Ремонт диафрагм и обойм

Ремонт диафрагм и обойм

РЕМОНТ ДИАФРАГМ И ОБОЙМ

1. ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ И ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Диафрагмы турбин представляют собой кольцевые перегородки, которые разделяют внутреннюю полость проточной части на различные зоны с постепенно уменьшающимися давлением и температурой рабочей среды по ходу ее движения в цилиндре. В каждой диафрагме размещены неподвижные сопловые (направляющие) лопатки, проходя между которыми поток пара ускоряется и приобретает направление, необходимое для входа в каналы, образованные рабочими лопатками.

На рис. 4.1 показано принципиальное устройство диафрагмы, состоящей из двух полукольцевых пластин, имеющих горизонтальный разъем, позволяющий установить ротор. Половины диафрагмы устанавливаются, соответственно, в верхней и нижней половинах цилиндра (при безобойменной конструкции цилиндров) или в верхней и нижней половинах промежуточной обоймы. Каждая половина диафрагмы состоит из соединенных между собой обода 2, 5, которым диафрагма сопрягается с обоймой, или корпусом турбины, тела 1, 6 и сопловых лопаток 3. Положение половин диафрагм относительно друг друга в осевом направлении фиксируется шпонкой 8, устанавливаемой в разъеме, а в поперечном - специальным штифтом или небольшой вертикальной шпонкой. На внутренней расточке диафрагм размещены сегменты колец лабиринтовых уплотнений, предназначенные для уменьшения протечек из одной ступени в другую вдоль ротора.

По своей конструкции диафрагмы можно подразделить на следующие основные группы: стальные (с залитыми лопатками, с наборными лопатками, сварные с приваренной решеткой лопаток) и чугунные (с залитыми в них лопатками) [7, 10, 15, 55...57, 61, 74].

Стальные диафрагмы (рис. 4.2) изготавливаются сварными и устанавливаются в зонах высоких температур пара. К двум бандажам 7 и 8 приварены лопатки 9, а получившаяся решетка приварена к ободу 10 и к телу диафрагмы 1, 6. Периферийная часть некоторых сварных диафрагм со стороны выхода пара имеет кольцевой козырек для установки надбандажных уплотнений. На горизонтальном разъеме в нижних половинах стальных диафрагм закрепляются продольные шпонки 4, которые уменьшают протечки пара и обеспечивают совпадение плоскостей обеих половин диафрагм в осевом направлении. Для улучшения условий сборки и исключения перемещения половин по разъему в радиальном направлении на нижних половинах разъема закрепляется вертикальная шпонка 5.

Чугунные диафрагмы устанавливаются в зонах низких температур, они выполняются литыми и представляют собой обод с плотно залитыми в них лопатками из нержавеющей стали (рис. 4.3). Ободы, как правило, имеют влагоулавливающие устройства. Устанавливают литые диафрагмы в корпусе цилиндра аналогично сварным диафрагмам, часть литых диафрагм фиксируется в поперечном направлении не вертикальной шпонкой, а пригоняемыми, радиально установленными в ободе винтами - "пинами".

В турбинах низкого давления малой мощности использовались диафрагмы с наборными направляющими лопатками. В наборных диафрагмах паровой канал выфрезеровывается в лопатках, которые, в свою очередь, крепятся к телу диафрагмы (рис. 4.4).

По конструктивному исполнению горизонтальный разъем диафрагм (рис. 4.5) может быть прямым, косым и комбинированным. Разъем стальных диафрагм выполняется прямым. Косой и комбинированный разъемы применяются в литых крупногабаритных диафрагмах с длинными лопатками для того, чтобы исключить разрезку лопаток, попадающих на разъем.

В турбинах с регулируемыми отборами пара применяют регулирующие (поворотные) диафрагмы, выполняющие две функции: разделение внутренней полости цилиндра на отсеки с различными параметрами пара и регулирование пропуска пара в последующие отсеки турбины. Поворотная диафрагма турбины Т-175-130 ТМЗ, представленная в качестве примера на рис. 4.6, состоит из двух половин, соединенных болтами по горизонтальному разъему. Перед диафрагмой со стороны входа пара расположено поворотное стальное кольцо 2, также выполненное из двух сболченных половин. Четыре планки 3 ограничивают перемещение поворотного кольца в осевом направлении. Поворот кольца производится сервомотором, расположенным вне цилиндра, через рычажную передачу, соединенную с серьгой 4.

