[关键词]：汽轮机 保温工艺 喷涂
一、前言
汽轮机作为火力发电厂的关键设备，其保温质量的好坏，会直接影响汽轮机的热效率和寿命。汽缸的良好保温，也是汽轮机安全经济运行的必要条件。汽轮机在频繁启动试运过程中，保温效果发挥的作用就更为突出。由于汽缸下部抽汽管、疏水管等较多，增加了缸壁的散热面积，并且汽缸下方是一个空井结构，形成了一个热对流通道，增加了下缸的散热损失，因此下缸的保温厚度值设计比上缸大，一般情况下，下缸保温厚度比上缸大20%。而机组在启停过程中，汽轮机上缸温度总会高于下缸温度，有资料显示，上下缸温差为10℃时，汽缸变形可达0.1mm~0.14mm。因此汽轮机运行中必须把汽缸内外壁的温差以及上下缸的温差值控制在允许范围内，而提高保温效果的关键则在于采用优良的绝热材料、合理的保温结构以及先进的施工方法。
二、施工方法及工艺要求
上海外高桥发电厂#6汽轮发电机组的汽轮机为德国西门子公司生产的超临界、单轴、一次中间再热、四缸四排汽、凝汽式汽轮机，额定功率为900MW。汽机本体保温大部分采用湿式喷涂保温，范围为高压缸、中压缸下部、高压联合汽门和中压联合汽门，保温层为喷涂矿棉纤维，保护层为防火抹面层（10~15mm）加防油油漆。中压缸上部考虑到检修方便，设计采用了矿棉纤维垫作为保温层，保护层采用δ1.0mm不锈钢板或δ2.0mm铝合金板。西门子公司提供汽机本体保温范围内所有的保温材料及附件，另外提供了2套喷涂保温专用设备和1台泥浆搅拌机。
1．喷涂保温结构：喷涂保温层+防火抹面层+防油油漆层，喷涂层的厚度根据保温部位的温度而选定，其喷涂厚度如下表所示：
2．喷涂保温施工工序：
（1）龙骨基础安装：用直径为5mm的钻头在需要进行喷涂保温的部位上以一定的间距打出最深为15mm的螺栓孔（征得西门子现场专家的同意），间距约600mm左右，底部可适当加稠。然后在这些螺栓孔上攻出M6的螺纹，使用M6×16的螺钉将60×40×4的金属片固定在缸体表面，缸体与金属片之间应放置6mm厚的密封板以防止发生热传导散热。
（2）龙骨安装：采用∠30×3角钢作为龙骨支撑腿焊接在金属片上，其长度视要求的保温厚度而定，角钢支撑腿需与缸体保持垂直，将-25×3的扁钢以十字交叉状焊到支撑腿的外部作为龙骨，形成一个网格宽度约为600mm的网篮状支撑架构，各个扁钢的交叉点和连接点应焊接到一起。注意在布置扁钢网格时做到与汽缸的外形轮廓保持一致。
（3）铁丝网敷设：铁丝网为筛状，铺设在网篮状框架外侧并固定，并每隔100—150mm的距离用双股铁丝绑扎，铁丝网敷设从缸体或阀体下部按分段方式向上开始进行，铁丝网铺设与喷涂施工配合好，铺设量控制在便于喷涂操作为准。应注意到的是：将锋利的一面直接朝外，以确保防火抹面层有良好的粘着力。在边界区，如外护罩和管道保温用的护板，铁丝网应用铆钉连接。
（4）喷涂保温：先将铁丝网的一侧用软质材料堵实，然后从另一侧向铁丝网与汽缸壁间形成的空层内进行喷涂，喷涂一定的厚度后，用手或压板以适当的压力将喷涂保温材料压实，待保温材料填充饱满后，再进行下一列喷涂保温的施工。对于难以靠近或距离小于80mm的区域，应在开始喷涂前采用疏松的岩棉填满。在喷涂期间，应确保保温层无孔穴产生。本工序应连续进行，直到需要喷涂保温的部位全部结束。保温喷涂层不得妨碍检修法兰螺栓的拆卸、汽机轴承座的揭盖、滑（滚）动支架的膨胀。热电偶补偿线段不得埋入喷涂层内。
