158型汽轮机隐蔽缺陷原因分析及处理.pdf
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1、158型汽轮机隐蔽缺陷原因分析及处理关瑞中(福建晋江天然气发电有限公司,福建晋江36 2 2 5 1)摘要:介绍15 8 型汽轮机在首次整机大修过程中,在缸体内部出现的隐蔽缺陷,通过对设计、制造、运行及技术监测结果的全面分析,判定缺陷产生的原因,并有针对性的制定消除缺陷的技术措施进行处理,经过再次检修验证了方案的正确性,使一些重大隐蔽缺陷得以消除,大大提高了设备的健康水平和机组的可靠性。关键词:S109FA发电机组;15 8 型汽轮机;隐蔽缺陷;激光熔覆中图分类号:TK2680引言158型汽轮机是在美国GE公司设计的D10型汽轮机的基础上改进而来,是S109FA单轴燃气-蒸汽联合循环发电机组配
2、套的主机设备,分为高中压缸和低压缸两部分,高中压共用一根转子和一个缸体,高压端与燃气轮机连接,低压转子与发电机转子连接。某电厂安装有4台套S109FA单轴燃气-蒸汽联合循环发电机组,汽轮机形式为三压、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、冷凝式汽轮机;级数为高压12 级、中压9 级、低压6 x2级;其技术参数为高压缸进汽压力为9.6 5 MPa、温度为5 6 5,中压缸进汽压力为2.18 MPa、温度为5 6 5,低压缸进汽压力为0.3MPa、温度为30 0。在对多台蒸汽轮机在大修解体时,发现隔板裂纹及缸体变形等平时运行时不易发现的隐蔽性较强的缺陷。1隐蔽缺陷1.1隔板裂纹某电厂1#机组2 0 16
3、 年第一次进行联合循环机组整机大图5 应变分析结果出。同材料下其他直径封头的安全压力P=DxPa,式中,D2000为封头实际直径。其他材料椭圆封头安全压力P-xP,式中,235,为该材料的屈服强度,P.为该直径下Q235B材料封头的安96设备管理与维修2 0 2 3No10(上)文献标识码:BDOl:10.16621/ki.issn1001-0599.2023.10.32ESTRH2.871e-0042.655e-0042.439e-0042.223e-0042.007e0041.791e-0041.575e-0041359e-0041.144e-0049.277e-0057.118e-005
4、4.9590-0052.800e-005修,大修项目主要包括汽轮机高中压缸及低压缸本体揭缸解体检修、燃气轮机整机检修、发电机抽转子检修等。在汽机本体揭缸解体后,对汽轮机缸体、隔板、叶片及中分面螺栓等高温部件进行着色、超声检测,检测部件表面及组织内部是否存在裂纹等隐蔽缺陷,检测结果显示高压一、二级隔板、中压一级隔板多处出现裂纹,位置在喷嘴与内环之间的焊缝处,且裂纹最深处达70mm,几乎是贯穿性裂纹。某电厂2#机组2 0 18 年第一次进行联合循环机组整机大修,主要检修项目与上述1#机组检修项目基本一致。在对隔板等高温部件进行无损检测时,发现中压第一级隔板围带处裂纹。上半部隔板发现4道裂纹,下半部
5、隔板发现3道裂纹,裂纹长度6 0 130mm,上、下部隔板中分面静叶处各有1道裂纹,长度6 0 mm。1.2缸体裂纹某电厂2#机组在2 0 18 年的大修过程中,无损检测结果显示高中压缸上缸过桥段出现裂纹,长度约36 0 mm、深度约5 0 mm。在3#机组第二次大修期间,通过无损检测,在高中压缸下缸、中人全压力,为工业生产中封头的应EHA2000用提供参考依据。1.8参考文献1 GB 150-2011,压力容器 S.2唐超.外压标准形封头的计算法设计 J.石油化工设备,19 9 2(6):17-19.3唐超,陈纤.外压凸形封头设计计算方法探讨 J石油化工设备,1990(6):27-29.【4
6、徐毅,李喜华.外压容器的设计计算 J.机械工程师,19 9 7(2):19.5谢铁军,寿比南,王晓雷,等固定式压力容器安全技术监察规程释义 M.北京:新华出版社,2 0 10.1.41.61.21.41.01.20.80.61.00.80.60.40.2母材厚度/mm图6 封头安全内、外压曲线【编辑张韵维护与修理0.40.268101218压进汽口处发现两处裂纹,长度约15 0 mm,深度在5 0 mm左右(图1)。裂纹长度36 0 mma)2#机组高中压缸上缸图1高中压缸缸体裂纹1.3高中压缸缸体中分面变形某电厂3#机组2 0 19 年第一次进行联合循环机组整机大修,主要检修项目与1#机组检
7、修项目基本一致。在缸体中分面密封性检查时,发现高中压外缸中分面有明显漏气痕迹(螺栓编号19#35#),汽缸下半中分面过桥位置有约0.5 0 mm厚的氧化皮,汽缸上半中分面过桥处局部有约0.10 mm凹痕。空缸试扣检查结合面间隙超标,自由状态外侧最大间隙为1.7 0 mm,内侧最大间隙为1.5 0 mm;冷紧1/3螺栓外侧最大间隙为0.45 mm,内侧最大间隙为0.5 0 mm;热紧1/3螺栓外侧最大间隙为0.2 0 mm,长度2 0 mm,内侧最大间隙为0.10 mm,长度15 mm。汽缸中分面螺栓紧固按照伸长量设计标准的上限值的技术措施,机组启动后中分面仍有漏汽现象,将2 1#、2 3#、2
8、 5#、2 7#螺栓螺母拧紧弧长增加15 螺栓伸长量增加约0.13mm,仍无法消除漏汽现象。自由状态下中分面间隙如图2 所示。2原因分析某厂联合循环发电机组为两班制运行的调峰机组,每天早上在用电高峰来临之前机组启动并网为电力系统提供电力能源,晚上用电低谷时机组与电网解列停机。启动运行状态有热态启动,即当天晚上机组停运与电力系统解列、第二天早上机组启动与电力系统并网;温态启动,即当天晚上机组停运与电力系统解列、隔1 2 天后机组启动与电力系统并网;冷态启动,即当天晚上机组停运与电力系统解列、3天以后机组启动与电力系统并网。机组启动与电力系统并网时间、停运与电力系统解列时间,则根据电网需求、按照省
9、调度中心的指令进行启停机操作。2.1隔板及缸体产生裂纹在机组启停过程中,高中压缸由于进汽、退汽操作造成内部温度一直处在不断的变化之中。正常运行时缸温有6 0 0,热态启动即停机退汽后至第二天启动前缸温降至45 0 左右,出现15 0 的温度变化;温态启动会出现约2 5 0 的温度变化;冷态启动出现约5 5 0 的温度变化。一冷一热、一膨胀一收缩,使高温状态下的金属部件不断受冷热交替的变化,金属部件在多次频繁的冷热之间交替变化后产生交变应力,金属材料组织之间会因疲劳而产生裂纹或变形。2.2高中压缸体变形(1)缸体材料为ZG15Crlmo1V的铸件,属于珠光体耐热钢,导热系数小,热膨胀系数大。在两
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