張憲東 許建國 杭州市特種設(shè)備檢測(cè)院

安裝階段降低回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)系數(shù)的措施

張憲東 許建國 杭州市特種設(shè)備檢測(cè)院

由于回轉(zhuǎn)式空預(yù)器具有布置結(jié)構(gòu)緊湊、受熱面金屬壁溫較高、冷端腐蝕比管式空預(yù)器輕等優(yōu)點(diǎn)，目前300MW及以上的大型火力發(fā)電機(jī)組都采用回轉(zhuǎn)式空預(yù)器。但此種類型的空預(yù)器普遍存在漏風(fēng)現(xiàn)象，國外回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)率在5%～8%，國內(nèi)機(jī)組的漏風(fēng)率基本都在10%左右，有的甚至達(dá)到15%。漏風(fēng)率過高，會(huì)導(dǎo)致一次風(fēng)、二次風(fēng)風(fēng)量不足，造成鍋爐燃燒不穩(wěn)定、不充分；煙氣量增加，送、引風(fēng)機(jī)電耗增加，排煙溫度上升，排煙損失增加，降低鍋爐燃燒效率，進(jìn)而引起空預(yù)器轉(zhuǎn)子堵塞、腐蝕等一系列問題。嚴(yán)重漏風(fēng)時(shí)，將導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)裕量不足，造成機(jī)組限負(fù)荷，嚴(yán)重影響鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文從漏風(fēng)的成因機(jī)理及安裝工藝質(zhì)量對(duì)漏風(fēng)的影響進(jìn)行了分析，提出了安裝階段控制漏風(fēng)超標(biāo)的措施。

1 漏風(fēng)的成因

回轉(zhuǎn)式空預(yù)器按倉位劃分為：三分倉、四分倉；按動(dòng)、靜部分劃分為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)式、風(fēng)罩旋轉(zhuǎn)式。目前通常采用的是受熱面旋轉(zhuǎn)式即預(yù)熱器，其代表是三分倉容克式空預(yù)器。預(yù)熱器主要部件有：轉(zhuǎn)子（受熱面布置其上)、主軸與軸承裝置、傳動(dòng)裝置、密封裝置、罩殼五大部分。容克式空氣預(yù)熱器主要由筒形轉(zhuǎn)子和外殼組成，轉(zhuǎn)子是運(yùn)動(dòng)部件，外殼是靜止部件，動(dòng)靜部件之間存在間隙，是漏風(fēng)的渠道?？諝忸A(yù)熱器同時(shí)處于鍋爐島煙風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)口和出口，空氣側(cè)壓力高，煙氣側(cè)壓力低，二者之間存在壓力差，是漏風(fēng)的動(dòng)力。由于壓差和間隙的存在造成的漏風(fēng)稱為直接漏風(fēng)。還有一種漏風(fēng)叫攜帶漏風(fēng)，是由于轉(zhuǎn)子內(nèi)具有一定的容積，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，必將攜帶一部分氣體進(jìn)入另一側(cè)。攜帶漏風(fēng)是容克式空氣預(yù)熱器的固有結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，無法避免。攜帶漏風(fēng)量與轉(zhuǎn)子內(nèi)容積及轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)速高漏風(fēng)大，轉(zhuǎn)速低漏風(fēng)小。這是安裝過程中無法控制的漏風(fēng)，而且攜帶漏風(fēng)量占預(yù)熱器總漏風(fēng)量的份額較少，本文具體講如何控制直接漏風(fēng)。

