王玉國

摘? 要：設備的密封結合表面會隨著運行時間增加產生一定量的微變形，這種微變形導致了設備一定程度的泄露，該文分析了設備密封結合表面的原因，接著根據變形的程度和間隙的大小，綜合運用直接刮削、刷涂、噴涂、補焊和補償余量等多種技術手段，進行了綜合考慮，實現了以最小的成本和最短的時間獲得最大的效益，處理緊急情況下設備運行的隱患，徹底對設備密封結合表面的問題進行了解決，這使得設備在高效、穩(wěn)定、連續(xù)運行的基礎上創(chuàng)造更大的經濟效益。

關鍵詞：微變形結合面;安全經濟;刮研

中圖分類號：TK267? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

設備能源部現在線運行汽輪鼓風機4臺，汽輪發(fā)電機10臺（含干熄焦發(fā)電機），TRT發(fā)電機4臺，剛剛投產的燒結余熱發(fā)電機一臺。設備除剛投產的燒結余熱發(fā)電機和2013年投產的2臺汽輪發(fā)電機組外，其余機組投產最少5年以上。由于設備運行時間長，負荷調整頻繁，并根據實際生產需要頻繁啟停等原因，設備各部件組合存在不同程度的泄漏。為了解決這一問題，經過認真、細致的研究討論和實際實施效果驗證分析，根據各部變形程度、環(huán)境和條件不同，采用合適的方法對癥處理。

1 立項背景

該項目自2011年12月5#汽輪發(fā)電機最初發(fā)現，設備能源部所屬設備經過多次檢修，由于設備密封結合面微變形造成的泄漏問題，經過認真探討和結合實際情況分析研究，制定對策逐步完善。檢修安裝完成后，通過考慮設備實際運行情況和運行時間，確定設備密封結合面微變形處理措施逐步完善。2014年12月4#發(fā)電機檢修完成后，一次試車成功，并網發(fā)電至今，缸體中分面泄露情況得以解決。

2 總體思路

2.1 入手方向

汽缸是汽輪機斷電時的安全殼。汽輪機汽缸由高低壓汽缸組成，在高低壓汽缸之間，汽缸的上下半部分與水平聯(lián)鎖裝置相連。前缸采用貓爪結構建立在前軸承座上。前軸承座通過前車架固定在渦輪基礎平臺上，后軸承座再澆鑄在一起，后缸通過導向板固定在基礎上。由于燃氣輪機在一個比較高的溫度下運行，汽缸因高溫而膨脹，但渦輪機的轉子中心保持恒定并彎曲。汽輪機配有完整的滑銷系統(tǒng)。前后缸設有水平和垂直導向板，導向板固定在前軸承座上。后汽缸導板固定在底板上。前軸承座和前座椅骨架之間有一個導向鍵。在熱膨脹過程中，前汽缸通過貓爪沿導向鍵向前推動前軸承座，使中心線沒有偏差。2011年11月5日以來，由于機組振動加劇，振幅已達到規(guī)定的極限值。前后汽封漏風嚴重，汽缸體中分面有一定程度的漏風，機組被迫停機檢修。通過測量機組各項技術數據，發(fā)現機組下汽缸有移位現象，缸體與汽封體中分面存在輕微變形，機組已不能正常運行。至2014年12月，4#發(fā)電機軸封嚴重漏氣，致使設備油中帶水，影響設備的運行安全;缸體中分面密封不嚴泄露，軸瓦經揭缸檢查發(fā)現ⅡⅢ瓦損壞嚴重，給機組的安全穩(wěn)定運行帶來隱患。

設備檢修過程的主要從以下4個方面入手。1）根據設備的實際情況確認存在的具體問題。2）根據設備設計、工藝、安裝及檢修對所產生的問題原因進行徹底分析。3）對所分析的原因根據輕重程度進行確認，并制定處理對策和解決方案。4）將設備存在問題處理完成后，對設備運行情況進行過程控制，做好跟蹤，認真總結得失，為更好地完成下次檢修提供保障。