（5）抹面：待喷涂保温层干燥到不再渗水，并进行适当整形处理后，即可开始抹面层的施工，抹面厚度约15mm。抹面收光时必须压出水膜，使表面密实、光滑、平整、无裂纹。纱布应在抹面层潮湿的状态下粘贴到抹面层表面上，并用毛刷刷布面，一是可把气泡赶走，二是可使布和抹面层形成一体，布与布之间的搭接尺寸不小于20mm。
（6）防油油漆：油漆在防火抹面层完全干燥后进行，可用滚筒或毛刷涂刷，按照油漆罐上的标签说明施工。可能要采取第二道工序，也就是用涂料抹到抹面层的裂缝上，为修补小的裂缝，先将涂料稀释，再用抹子和刷子涂上。
（7）汽缸和汽门端部均采用δ2.0mm铝合金板作端罩，在喷涂保温前将端板安装就位，可拆卸式结构保证了在检修时主体保温层不被破坏。
（8）中压缸上部保温材料为矿棉纤维垫，共分三层，在铺设纤维垫之前，在汽缸中分面法兰处安装外护罩壳支撑框架，支撑框架是用螺栓予以固定，钻孔和攻丝同上述汽缸方法。在定位支撑框架和固定时，必须保证框架的水平度和垂直度，这些基础工作非常重要，否则将直接影响整个外护罩壳的安装效果，或者说是导致无法安装。矿棉纤维垫和δ1.0mm外护罩壳上均标有编号，按对应位置进行安装固定即可。
三、工艺比较
汽轮机本体保温方式通常分为：粘贴法、绑扎法、喷涂法等，在国内一般较多设计采用粘贴绑扎法，利用高温粘剂将耐火纤维材料逐层粘贴敷设在缸体上，并用钢丝进行绑扎固定在缸体保温钩或螺杆上，这种保温方法对于施工来说相当简便，容易操作和掌握，且施工工期较短。缺点就是施工时控制不当易出现保温层接缝不严、通缝，保温厚度不均匀，外观工艺差等情况，特别是汽缸下部结构复杂，保温层错缝或固定难度大，往往出现保温层整体下坠、脱离缸体等，导致保温效果差，增加了下缸的热损失。
喷涂保温是现代射流技术在保温工程上的应用，是近年来纤维机械化施工的一种新工艺，喷涂保温有利于增强保温层的严密性、整体性、均匀性和装饰性。实际情况证实，保温层表面超温的主要原因是保温层存在通流缝隙，保温层与主体固定不牢，松散问题引起。喷涂保温工艺通过框架网格将保温层与缸体形成整体，无分层结构，从根本上解决了保温层通缝、粘贴不牢、脱壳等问题。
喷涂保温层厚度比粘贴绑扎法的要小，这也取决于矿棉和硅酸铝纤维保温材料的绝热性能，上述高压缸蒸汽出口段喷涂保温厚度仅为100mm。在国内采用硅酸铝耐火纤维材料时的保温厚度在280mm左右，是喷涂保温的近3倍，由于每层保温材料厚度不宜过厚，按每层30mm厚度计算，也需要逐层敷设近9层。庞大的保温层增加了材料的自重，在下缸处虽用钢丝半角保温层固定在缸体保温钩上，但层数过多，往往固定效果很不理想，机组运行一段时间后极易出现保温层整体脱壳现象。
四、结束语
上海外高桥发电厂#6汽轮发电机组虽没有设计安装化妆板，但施工好的汽轮机保温层外表面弧度自然，轮廓美观，结构紧凑，检修拆卸方便。机组正常运行时，汽缸保温外表面温度检测均在40℃以内，上下缸的温差值也是控制在允许范围内，从电厂长期运行来看，使用效果要明显好于粘贴法保温。汽缸喷涂保温是目前比较先进的汽缸保温方法之一，是值得在国内电力建设中得到推广与应用的。
参考文献：DL/T5072-1997火力发电厂保温油漆设计规程
论文作者:李传学
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第21期
论文发表时间:2019/12/16
标签：汽缸论文; 汽轮机论文; 保温层论文; 面层论文; 厚度论文; 缸体论文; 铁丝网论文; 《工程管理前沿》2019年第21期论文;