Для организации отборов пара из цилиндров между цилиндром и диафрагмами конструктивно выполнен дополнительный элемент - обойма диафрагм. Обоймы диафрагм представляют собой литые конструкции, состоящие из двух половин - верхней и нижней, соединяемых между собой фланцами горизонтального разъема и скрепляемых шпильками. На периферийной части обойм выполнен кольцевой выступ (зуб) для установки в соответствующей расточке цилиндра. Типовая конструкция обоймы показана на рис. 4.7. В некоторых случаях (для уменьшения радиальных размеров обойм) при размещении усиков уплотнений на бандажах рабочих лопаток во внутреннюю расточку обойм диафрагм напротив бандажей рабочих лопаток турбины устанавливаются усики надбандажных уплотнений или металлокерамические вставки.

Рис. 4.2 Стальная сварная диафрагма турбины К-300-240 ЛМЗ

,6 - тело диафрагмы; 2 - цилиндр (обойма); 3 - лапки подвески диафрагмы; 4 - продольная шпонка разъема диафрагмы; 5 - вертикальная шпонка разъема диафрагмы; 7,8 - бандаж; 9 - лопатки; 10 - обод; 11 - крепежный винт

Рис. 4.3 Литая чугунная диафрагма

1,9 - обойма диафрагмы; 2 - вертикальная шпонка; 3,7 - тело диафрагмы; 4 - лапка подвески нижней половины диафрагмы; 5 - лапка подвески верхней половины диафрагмы; 6 - сегмент уплотнения; 8 - направляющая лопатка; 10 - регулировочный пин; 11 - вертикальная шпонка разъема диафрагмы; 12 - крепежные винты лапок подвесок диафрагмы; 13 - сухарь подвески верхней половины диафрагмы; 14, 15 - регулировочные пластины лапок подвески

Рис. 4.4 Способы крепления направляющих лопаток в наборных диафрагмах

а - конструкция фирмы "Вумаг"; б - конструкция фирмы "АЕГ"; в - конструкция фирмы "ДЖИИ"

Рис. 4.5. Разъемы диафрагм

а - прямой разъем; б - косой, в - комбинированный

Рис. 4.6 Поворотная диафрагма

Диафрагмы устанавливают непосредственно во внутренние расточки цилиндров или обойм и закрепляют таким образом, чтобы они могли при нагревании свободно расширяться в радиальном направлении, не оказывая давления на стенки цилиндра или обоймы. Для этого между наружной цилиндрической поверхностью диафрагмы и расточкой цилиндра или обоймы предусмотрен тепловой радиальный зазор, составляющий обычно 2...3 мм.

Цилиндрические расточки определяют также осевое положение диафрагм в проточной части. Вследствие разности давлений по обе стороны диафрагма прижимается кольцевой поверхностью обода к расточке корпуса; для обеспечения тепловых расширений обод диафрагмы входит в расточку с осевым зазором О1...0,3 мм.

Диафрагмы устанавливаются в цилиндрическую расточку с помощью системы подвесок и шпонок или штифтов. Для установки диафрагм в цилиндрах и обоймах применяют схемы, показанные на рис. 4.8.

В вертикальной плоскости нижняя половина диафрагмы подвешена на шпонках 5, верхняя половина устанавливается на нижнюю и крепится с помощью штифтов и шпилек 2. Верхние половины диафрагм подвешиваются в верхней половине цилиндра с помощью специальных подвесок 8 и при закрытии свободно ложатся на разъем нижней половины. В поперечной плоскости положение диафрагм фиксируется с помощью шпонки или радиально установленных штифтов.

Обоймы и диафрагмы имеют на наружной поверхности обода зуб, который входит в кольцевую проточку в цилиндре или обойме, фиксируя их осевое положение. Ширина зуба меньше ширины проточки на 0,10...0,25 мм, что обеспечивает возможность снятия и установки как верхних половин цилиндров, так и самих обойм и диафрагм. У чугунных диафрагм зуб выполняется меньше паза на 1,5...2,0 мм и со стороны паровпуска в зуб вставляются стальные штифты, за счет которых выдерживается требуемый зазор. На рис. 4.9 показан пример установки нижней половины сварной диафрагмы в обойму.