直接漏風(fēng)是通過徑向密封、軸向密封、旁路密封的間隙直接漏入煙氣側(cè)。漏風(fēng)量與間隙的大小有著直接的關(guān)系，密封間隙大則漏風(fēng)量大，反之漏風(fēng)量就小。其中徑向密封處的直接漏風(fēng)占直接漏風(fēng)量的比重最大，因?yàn)檗D(zhuǎn)子始終在風(fēng)煙側(cè)之間轉(zhuǎn)動(dòng)，在徑向密封處，漏風(fēng)面積和機(jī)會(huì)最大，而且僅靠密封片與冷、熱端扇型板的極度靠近來達(dá)到阻斷煙、風(fēng)兩側(cè)的目的，空預(yù)器在熱態(tài)將形成蘑菇狀變形，即轉(zhuǎn)子的外圓將向下膨脹，使密封片頂部離熱端扇型板的距離增大，導(dǎo)致漏風(fēng)率增加。軸向密封安裝在轉(zhuǎn)子外圓上，與安裝在外殼內(nèi)側(cè)的弧型密封板極度靠近阻止空氣從轉(zhuǎn)子與外殼間的環(huán)型通道向煙氣側(cè)泄漏，如果密封間隙控制不好將增加漏風(fēng)的機(jī)會(huì)，從而導(dǎo)致漏風(fēng)率增加。旁路密封安裝在外殼上，與安裝在轉(zhuǎn)子外圓上下角的“T”型鋼極度靠近來阻止空氣通過轉(zhuǎn)子與殼體間的間隙泄漏到煙氣側(cè)。如果“T”型鋼的外圓存在較大晃動(dòng)度，將無法較為穩(wěn)定地保證密封片與“T”型鋼之間的間隙，還有可能引起密封片的磨損，進(jìn)一步導(dǎo)致間隙增大，漏風(fēng)增加。

現(xiàn)今設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)式空預(yù)器在熱端扇型板處都有“LCS”裝置，即漏風(fēng)控制系統(tǒng)。它的工作原理是通過安裝在殼體上的紅外線探測(cè)器，監(jiān)視轉(zhuǎn)子與殼體的上下相對(duì)位置，在熱態(tài)空預(yù)器蘑菇狀變形時(shí)，探測(cè)器將信息傳遞給安裝在熱端扇型板兩頭的拉桿控制馬達(dá)，馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，控制拉桿，使扇型板隨著轉(zhuǎn)子同步向下運(yùn)動(dòng)，從而保證扇型板與徑向密封片之間的間隙，如果在安裝調(diào)試過程中沒有正確處理好探測(cè)器與轉(zhuǎn)子的間隙，導(dǎo)致信息不能被很好地收集，或者拉桿沒有調(diào)整均勻，導(dǎo)致扇型板傾斜，都將影響“LCS”系統(tǒng)的正常運(yùn)行，漏風(fēng)率也會(huì)增加。

2 安裝工藝質(zhì)量對(duì)漏風(fēng)的影響

2.1 保證轉(zhuǎn)子找正精度的方法

轉(zhuǎn)子找正精度的高低，直接影響回轉(zhuǎn)式空預(yù)器漏風(fēng)率的大??；轉(zhuǎn)子找正有不同的方法，各有利弊。

方法一是將百分表沿中心筒的徑向放置，分多點(diǎn)測(cè)量其垂直度，通過導(dǎo)向軸承的限位塊調(diào)整中心筒的垂直位置，然后將中心筒端軸用導(dǎo)向軸承與上梁固定后，再安裝轉(zhuǎn)子模件塊。這種方法的缺點(diǎn)在于中心筒的外壁加工并不精密，而且框式水平儀在縱向放置時(shí)，其顯示的水泡比較遲鈍，精度并不高，只能用來測(cè)量要求較低的數(shù)據(jù)。

方法二是將框式水平儀放在中心筒端軸的上表面，按“米”字形。從八個(gè)方向測(cè)量水平度。通過導(dǎo)向軸承的限位塊調(diào)整中心筒的垂直位置，然后固定中心筒，再安裝轉(zhuǎn)子模件塊。此方法的缺點(diǎn)在于中心筒端軸上表面的面積太小，即使其水平度符合要求，但延伸到轉(zhuǎn)子外圓時(shí)，將大大超標(biāo)。這個(gè)弊端在第一種測(cè)量方法中也存在；

方法三是利用第二種方法在找正中心筒端軸表面水平度后，初步固定中心筒，待轉(zhuǎn)子模件塊安裝后，在外圓內(nèi)側(cè)表面沿切線方向水平點(diǎn)焊一根角鋼，用以擺放框式水平儀，使其基本達(dá)到水平。然后將水平儀固定在角鋼表面，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子（如圖1所示)，在整個(gè)圓周上測(cè)得的最大值和最小值之差符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，判為合格。這種方法優(yōu)點(diǎn)在于能比較直觀地測(cè)量轉(zhuǎn)子的真正水平度，將水平度誤差減到最小。

圖1 測(cè)量轉(zhuǎn)子水平度示意圖

2.2 轉(zhuǎn)子“T”型鋼的安裝經(jīng)驗(yàn)

