趙忠民

（上海電力安裝第二工程有限公司）

0 引言

回轉(zhuǎn)式空預(yù)器主要由冷熱端中間梁、外殼主副支座、轉(zhuǎn)子、傳熱元件、三向密封、支承軸承組合件、導(dǎo)向軸承座、傳動(dòng)裝置、冷熱端連接板、外殼和其他附件等組成。回轉(zhuǎn)式空預(yù)器作為一種蓄熱式高效節(jié)能換熱設(shè)備，是鍋爐設(shè)備中不可或缺的關(guān)鍵部件，在鍋爐機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過程中回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器如果出現(xiàn)事故停運(yùn)將會(huì)直接導(dǎo)致整個(gè)鍋爐機(jī)組停機(jī)。本文以上海外高橋電廠三期工程2×1000MW 超超臨界直流鍋爐8#機(jī)組的兩臺(tái)2-34-VI（T）-82"（90"）SMRC 型圍帶傳動(dòng)的回轉(zhuǎn)式三分倉空氣預(yù)熱器為例，對(duì)其安裝過程中各個(gè)組件預(yù)組合、三向（軸向、徑向、環(huán)向）密封間隙控制、圍帶圓度控制等因素進(jìn)行分析，通過改進(jìn)安裝工藝并以適宜的預(yù)控方案保證回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器各項(xiàng)參數(shù)及安裝標(biāo)準(zhǔn)符合設(shè)計(jì)要求，從而確保機(jī)組投運(yùn)后各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)安全可靠，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器在鍋爐機(jī)組運(yùn)行中能夠保持較好的平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)，其漏風(fēng)率、排煙溫度、煙空氣阻力等各項(xiàng)目性能參數(shù)合格，鍋爐效率得到保證。

1 工作原理

回轉(zhuǎn)式空預(yù)器是蓄熱式高效節(jié)能換熱設(shè)備，其作用是將鍋爐尾部煙道中排出的煙氣中攜帶的熱量，傳導(dǎo)給進(jìn)入鍋爐前的空氣，并將空氣預(yù)熱到一定的溫度?；剞D(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器熱交換原理是通過連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子，緩慢地載著傳熱元件旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過流入預(yù)熱器的熱煙氣和冷空氣，而完成熱交換的。傳熱元件從煙氣側(cè)的熱煙氣中吸取熱量，通過轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，把已加熱傳熱元件中的熱量，不斷地傳遞給空氣側(cè)進(jìn)來的冷空氣，從而加熱空氣。

2 要點(diǎn)分析

在實(shí)際運(yùn)行過程中，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器安全、平穩(wěn)地運(yùn)行的基本要求：運(yùn)行過程穩(wěn)定，漏風(fēng)率不超標(biāo)，預(yù)熱器動(dòng)靜處結(jié)合無異常磨擦、卡澀，上下軸承座不漏油、軸承油溫不超溫，圍帶傳動(dòng)大齒輪無撞擊聲等。

3 控制要點(diǎn)

3.1 預(yù)先組合安裝，確保進(jìn)度、質(zhì)量可控

回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器作為大型火電機(jī)組鍋爐中最大轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，其部件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。加上高空布置，其作業(yè)難度和施工風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高，勢(shì)必會(huì)影響施工周期和質(zhì)量管控。為此，設(shè)備吊裝前，在機(jī)械吊裝許可情況下，部件最大程度采取地面組合，減少高空作業(yè)，以便于回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器里程碑安裝節(jié)點(diǎn)得到保證和安裝質(zhì)量得到控制。

傳動(dòng)裝置組件、支承軸承組件、導(dǎo)向軸承組件是確保回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)動(dòng)的首要組件，供貨商鑒于成本等因素考慮，均以散件形式供貨，對(duì)高空作業(yè)帶來不少安全風(fēng)險(xiǎn)和周期影響，同時(shí)也不易把控安裝質(zhì)量。通過預(yù)先地面組合，在縮短高空作業(yè)時(shí)間的同時(shí)有益于其安裝質(zhì)量的提高。

傳動(dòng)裝置組件地面組合（見圖1）：該組合件分別由齒輪箱托架、齒輪箱、主馬達(dá)、副馬達(dá)、空氣馬達(dá)、大齒輪等設(shè)備構(gòu)成，設(shè)備廠家一般均以散件形式供貨。

圖1 傳動(dòng)裝置組件地面組合

3.2 三向（軸向、徑向、環(huán)向）密封及靜密封控制

回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率是一個(gè)涉及設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試、運(yùn)行的系統(tǒng)工程，是鍋爐熱效率的一項(xiàng)重要指標(biāo)。該指標(biāo)關(guān)系到鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，在各個(gè)工況下其風(fēng)機(jī)是否能完全出力。