Для правильного соединения верхней и нижней половин и для исключения (ограничения) пропуска пара через горизонтальный разъем в нем устанавливается система шпонок, а сам разъем тщательно пригоняется путем шабровки. На рис. 4.10 показан общий вид узлов соединения верхней и нижней половин диафрагмы.

Существенные конструктивные различия имеют диафрагмы активных ступеней и направляющие аппараты реактивных ступеней. Направляющие аппараты реактивных ступеней в отличие от рассмотренных выше диафрагм активных ступеней не несут значительных осевых усилий и выполняются со значительно более легкими элементами конструкции. В эксплуатируемых в настоящее время на электростанциях паровых турбинах, выпускавшихся отечественной промышленностью, реактивные ступени практически не применяются.

Рис. 4.8 Способы установки диафрагм в расточку

а - установка диафрагмы с помощью подвесок и вертикальной шпонки в нижней половине, верхняя половина диафрагмы крепится с помощью крепежа; б - установка диафрагмы с помощью подвесок и вертикальных шпонок в нижней и верхней половине; в, г - установка диафрагмы с помощью подвесок и штифтов; 1 - шпонки для центровки диафрагмы; 2 - шпилька; 3 - верхняя половина диафрагмы; 4 - ротор; 5 - шпонки для подвески нижней половины диафрагмы; 6 - нижняя половина диафрагмы; 7 - корпус цилиндра; 5 - шпонки для подвески верхней половины диафрагмы; 9 - штифт

Отдельно необходимо обратить внимание на конструкцию и установку сопловых аппаратов регулирующих ступеней ЦВД и первых ступеней давления однопоточных цилиндров среднего и низкого давления.

Для организации парциального подвода пара к регулирующей ступени ЦВД ее сопловой аппарат на большинстве турбин состоит из нескольких (чаще всего четырех) отдельных групп сопел, устанавливаемых в отдельные герметичные камеры - паровые коробки. Таким образом, сопловой аппарат регулирующей ступени представляет собой четыре отдельных сегмента, установленных в одной плоскости в кольцевую "т-образную" расточку сопловых коробок (рис. 4.11). Для устранения протечек пара по "т-образной" расточке паровых коробок на концах сегментов сопел в специальные пазы устанавливаются уплотняющие шпонки, от смещения в паровой коробке сегменты удерживаются стопорными штифтами.

Для уменьшения линейных размеров одно поточных цилиндров среднего и низкого давления первая ступень давления этих цилиндров устанавливается в кольцевую "т-образную" расточку входной сопловой камеры цилиндра и представляет собой два полукольца, закатываемых в расточку.

В зависимости от условий работы диафрагм (температура пара, усилия воспринимаемые диафрагмой, и пр.) для их изготовления применяются различные материалы [7,15, 55, 61, 74].

Для температуры пара до 250 °С применяются чугунные диафрагмы, изготовленные из чугуна марок СЧ-18-36, СЧ-21-40, СЧ-24-44, с залитыми в них штампованными лопатками из нержавеющей стали 12X13.

При температуре до 300 °С диафрагмы могут быть изготовлены из перлитного чугуна марки СЧ-28-48.

При температурах свыше 300 °С применяются стальные диафрагмы. При температурах до 450 °С для изготовления тела и ободьев диафрагм применяется листовой прокат из малоуглеродистых сталей марок 15, 20; при температурах 450...530 °С поковки из хромомолибденовых сталей марок 20ХМ, 15ХМА, 20ХМА; при температурах 530...565 °С поковки из хромомолибденованадиевых сталей марок 12ХМФ, 20ХМФ, ЭИ-10 (20Х1М1Ф).

Направляющие лопатки для сварных диафрагм, работающих при температуре до 480 °С, изготовляются из хромистой нержавеющей стали марок 12X13, 20X13; при температуре до 550 °С - из стали марки 15X11МФ, а при температуре до 580 °С - из стали марки ЭИ-802.

