(nèi)缸外壁第4級處設(shè)置隔熱環(huán)將內(nèi)外缸夾層空間分為2個區(qū)域，既可降低內(nèi)缸外壁溫差，又可以提高外缸溫度，有利于汽缸膨脹。中壓缸亦采用中分面下貓爪支承且全部采用隔板套結(jié)構(gòu)?？傊?，高中壓缸所采用的中分面下貓爪支承方式降低了支承高度。另外，在1號軸承箱與高壓缸之間使用了H型定中心梁推拉機(jī)構(gòu)，高壓外缸、中壓外缸與2號軸承箱之間的推拉力靠汽缸貓爪橫鍵和縱鍵之間的推拉桿來傳遞，并降低高中壓缸推拉機(jī)構(gòu)的高度，減小了推力矩。
　　滑銷系統(tǒng)無論從材質(zhì)還是潤滑方式上都有了質(zhì)的突破，改造后的軸承箱滑動面采用自潤滑滑塊與不銹鋼滑塊配合成滑動副，下滑塊為DEVA自潤滑滑塊，滑塊用螺釘固定在基架上，上滑塊為不銹鋼，用螺釘固定在軸承箱底部，減少了滑動摩擦系數(shù)。另外，高壓外缸前貓爪、中壓缸前后貓爪下的橫鍵兩側(cè)裝有自潤滑墊片，使汽缸能向兩側(cè)自由膨脹，增強(qiáng)了高中壓缸膨脹的可靠性。
　　針對軸承箱剛性差的問題，更換后的軸承箱同時增加了底板、端板、側(cè)板的厚度，底板采用100 mm的鋼板，端板、側(cè)板采用80 mm的鋼板，并將軸承箱設(shè)計(jì)成整體框架結(jié)構(gòu)，在軸承箱內(nèi)部軸向、橫向增設(shè)筋板，筋板與側(cè)板連成一體，使軸承箱在軸向、橫向連為框架結(jié)構(gòu)，并增加了軸承箱與基架的連接螺栓數(shù)量，使軸承箱與基架的連接更為牢固，從根本上解決了高中壓缸膨脹不暢引起的軸承箱拱起，死點(diǎn)前移的問題。軸承箱拱起，死點(diǎn)前移又加大了高中壓缸膨脹阻力的惡性循環(huán)。
　　機(jī)組改造后，高中壓轉(zhuǎn)子的軸瓦采用振動抑制性能好的可傾瓦，機(jī)組啟停過程中及正常運(yùn)行時，軸瓦振動都保持在安全范圍（見表1）。

表1　300 MW機(jī)組改造后各軸瓦（1～12）的技術(shù)指標(biāo)

汽輪發(fā)電機(jī)組因高中壓缸膨脹不暢造成化瓦停機(jī)事故，既損壞了設(shè)備，縮短了汽輪機(jī)的使用壽命，又嚴(yán)重威脅汽輪機(jī)的安全，甚至對電網(wǎng)的安全也形成一定威脅。

1 汽輪機(jī)高中壓缸膨脹不暢的原因

1.1 設(shè)計(jì)方面的原因

推拉結(jié)構(gòu)不合理
滑銷系統(tǒng)卡澀
軸承箱基架摩擦力偏大
主汽管道對汽缸的推拉作用

1-外缸上缸          2-外缸下缸           3-內(nèi)缸上缸            4-內(nèi)缸下缸

圖1 改造前汽缸支承示意圖

汽輪機(jī)高中壓缸內(nèi)外缸之間以及汽缸與軸承箱之間均為中分面支承方式，如圖1所示。內(nèi)下缸(4)吊在內(nèi)上缸(3)上，內(nèi)上缸(3)支承在外下缸(2)上，外下缸(2)吊在外上缸(1)上，外上缸通過汽缸兩端貓爪支承在軸承箱上。高中壓外缸支承方式均為中分面上貓爪支承，外缸前后的支承貓爪設(shè)置在上缸上，在下缸上也設(shè)有貓爪，安裝貓爪通過橫銷與滑鍵連接，滑鍵固定在軸承座上(如圖2)。