回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器在安裝過程中，動(dòng)、靜部件之間的配合要求對(duì)空預(yù)器漏風(fēng)率有著較大的影響，其中三向（軸向、徑向、環(huán)向）密封間隙的控制尤為重要，而三向密封中對(duì)漏風(fēng)率影響最大的是熱端徑向密封，對(duì)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率有著決定性的影響。

（1）熱端徑向密封間隙控制

熱端徑向密封片在安裝調(diào)整時(shí)，考慮到轉(zhuǎn)子在熱態(tài)運(yùn)行時(shí)呈蘑菇狀向下變形，一般安裝成弧線并呈V形，即安裝后密封片內(nèi)外兩側(cè)高，中間低。預(yù)熱器發(fā)生變形之后，熱端扇形內(nèi)側(cè)隨著轉(zhuǎn)子中心軸膨脹向上移動(dòng)，所以內(nèi)側(cè)間隙幾乎不變，而外側(cè)間隙則由于轉(zhuǎn)子的蘑菇狀下垂而間隙增大，這樣變形后的整個(gè)熱端徑向密封片會(huì)大致呈直線形狀斜向下，以便于熱端扇形板在漏風(fēng)控制裝置提升裝置的作用下與熱端徑向密封片貼合，從而達(dá)到減少漏風(fēng)間隙、降低漏風(fēng)率的目的。

為了滿足熱端徑向密封片安裝達(dá)到同一位置要求，安裝時(shí)需要有一個(gè)安裝基準(zhǔn)即安裝直尺，確定直尺標(biāo)高工作面（內(nèi)側(cè)：中心筒密封片頂面向上6mm；外側(cè)：車削后的轉(zhuǎn)子密封角鋼向上10mm）及位置（平行于轉(zhuǎn)子徑向隔板）。整個(gè)轉(zhuǎn)子由36 道徑向隔板組成，而每道徑向隔板熱端裝有5 塊密封片拼裝合成“V”形凹弧形狀，間隙調(diào)整是在密封直尺下、密封片的內(nèi)外側(cè)以及每?jī)蓧K密封片的接頭處填塞塊，如圖2 所示。熱端徑向漏風(fēng)率的減少不僅僅局限于漏風(fēng)控制裝置的有效跟蹤，同時(shí)對(duì)36 組徑向隔板上熱端徑向密封片標(biāo)高是否一致有著密切的聯(lián)系。標(biāo)高不一致勢(shì)必會(huì)造成運(yùn)行過程中熱端扇形板與徑向密封片之間的漏風(fēng)增大，并產(chǎn)生間斷性的摩擦，從而影響到傳動(dòng)裝置運(yùn)行電機(jī)出現(xiàn)電流增高波動(dòng)的現(xiàn)象。

圖2 熱端徑向密封片安裝

為此，只有提高安裝工藝，加強(qiáng)安裝質(zhì)量，做到安裝后每道徑向隔板上的密封片凹弧均在同一回轉(zhuǎn)面上，才能更好地控制漏風(fēng)量。在工藝上，改變了傳統(tǒng)操作方法—間隙塞尺測(cè)量，而是采用加工固定式標(biāo)準(zhǔn)塞塊（2mm、9mm、11.5mm、8mm），直接氬弧點(diǎn)焊在槽鋼式直尺下方測(cè)量點(diǎn)（見圖2），從而避免了每道徑向隔板上熱端徑向密封片安裝找正測(cè)量的繁瑣工作，同時(shí)也規(guī)避了每次測(cè)量帶來的誤差，不僅在安裝質(zhì)量上贏得可控，同時(shí)也加快了安裝進(jìn)度。

（2）冷端徑向密封間隙控制

由于轉(zhuǎn)子在熱態(tài)運(yùn)行時(shí)呈蘑菇狀向下變形，冷端徑向密封片外側(cè)會(huì)向下變形并靠近冷端扇形板，冷端徑向密封片與冷端徑向密封片之間的間隙會(huì)自動(dòng)減小，因此回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器冷端徑向漏風(fēng)不大，但由于冷端徑向密封片外側(cè)向下變形過程中有可能會(huì)碰到冷端扇形板，并產(chǎn)生摩擦，從而導(dǎo)致運(yùn)行中傳動(dòng)裝置電機(jī)運(yùn)行電流增大和冷端扇形板外側(cè)嚴(yán)重磨損，因此安裝過程中冷端徑向密封間隙也必須得到有效的控制。冷端徑向密封間隙的控制一般采用冷態(tài)預(yù)留熱態(tài)彌補(bǔ)的辦法，即在冷態(tài)安裝調(diào)整時(shí)，冷端內(nèi)側(cè)間隙為0mm，而外側(cè)預(yù)留出一定間隙（1000MW 機(jī)組為51mm，中間分別由內(nèi)向外：4.5、12、22、35）；熱態(tài)運(yùn)行時(shí)，內(nèi)側(cè)間隙由0mm 變?yōu)橹味溯S的膨脹值，外側(cè)間隙由于轉(zhuǎn)子的蘑菇狀下垂變?yōu)榻咏?mm，從而起到了有效控制冷端徑向密封的目的。