空預(yù)器轉(zhuǎn)子“T”型鋼安裝在轉(zhuǎn)子外圓的上、下表面，是保證轉(zhuǎn)子與外殼同心度、進(jìn)而控制旁路密封質(zhì)量的關(guān)鍵元件?；剞D(zhuǎn)式空預(yù)器安裝技術(shù)規(guī)范中，規(guī)定同心度的偏差不大于3mm。

由于制造質(zhì)量、運(yùn)輸質(zhì)量等多種因素影響，空預(yù)器轉(zhuǎn)子“T”型鋼在安裝完成后，其橢圓度最小也達(dá)到5mm左右，并且其上下表面起伏不平，無法滿足驗(yàn)收規(guī)程同心度的要求。為了保證密封，經(jīng)驗(yàn)豐富的安裝人員，通常對(duì)“T”型鋼進(jìn)行車削處理。其方法是在殼體上固定好刀架，插入白鋼刀，找到“T”型鋼表面最高點(diǎn)后，快速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，由淺至深，分別車削其上下表面和外圓表面。當(dāng)“T”型鋼表面出現(xiàn)均勻地車削痕跡后即判定為合格。此工序完成，便能將轉(zhuǎn)子橢圓度控制在0.5mm以內(nèi)。有些安裝單位為圖方便，往往省去這一工序，從而導(dǎo)致運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)子的橫向晃動(dòng)度過大，對(duì)旁路密封片的磨損嚴(yán)重，引起漏風(fēng)率變大。

2.3 轉(zhuǎn)子傳動(dòng)圍帶的找正經(jīng)驗(yàn)

回轉(zhuǎn)式空預(yù)器是通過馬達(dá)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)布置在轉(zhuǎn)子外圓中下部的圍帶銷來帶動(dòng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)的，圍帶銷的徑向跳動(dòng)將影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性，若空預(yù)器的轉(zhuǎn)動(dòng)不平穩(wěn)，將增加漏風(fēng)的機(jī)會(huì)，導(dǎo)致漏風(fēng)率增加。制造廠一般將圍帶銷分成若干段供貨，安裝時(shí)應(yīng)首先依據(jù)圖紙將圍帶托板安裝到轉(zhuǎn)子上，要求保證其水平度，然后依據(jù)圖紙所示的圍帶半徑，將第一段圍帶銷點(diǎn)焊到托板上，依據(jù)圖2所示在殼體上安裝一個(gè)臨時(shí)固定參考基準(zhǔn)點(diǎn)，測(cè)量它與圍帶銷最高點(diǎn)的距離“C”。然后每安裝一段圍帶都要以這個(gè)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，特別要測(cè)量?jī)啥螄鷰Ы涌p處左右兩邊的銷子，同時(shí)兩個(gè)銷子之間的距離也要與其余位置相鄰兩銷子的距離相同，如果誤差過大，須在接縫處加墊墊片或打磨處理。將全部圍帶銷點(diǎn)焊在托板上后，應(yīng)復(fù)查其安裝半徑，使其符合設(shè)計(jì)要求，調(diào)整時(shí)要始終監(jiān)控“C”值。進(jìn)行段焊固定，焊接時(shí)要嚴(yán)格控制焊接變形，可以在圍帶上駐百分表來控制。

圖2 臨時(shí)固定參考基準(zhǔn)點(diǎn)示意圖

2.4 控制傳動(dòng)齒輪與圍帶銷的相對(duì)尺寸

與圍帶的找正同樣道理，傳動(dòng)裝置與圍帶銷的相對(duì)尺寸將影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性，如圖3所示。齒輪與銷軸間需要控制的有“A、B、C”三個(gè)尺寸，如果“A、B”尺寸控制得不好，將導(dǎo)致圍帶上下面板與齒輪摩擦，如果“C”尺寸控制得不好，將導(dǎo)致圍帶銷軸磨損嚴(yán)重。另外，圍帶銷與齒輪的接觸面積也應(yīng)≥65%齒寬。這些關(guān)鍵質(zhì)控點(diǎn)如果不合格，也將造成空預(yù)器轉(zhuǎn)速的不均勻，增加漏風(fēng)機(jī)會(huì)。