　　正常狀態(tài)下，下汽缸通過汽缸法蘭螺栓吊在上汽缸上，上汽缸的工作貓爪支承在滑鍵上，貓爪與滑鍵間墊有工作墊片，兩側(cè)有推拉墊片，推拉墊片用來傳遞軸向位移，在滑鍵上設(shè)有冷卻裝置；安裝墊片是在下缸定位及汽輪機(jī)揭缸大修時使用的。由此可見，汽輪機(jī)高中壓靜轉(zhuǎn)子所有負(fù)荷均由1，2，3號軸承箱承擔(dān)。由　于1，2號軸承箱負(fù)荷重、軸向位移大，而滑銷系統(tǒng)由臺板、軸承座壓板、縱向鍵、滑塊組成，工作時注入高溫潤滑脂進(jìn)行潤滑，其可靠性低；加之支承貓爪和推拉機(jī)構(gòu)的高度因高中壓缸本身構(gòu)造和支承方式的原因偏高，不利于汽缸膨脹。

1-上缸    2-下缸   3-推拉墊片    4-安裝墊片   5-滑鍵    6-工作墊片

圖2 改造前高中壓外缸兩端貓爪

1.2 選材方面的原因

　汽輪機(jī)的軸承箱剛性差。其底板、端板、側(cè)板的厚度無法抵御汽缸熱膨脹時產(chǎn)生的巨大軸向推力，而發(fā)生變形，使1，2號軸承箱拱起、高中壓轉(zhuǎn)子中心移位、死點(diǎn)前移、軸瓦損壞，嚴(yán)重威脅汽輪發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。既降低了機(jī)組壽命，又無法滿足競價上網(wǎng)的需要。

2 高中壓缸膨脹不暢的解決措施

2.1 改變高中壓缸的支承方式

　　對高中壓缸進(jìn)行更換，改變了高中壓缸的支承方式，由上缸支承改為下缸支承。更換后的高壓缸為雙層缸，高壓內(nèi)下缸通過法蘭，螺栓吊在內(nèi)上缸上，內(nèi)缸通過內(nèi)缸上部4個貓爪搭在外缸上，外下缸為貓爪中分面支承，由下缸中分面伸出的前后左右兩側(cè)4個元寶形貓爪搭在軸承箱上，外上缸通過法蘭螺栓落在外下缸上，并在高壓內(nèi)缸外壁第4級處設(shè)置隔熱環(huán)將內(nèi)外缸夾層空間分為2個區(qū)域，既可以降低內(nèi)缸外壁溫差，又可以提高外缸溫度，有利于汽缸膨脹。同時，中壓缸亦采用中分面下貓爪支承且全部采用隔板套結(jié)構(gòu)。高中壓缸所采用的中分面下貓爪支承方式降低了支承和推拉機(jī)構(gòu)的高度，減少了膨脹阻力。

2.2 改變滑銷系統(tǒng)的材質(zhì)及潤滑方式

　　滑銷系統(tǒng)無論從材質(zhì)上還是潤滑方式上都有了質(zhì)的突破。改造后的軸承箱滑動面采用自潤滑滑塊與不銹鋼滑塊組成，下滑塊為DEVA自潤滑滑塊，用螺釘把在基架上，上滑塊為不銹鋼，用螺釘固定在軸承箱底部，減小了滑動摩擦系數(shù)。另外，高壓外缸前貓爪、中壓缸前后貓爪下的橫鍵兩側(cè)都裝有自潤滑墊片，使汽缸能向兩側(cè)自由膨脹，增強(qiáng)了高中壓缸膨脹的可靠性，提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性。

2.3 增強(qiáng)軸承箱的剛度

　　針對軸承箱與汽缸之間推力矩大和軸承箱剛性差等因素，在1號軸承箱與高壓缸之間使用了H型定中心梁推拉機(jī)構(gòu)。高壓外缸、中壓外缸與2號軸承箱之間的推拉力靠汽缸貓爪橫鍵和縱鍵之間的推拉桿來傳遞，并降低高中壓缸推拉機(jī)構(gòu)的高度，減小了推力矩。同時增加軸承箱底板、端板、側(cè)板的厚度。底板采用100 mm的鋼板，端板、側(cè)板采用80 mm鋼板。并將軸承箱設(shè)計(jì)成整體框架機(jī)構(gòu)，在軸承箱內(nèi)部軸向、橫向增設(shè)筋板，筋板與側(cè)板連成一體，使軸承箱在軸向、橫向連為框架結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)其剛性。

2.4 增加軸承箱與基架的連接螺栓數(shù)量

　　增加軸承箱與基架的連接螺栓數(shù)量，使軸承箱與基架的連接更為牢固，從根本上解決了高中壓缸膨脹不暢引起的軸承箱拱起，死點(diǎn)前移，進(jìn)而又加大了高中壓缸膨脹阻力的惡性循環(huán)。