冷端徑向密封片的安裝方法與熱端是一致的，不同之處，基于冷端扇形板無漏風(fēng)控制裝置，在轉(zhuǎn)子運(yùn)行過程中是處于靜止?fàn)顟B(tài)，為了更好保證密封效果，選用一道徑向隔板上的冷端徑向密封片作為基準(zhǔn)找正三塊扇形板兩側(cè)面為統(tǒng)一標(biāo)高。

（3）旁路密封間隙控制

根據(jù)已車削完畢的轉(zhuǎn)子密封角鋼（或冷端圓弧板）尺寸來確定剛性環(huán)上基準(zhǔn)旁路密封角鋼的位置，然后安裝旁路密封片并使上下兩密封片的槽口相互錯(cuò)開（前面與后面的密封片要錯(cuò)開一個(gè)螺孔），從而堵住槽口且避免泄漏。鑒于旁路密封片周向布置具有較強(qiáng)的可彈性，轉(zhuǎn)子運(yùn)行過程中與旁路密封片接觸阻力十分微小，對(duì)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器正常運(yùn)行不具影響。為此，實(shí)際安裝時(shí)，與密封面的安裝間隙應(yīng)偏小于設(shè)計(jì)值，如圖3 所示，熱端徑向旁路密封間隙在設(shè)計(jì)上縮減1.0mm（即7.5mm），冷端旁路密封間隙在設(shè)計(jì)上縮減3mm（即48mm），可彌補(bǔ)間隙安裝偏差而引起的漏風(fēng)。

圖3 冷、熱端旁路密封片安裝

（4）軸向密封間隙控制

預(yù)熱器一般都裝有軸向密封裝置，當(dāng)旁路密封（環(huán)向密封）不良時(shí)，軸向密封可以防止氣體通過外殼與轉(zhuǎn)子之間的環(huán)形通道繞到煙氣側(cè)，也就是說，軸向密封起到第二道防線作用。實(shí)際上，旁路密封安裝精度不易保證，再加上旁路密封片的磨損，旁路漏風(fēng)是存在的。當(dāng)旁路密封所泄漏空氣從冷端進(jìn)入轉(zhuǎn)子與外殼之間后，又分為兩個(gè)去向，一部分通過軸向密封間隙泄漏到煙氣側(cè)，一部分又從另一端匯入到空氣風(fēng)道中。為了控制軸向漏風(fēng)量，安裝中每組密封片的工作面應(yīng)緊貼安裝直尺基準(zhǔn)面，從而使每道徑向隔板上的軸向密封片安裝做到整齊劃一。然后選一徑向隔板上的軸向密封片作為基準(zhǔn)找正三塊軸向圓弧板冷熱端間隙，同樣，其找正間隙宜小不宜大，如圖4 所示。軸向密封片安裝過程中，設(shè)計(jì)值（熱端：16mm，冷端：8mm）基于在鍋爐BMCR 工況下，軸向直尺雖保證了各道徑向隔板上的軸向密封片在同一近似垂直面上，但參差不齊仍舊存在。在結(jié)構(gòu)上，軸向密封片外端邊緣處有微量?jī)A角，安裝時(shí)其角度順轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向，其耐磨性低于軸向密封圓弧板。轉(zhuǎn)子熱態(tài)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，隨著回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器入口煙溫逐步提高，其軸向膨脹間隙由設(shè)計(jì)值逐步減少，在接近BMCR 工況時(shí)，軸向密封片中最突出點(diǎn)逐步與硬度較強(qiáng)的軸向圓弧板產(chǎn)生接觸性摩擦。因軸向密封片安裝在轉(zhuǎn)子周向最外端，運(yùn)行中接觸性阻力較小，與軸向圓弧板微量接觸的情況下，不會(huì)對(duì)運(yùn)行電機(jī)產(chǎn)生影響。在調(diào)試過程中，軸向密封片經(jīng)過微量接觸性摩擦且突出點(diǎn)受到磨損后，各組軸向密封片整齊劃一精度反而提高，從而使運(yùn)行電流更加穩(wěn)定，漏風(fēng)系數(shù)可控性更強(qiáng)。為此，在實(shí)際施工找正中，為了達(dá)到上述效果，有意在設(shè)計(jì)值上縮減0.5mm 左右。