2.2 設備產生形變原因

設備缸體偏移造成的中分面變形泄露;氣缸涂層質量差，有硬雜質、砂?；蜩F屑，造成氣缸中分面損傷變形;由于氣缸法蘭螺栓擰緊力不足或未能掌握有效的擰緊方法，在高溫下材料蠕變引起的應力松弛引起的可逆微變形（塑性變形）;由于設備制造過程中回火處理不充分，新機組投產一段時間后，殘余鑄造應力和后處理應力與溫度應力相互作用，導致汽缸法蘭結合面變形和泄漏;安裝、檢修不當造成汽缸中分面損傷微變形;運行原因造成汽缸法蘭變形[1]。

2.3 主要的處理方法

主要采用方法為直接刮研法和余量補償法處理中分面的微變形產生的泄露，耗時較短，工作量較小。電焊補焊法和刮研法適用于局部小面積微變形，余量補償法適用于較大面積的微變形。刷涂和噴涂都可以處理，但工作量大，時間長，需要外包安排。

3 主要的技術方案

3.1 方案的主要思路

消除設備運行中可能出現的隱患是設備密封結合面微變形處理的主要目的。該項目研究以優(yōu)化設計為原則，以這種原則為指導思想，在眾多方案中綜合考慮各種因素，來找到最佳的方案。

3.2 使用刮研技術處理

如果氣缸法蘭螺栓未擰緊，則根據氣缸結合面顏色檢查并刮除結合面。這種修復方法適用于剛性結構、體積小的氣缸，一般用于高壓氣缸。將缸體法蘭表面的所有螺栓從缸體法蘭上擰下，清洗氣缸接頭表面，清除所有毛刺，然后擰緊氣缸，用塞尺測量法蘭連接面間隙，并將其記錄在氣缸密封性的空白表中。然后抬起上缸，在結合面上涂一層顏色，將上缸放在下缸上。上下缸可多次推磨，每次推磨20 mm～40 mm。然后取下上缸，而刮傷金屬的厚度及其位置就需要使用塞尺和色標了。當刮削量大于0.5 mm時，可用電動角磨機進行磨削，當刮削量厚度在0.10 mm左右時，即采用電動磨頭及刮刀細研。當使用批量加密機時，從著陸點的中間開始為了使拋光均勻，避免產生表面，球面必須用盡可能少的鐵屑打磨，并在不同側面均勻、平滑地移動。繪制中間位置時，移動加密，包括已處理的位置。使用角度加密，加載一條扁線，等待最后一個加密位置將寬度從0.05減小到-0.06 mm，即認為合格。在處理過程中，有必要定期檢查樣品和客廳分布的顏色狀態(tài)，以及掃描均勻地進行，使整個下汽缸的顏色均勻分布。提取需要用砂硫組織，最后用油石加精細勘探[2]。

如果是中低壓氣缸，由于氣缸面積大，剛性結構小，氣缸法蘭容易發(fā)生彈性變形，因此應在擰緊部分法蘭螺栓的情況下進行測量。首先清潔氣缸結合面，去除所有毛刺，在上氣缸上涂一層顏色，將上氣缸扣放在下氣缸上，然后驅動氣缸定位銷。用塞尺測量氣缸內外間隙，并將測量結果記錄在草圖上，然后擰緊氣缸螺栓。擰緊方法如下：軸封處螺栓全部擰緊，然后每隔2個螺孔擰緊一個螺栓，采用1.2 m～2 m 扳手。再次測量汽缸法蘭的間隙，將結果記錄在氣缸密封性的空白表中，然后松開螺栓，并將上氣缸抬起。比較2次測量的結果，確定由于緊固螺栓在接合面上的作用而引起的變化值。最后，根據測量結果和塞尺顏色確定刮削的位置，但此項工作必須重復多次才能完成。如果筒體結合面變形較大，則需將上筒體倒置。先用大平尺處理上缸平面，然后以上缸為基準刮下缸。筒體刮除是一項復雜而細致的工作，但它是處理筒體結合面變形的一種完整可靠的方法。在有工作經驗的師傅指導下進行。如果忽略，氣缸可能會被刮掉。