圖3 傳動(dòng)裝置與圍帶銷的相對(duì)尺寸示意圖

2.5 徑向密封的安裝和扇型板的調(diào)整

徑向密封片的布置一般如圖4所示。安裝徑向密封片的方法通常是把某一塊熱端、冷端的扇形板調(diào)平，然后以這一塊熱端、冷端扇形板為安裝徑向密封片的基準(zhǔn)塊，把所有的熱冷端徑向密封安裝找正結(jié)束后，再調(diào)整另外幾塊扇形板與密封片之間的間隙。這種安裝方法，由于在安裝過程中，測(cè)量的位置較差，造成密封間隙的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)偏差大及增加調(diào)整調(diào)平扇形板的難度。由于在安裝中產(chǎn)生的間隙偏差，提高了運(yùn)行中的漏風(fēng)程度，使漏風(fēng)率的增加。建議安裝中選用一根長(zhǎng)度適當(dāng)，經(jīng)過單面精加工的槽鋼，將其固定在熱端中心梁（冷端中心梁）及熱端外殼（冷端外殼）上，用精密測(cè)量?jī)x器（如合像水平儀）把精加工的槽鋼找平，進(jìn)行焊接固定，此基準(zhǔn)槽鋼必須安裝在便于測(cè)量調(diào)整位置上。因徑向密封片在長(zhǎng)度方向上與扇型板存在多個(gè)不同間隙，所以用若干塊經(jīng)過精加工的不同厚度的塞塊固定在槽鋼表面上，使徑向密封片與此塞塊貼實(shí)，然后擰緊固定螺栓，即可以將所有徑向密封片的相對(duì)高差尺寸控制在0.05mm至0.10mm左右。確認(rèn)安裝已符合要求后，再檢查徑向密封片與“T”型鋼接觸處是否存在間隙，若有間隙存在，則及時(shí)用若干塊補(bǔ)隙片將間隙補(bǔ)焊，防止間隙所造成的漏風(fēng)。所有的徑向密封安裝調(diào)整結(jié)束后，再確認(rèn)是否還存在著遺漏間隙，包括與徑向密封片有關(guān)的墊板、端板、壓板和各補(bǔ)隙片都不能漏裝、漏焊。然后任意選擇一塊徑向密封片為基準(zhǔn)對(duì)熱端（冷端）扇形板進(jìn)行調(diào)整，分別測(cè)量每塊扇形板左右兩邊的間隙，直至符合設(shè)計(jì)要求，所有的扇形板調(diào)整結(jié)束后，再任意選擇幾塊徑向密封片為基準(zhǔn)，復(fù)測(cè)已調(diào)整好的扇形板，檢查間隙是否符合設(shè)計(jì)要求，若發(fā)生較大的誤差，還要對(duì)徑向密封片的安裝進(jìn)行檢查及復(fù)測(cè)。通過若干次的反復(fù)測(cè)量，達(dá)到任選一塊徑向密封片，檢查密封間隙，都可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，以防止因密封間隙誤差而產(chǎn)生的漏風(fēng)。

圖4 徑向密封片的布置示意圖

2.6 軸向密封的安裝和軸向密封板的調(diào)整

軸向密封片的布置一般如圖5所示。對(duì)于軸向密封片的安裝，也采用徑向密封片的安裝方法，只不過調(diào)整的是軸向密封板的位置，同樣也要多次測(cè)量，反復(fù)調(diào)整，直到任選一塊軸向密封片，檢查密封間隙，都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。另外一個(gè)比較關(guān)鍵的是軸向密封片插入到“T”字鋼部分應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)切割，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)每一塊密封片的實(shí)際尺寸進(jìn)行切割，不能一次性將所有密封片都割好。這樣做的目的是為了減小軸向密封片插入“T”字鋼處的間隙控制在最小限度，以減小漏風(fēng)。

圖5 軸向密封片的布置示意圖

2.7 旁路密封的安裝

旁路密封片安裝在殼體上，它由兩層密封片組成。安裝時(shí)，同時(shí)因旁路密封片較軟，采取措施以防變形。要保證兩層密封片緊密貼合、平齊且槽口錯(cuò)開。扇型板側(cè)面處的旁路密封片端口應(yīng)按照實(shí)際位置切割至緊貼扇型板。