圖4 軸向密封間隙結(jié)構(gòu)圖

（5）靜密封安裝控制

為配合三向密封，在預(yù)熱器扇形板側(cè)都裝有靜密封，防止運(yùn)行過程中空氣通過扇形板與冷、熱端梁之間的間隙通道漏到煙氣側(cè)。靜密封的一端與冷、熱端梁直接焊接，另一端與扇形板焊接（波紋式靜密封）或不焊接（插板活動(dòng)式靜密封）。不管是波紋式靜密封結(jié)構(gòu)或插板活動(dòng)式靜密封結(jié)構(gòu)，均需保證靜密封安裝好后扇形上下都可動(dòng)（外高橋8#機(jī)組回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器冷熱端靜密封采用的都是插板活動(dòng)式靜密封結(jié)構(gòu)）。安裝靜密封時(shí)要注意不能將設(shè)計(jì)要求的活動(dòng)的地方焊死，在保證物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)不受限制的情況下，部件與部件之間應(yīng)相互緊貼，把間隙控制在最小，以降低其部件的漏風(fēng)量。

3.3 傳動(dòng)裝置安裝質(zhì)量控制

傳動(dòng)裝置的安裝質(zhì)量，與圍帶銷軸圓度和傳動(dòng)大齒輪嚙合間隙有著不可分割的關(guān)系，圍帶銷軸圓度是基礎(chǔ)，直接影響到大齒輪與銷軸嚙合間隙。圍帶銷軸圓度偏大勢(shì)必會(huì)造成轉(zhuǎn)子熱態(tài)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生間斷性的撞擊和摩擦聲，直接影響圍帶銷軸和大齒輪的使用壽命，并導(dǎo)致回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器電機(jī)運(yùn)行電流呈周期性波動(dòng)，且波動(dòng)很大，有可能導(dǎo)致電機(jī)跳閘，從而影響到整個(gè)鍋爐機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為此，只有控制好圍帶銷軸圓度，才能更好保障傳動(dòng)裝置安裝質(zhì)量。

回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器傳動(dòng)裝置的從動(dòng)部件是由36 段圍帶節(jié)拼接而成的圍帶，圍帶安裝要考慮傳動(dòng)裝置大齒輪標(biāo)高、軸向密封片定位等諸多因素，從而確定整個(gè)轉(zhuǎn)子圍帶的安裝標(biāo)高。然后，依據(jù)各節(jié)圍帶弧長(zhǎng)在外殼板上定位軸向臨時(shí)定位板，按編號(hào)逐段就位圍帶。從轉(zhuǎn)子中心筒拉出轉(zhuǎn)子圍帶安裝半徑尺寸+X距離，定出轉(zhuǎn)子圍帶的徑向基準(zhǔn)靠山，以徑向X值靠山為基準(zhǔn)先初找各節(jié)圍帶銷軸準(zhǔn)圓度。然后，精找采用架設(shè)百分表，如圖5 所示。提高找正精度，每節(jié)段圍帶不少于三個(gè)測(cè)點(diǎn)，確保圍帶圓度的準(zhǔn)確性和完整性。

圖5 圍帶找正安裝

其實(shí)，圍帶安裝中尤為重要的并不是圓度找正，而是找正合格后的焊接變形對(duì)圓度的影響。焊接過程中，其銷軸徑向圓度偏差和節(jié)距收縮量不易控制，歷來是圍帶安裝中較為棘手的難題，施工安裝中其返工率較高。為此，如何把握圍帶焊接工藝，從而降低焊接變形提高圍帶安裝質(zhì)量是圍帶安裝根本所在。

4 結(jié)束語

總之，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與安裝工藝的完善，對(duì)回轉(zhuǎn)式空預(yù)器安裝過程中的質(zhì)量需求也在日益增加，需要在總結(jié)傳統(tǒng)安裝方法與經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，探求更合理、更高效的安裝工序和具體工藝。因此，從安裝角度分析回轉(zhuǎn)式的各個(gè)要點(diǎn)以及控制措施，有針對(duì)性地進(jìn)行質(zhì)量控制和優(yōu)化安裝工藝，以期提高回轉(zhuǎn)式空預(yù)器安裝質(zhì)量，對(duì)安全、可靠、長(zhǎng)壽命周期的運(yùn)行有著重要的意義。