3.3 使用刷涂技術處理

對于工作溫度較低的低壓缸，采用刷涂技術處理顯得更好。為了減少刮削和搭接接頭表面的工作量，可以采用刷涂技術。刷涂技術應用于厚度小于0.30 mm，黏結性比較強，如果超過0.30 mm，效率就差得多。它以圓筒為陽極，涂層工具為陰極，在圓筒結合面上反復刷鍍電解液，使電解液中的金屬粘附在圓筒結合面上。使用刷涂技術時，只需要刷涂工具和大量電解質。刷涂前，用砂布對筒體結合面進行打磨，再用凈化活化液對結合面涂層進行清洗，即按筒體材料選用的刷液進行刷涂。刷牙后，研磨相對簡單。刷涂工藝的制備和操作簡單，但涂層不宜太厚，容易脫落[3]。

3.4 采用噴涂消除汽缸密封結合面微變形

也有許多電廠采用噴霧來消除汽缸結合面上的蒸汽泄漏?；鹧鎳娡渴抢醚跻胰不鹧鎸⒔饘俜勰┘訜嶂寥刍蚋咚苄誀顟B(tài)，然后噴涂在處理過的鋼瓶表面的一種噴涂方法。其主要特點是設備簡單，操作方便，涂層附著力強，噴涂后氣缸溫度僅為70℃～80℃，無變形，可獲得耐熱、耐磨、耐腐蝕的涂層。工作條件是工件表面應無油脂和氧化物，并具有一定的粗糙度。

3.5 采用電焊補焊的方法處理汽缸密封結合面微變形

如果通過檢查氣缸扣發(fā)現局部需要修復，一般采用電焊修復。高壓軸封的局部變形主要發(fā)生在法蘭面上。1條或2條8 mm～10 mm寬的密封條可以通過補焊進行修補，然后測量和修補鋼板。工作相對簡單。高壓缸一般采用ZG20CrMo合金鑄鋼，焊接性能差，但此處補焊只是為了消除變形，所以一般采用冷焊。焊補前，將筒體表面預熱至150℃左右，然后在室溫下進行分段反焊或跳焊。應選擇奧氏體電極，如A407和a412，并用石棉布覆蓋，以便在焊接后保溫和緩慢冷卻。冷卻至室溫后，研磨并刮削。

3.6 采用余量補償法處理汽缸密封結合面微變形

將缸體法蘭表面的所有螺栓從缸體法蘭上擰下來，清洗氣缸接頭表面，清除所有毛刺，然后擰緊氣缸，用塞尺測量法蘭連接表面間隙，然后抬起氣缸，在底部涂上一層紅丹粉，將氣缸放在底部氣缸上彎曲。根據測量數據和紅丹粉的附著力，補償間隙余量。宣鋼現成熟技術采用的是使用100目的銅網做為余量補償使用的材料。

4 實施效果

該項目的實施顯著縮短了維修時間，提高了生產效率，同時設備密封變形小，徹底解決了設備泄漏問題，顯著提高了設備的穩(wěn)定性和經濟性，使設備運行良好。本技術改造還適用于余熱、壓差發(fā)電機組、汽輪鼓風機機組等大型機械設備的安裝和維護，并進一步延伸到大型電動、調節(jié)閥法蘭墊片上，經銅墊片處理。

5 結語

燃氣鍋爐產生的蒸汽可以減少燃料氣體的排放，使空氣質量得到了改善，使環(huán)境得到了保護，同時，爐內廣泛使用燃氣和蒸汽源，可以實現能源的高效再利用、節(jié)能降耗和環(huán)境的新雙贏。

參考文獻

[1]王世軍，李志濤，韓子銳.基于微凸體連續(xù)變形理論的結合面切向剛度模型[J]. 西安理工大學學報，2019，35（4）：401-410.

[2]孫獻光，孟春曉，段田堂.兩圓柱體結合面的接觸熱導分形模型研究[J]. 固體力學學報，2019，40（6）：552-559.

[3]秦治國.設備中分面微變形處理方法研究[J].科技資訊，2018，16（36）：106-107.