2.8 靜密封的安裝

靜密封布置在空預(yù)器的各個(gè)角落，比較零散，所以在安裝時(shí)要仔細(xì)審圖，確保無遺漏。靜密封中有一部分不要求全部焊接，施工時(shí)要做到既能保證風(fēng)倉間的密封，又不影響扇型板、軸向密封板與密封盤的調(diào)節(jié)功能。在支座裝配圖上壓板伸出部分應(yīng)按照冷端靜密封圖上要求裝好，各密封板應(yīng)緊貼，其上壓板應(yīng)起到壓緊作用，無漏焊、錯(cuò)焊現(xiàn)象。

2.9 “LCS”系統(tǒng)的安裝

LCS此套系統(tǒng)在安裝時(shí)容易被忽視的問題是傳感器探頭頂部的靈活度，正確的安裝后，用手撥動(dòng)探頭頂部應(yīng)該會(huì)發(fā)出輕微的喀噠聲，而且用硬棍可以將其撬起。如果安裝時(shí)不夠細(xì)心，在探頭的固定塊與探頭卡死的狀態(tài)下將固定塊與空預(yù)器殼體進(jìn)行焊接，那么就有可能損壞探頭。另外，根據(jù)運(yùn)行、調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)來看，傳感探頭與“T”型鋼上面的傳感瓣間隙還可以適當(dāng)減小，熱端扇形板在運(yùn)行過程，依靠“LCS”裝置使熱端徑向密封片與熱端扇形板的實(shí)際間隙處于更加理想狀態(tài)，從而直接體現(xiàn)出漏風(fēng)率的下降。需要引起注意的是，有些機(jī)組的設(shè)計(jì)一次風(fēng)扇型板拉桿只有一根，在安裝過程中發(fā)現(xiàn)扇型板在上下移動(dòng)時(shí)，由于與左右密封板的摩擦系數(shù)不同，造成扇型板發(fā)生傾斜，在運(yùn)行過程中將導(dǎo)致漏風(fēng)。對(duì)這種情況的處理方法是：在拉桿中間位置分別焊接一根短拉桿到扇型板的左右兩側(cè)，形成一個(gè)三角架形狀，當(dāng)拉桿受力時(shí)，扇型板則同時(shí)受到左、中、右三點(diǎn)的力，保證了其水平度，也減小了漏風(fēng)。

2.10 其他密封位置的調(diào)節(jié)

通過主支座板上下的調(diào)節(jié)螺栓，將扇型板與圓弧板間的密封板調(diào)至緊貼冷端扇型板、熱端連接板，扇型板尾部的旁路密封擋板也要調(diào)至緊貼扇型板，以保證這些地方的密封。所有調(diào)節(jié)完成后要對(duì)空預(yù)器整體進(jìn)行查缺補(bǔ)漏工作，主要是連接板法蘭接頭及其上未裝螺栓處的孔洞及其他部位易產(chǎn)生內(nèi)部及倉格間漏風(fēng)的地方。

2.11 調(diào)試階段的調(diào)整

在鍋爐整套啟動(dòng)及試運(yùn)行期間，機(jī)組所帶負(fù)荷的不穩(wěn)定，特別是在機(jī)組負(fù)荷上升到50%的時(shí)候，由于預(yù)熱器內(nèi)部的轉(zhuǎn)子熱膨脹與預(yù)熱器外殼的熱膨脹量不一致，會(huì)造成一定程度的摩擦，軸向密封與軸向密封板之間尤為突出。部分調(diào)試及運(yùn)行人員盲目地調(diào)節(jié)軸向密封板與軸向密封片的間隙，使此間隙超過設(shè)計(jì)要求，造成預(yù)熱器的軸向漏風(fēng)增加。機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后，轉(zhuǎn)子的熱膨脹與殼體的熱膨脹均衡時(shí)，這種現(xiàn)象就會(huì)消除，調(diào)試過程中各類密封片均能發(fā)出輕微的摩擦聲，即密封片的間隙已經(jīng)達(dá)到最佳狀態(tài)。

3 結(jié)束語

設(shè)計(jì)技術(shù)、制造工藝是導(dǎo)致漏風(fēng)率是否達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)的基礎(chǔ)，而安裝技藝是關(guān)鍵，調(diào)試水準(zhǔn)和運(yùn)行水平是保障，三者相輔相成，缺一不可。

1 范從振.鍋爐原理.北京：中國電力出版社,1986.

2 夏志強(qiáng),朱新源.回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)問題的分析與對(duì)策.電站系統(tǒng)工程.2009,25(4)：33～34

2013－06－28）