摘要：大唐南京发电厂#1机组在长期运行过程中，由于辅汽联箱支吊架跨度较大，造成辅汽联箱下沉，在辅汽联箱三通焊口处产生裂纹，造成联箱漏汽。为了解决上述存在的问题，提出了一种设计方案，依据该厂的辅汽联箱材质、结构尺寸、输送介质压力与温度等情况进行结构设计。在考虑辅汽联箱膨胀方向的基础上，让结构增加了能自由滑动式的特性。经过了一段时间的运行证明，该结构阻止了裂纹的延伸，漏汽现象的发生，同时从根本上解决了联箱下沉的问题。
关键词：辅汽联箱；裂纹；滑动式；下沉
0 引言
在日常生产过程中，火力发电厂需要使用辅助蒸汽系统（即辅汽系统）进行蒸汽吹灰、脱硝液氨加热、采暖和生活用汽等。辅汽汽源一般设计为机组正常运行时使用汽轮机的中压排汽；两台机组全停时使用启动锅炉供汽。但是在实际生产过程中，出现了因辅汽集箱支吊架设计不合理产生的漏汽现象，会对机组运行的经济性有很大的影响，因此有必要对辅汽联箱加装托架结构，以消除漏汽现象及防止其再发生。
1 辅汽系统概况
大唐南京发电厂（以下简称南京电厂）一期2X660MW机组，两台机组设有联通的辅助蒸汽母管，辅助蒸汽的来源主要为运行机组的四段抽汽和高压缸排汽。机组的启动用汽、低负荷时辅助汽系统用汽、机组跳闸时备用汽及停机时保养用汽都来自该辅助蒸汽母管。
南京电厂的第一台机组投产时所需的辅助蒸汽由启动锅炉房提供。第二台机组投产后，每台机组之间就可相互供给启动用汽。机组正常运行后，辅助蒸汽来源主要为运行机组的冷再热蒸汽（减压后）和四段抽汽，机组投入运行后时，机组的启动用汽、低负荷时辅助蒸汽系统用汽、机组跳闸时备用汽及停机时保养用汽都来自辅汽母管。当高压缸的排汽参数略高于辅助蒸汽系统用汽的参数时，即可切换到由本机高压缸排汽供给。
辅汽系统的主要功能是为机组启动时除氧器启动用汽、小汽机调试及启动用汽、汽机轴封、锅炉空预器与脱硝吹灰。磨煤机灭火用汽、锅炉露天防冻用汽等。
机组启动最大用辅汽量约39.7t/h,正常运行时用辅汽量约10.4t/h。辅汽系统额定流量40t/h，额定压力0.3-0.8Mpa，额定温度为240-320℃。
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图1 辅汽系统功能图
2 设计方案确定
当机组在长期运行时，辅汽联箱在高温高压环境下发生膨胀，联箱左右的弹簧支吊架间距跨度较大，联箱下沉，在联箱的应力集中区域及联箱三通的焊口处，受到拉应力，从而产生裂纹。该厂实际运行情况是，两台机组不能同时停用，但是在停用一台机组时，两台机组辅汽联箱之间的连通管上的电动阀隔绝不了。因此，基于此种情况，传统的解决的办法就是带压堵漏，但是带压堵漏只是堵上裂纹，一般能维持2~3个月，带压堵漏无法阻止联箱中间下降的趋势，同时多次的带压堵漏加剧了裂纹的延伸甚至扩大，目前裂纹长度已达150mm左右。所以新的方案必须满足,既要阻止裂纹的延伸和联箱下沉，又要不能限制联箱的自由膨胀。经过多次探讨，采用局部弧形夹具来堵漏，底部采用托架支撑来阻止联箱下沉，中间加装聚氯乙烯来满足自由膨胀的特性。
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图2 辅汽联箱裂纹产生区域图改图
3 滑动托架结构设计
3.1弧段夹具结构
采用简化法对辅汽联箱的膨胀简单分析，将联箱的金属材料近似为晶体材料，利用线性膨胀系数与体积膨胀系数的关系式，可将辅汽联箱变形与几何尺寸联系起来。
（1）
式中 — 膨胀后长度
— 原始长度
—平均线性膨胀系数
—前后温度差
（2）
式中 —膨胀后的直径
—原始直径
—径向膨胀量
依据辅汽联箱设计图纸尺寸，通过膨胀量计算，设计的弧度夹具与联箱的间隙不大于0.1mm，弧度夹具如下图所示。
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图3 托架零件图
在焊接作业时，为了避免蒸汽及疏水的影响，在弧段夹具的中间铣了一个凹槽，同时底部留了一个M16的螺纹孔，封口时采用螺栓与紫铜垫封堵疏水并焊接。
3.2支撑托架结构
在设计支撑托架前，先用50吨的千斤顶支撑辅汽联箱，使其中间下垂部分与两侧齐平，来消除下垂应力，现场实际测量中间段下垂约2mm。为了满足托架的自由滑动式特性，在中间增加一层3mm厚的聚氯乙烯，聚氯乙烯是一种热塑性塑料，柔软性与韧性比较好，聚氯乙烯的特性能充分满足辅汽联箱向两侧与向下膨胀的的需求。在辅汽联箱左右膨胀过程中，为了让托架(支撑托架吗？)随之移动，在结构设计中增加了一副夹马，结构中需要焊接的部分如下图所示
1.聚氯乙烯 2. 辅汽联箱 3. 夹马 4. 弧段夹具 5. 支撑托架
图 4 滑动式托架装配图
图5 弧段夹具模型
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图6 夹马模型
4总结
本文提出的滑动式托架结构设计，首先对辅汽联箱漏汽原因进行分析，确定滑动式托架的设计方案，计算联箱的径向膨胀量，分析联箱膨胀方向，确定滑动式方案。我们设计的滑动式托架既阻止了裂纹的延伸和联箱下沉，又没有限制联箱的自由膨胀。在#1机组运行至今辅汽联箱再没出现泄漏现象，实际生产证明该设计方案的可行性。
（指导人：徐万顺）
参考文献：
[1]汽轮机设备及系统[M]. 南京. 大唐南京发电厂，2009
[2]#1汽轮机系统图 [M]. 南京. 大唐南京发电厂，2012
[3]#1锅炉系统图 [M]. 南京. 大唐南京发电厂，2012
论文作者:屠猛
论文发表刊物:《中国电业》2019年20期
论文发表时间:2020/3/10
标签：机组论文; 托架论文; 裂纹论文; 南京论文; 蒸汽论文; 夹具论文; 系统论文; 《中国电业》2019年20期论文;