Рис. 4.9. Установка сварной диафрагмы в обойму

- диафрагма; 2 - обойма; 3 - подвеска диафрагмы; 4 - продольная шпонка; 5 - поперечная шпонка

Рис. 4.10 Узлы соединения верхней и нижней половин диафрагм

- обойма; 2 - лапки подвески диафрагмы; 3 - продольная шпонка;

4 - поперечная шпонка; 5 - регулировочная пластина

Рис. 4.11 Сопловая коробка регулирующей ступени

2. ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ ДИАФРАГМ И ОБОЙМ И ПРИЧИНЫ ИХ ПОЯВЛЕНИЯ

В процессе ревизии и ремонта диафрагм и обойм обнаруживаются дефекты, требующие их устранения. Наиболее часто встречаются следующие неисправности [1, 12, 13, 15, 62, 63, 74]:

Неплотность горизонтального разъема, которая происходит по следующим причинам:

а) дефекты изготовления или ремонта;

б) деформация деталей в процессе эксплуатации (нарушения режимов пусков, остановов или набора нагрузки, попадание воды в проточную часть);

в) размывание водой в зоне фазового перехода;

г) абразивный износ окалиной, попадающей из трубопроводов острого пара или промперегрева

•  Механические повреждения входных и выходных кромок, которые возникают в результате:

а) осевых задеваний ротора о диафрагму;

б) попадания постороннего металла (оставленные посторонние предметы во время сбор ки турбины, элементы разрушенных деталей проточной части турбины, паропроводов или котла).Абразивный износ выходных кромок диафрагм ЧВД и ЧСД- происходит из-за интенсивного окалинообразования в трубопроводах острого пара и промперегрева.

Эрозионный износ выходных кромок диафрагм, работающих в зоне фазового перехода и в зоне влажного пара, вплоть до сквозного промыва выходной кромки.

Абразивный износ мест заделки направляющих (сопловых) лопаток в тело диафрагмы.

•  Эрозионный размыв мест заделки направляющих (сопловых) лопаток в тело диафрагмы струями воды, которая оседает в канале и движется вдоль профиля

Остаточный прогиб тела диафрагмы - происходит из-за повышенных нагрузок, действующих на диафрагму, при заносе солями направляющих лопаток, забросах воды в турбину, недостаточной прочности диафрагмы.

Трещинообразование в теле диафрагмы.

Солевой занос - происходит из-за нарушения водно-химического режима.

Повреждения подвесок диафрагм - происходит чаще всего в результате вибрации де талей после некачественной сборки, например, при увеличенных тепловых зазорах в соединениях.

Увеличенный зазор в поперечной шпонке - происходит в результате некачественного ремонта и сборки, вибрации диафрагм и обойм в поперечной плоскости.

Размыв зуба диафрагм (обойм) под расточку в корпусе - происходит в результате коробления диафрагм и разуплотнения расточки.

Потеря упругости и изменение формы плоских пружин диафрагменных уплотнений.

Увеличенные зазоры в надбандажных уплотнениях могут возникать вследствие:

а) некачественной пригонки зазоров во время монтажа или ремонта;

б) отсутствия теплового зазора между сегментами в кольце уплотнения;

в) механических задеваний во время эксплуатации.

•  Механические повреждения усиков надбандажных уплотнений происходят чаще всего в результате:

а) попадания постороннего металла в результате некачественной сборки;

б) разрушения деталей во время эксплуатации.

.ОСНОВНЫЕ ОПЕРАЦИИ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ ПРИ РЕМОНТЕ ДИАФРАГМ И ОБОЙМ

Разборка и ревизия. диафрагма обойма ремонт

Для ревизии состояния обойм и диафрагм и устранения обнаруженных дефектов во время вскрытия цилиндра производится разборка верхних и нижних половин диафрагм и обойм диафрагм. Одновременно с этим производится разборка уплотнений и обойм уплотнений. В процессе разборки выполняется визуальный осмотр и предварительная дефектация разбираемых узлов. Все обнаруженные дефекты должны быть записаны в журнал.

При конструкциях турбин, в которых диафрагмы устанавливаются в обоймы, после снятия крышки цилиндра следует выполнить проверку правильности положения обойм в цилиндре, так как при короблениях цилиндра или обойм возможны отклонения гребней обойм от вертикали.

До выемки ротора из цилиндра необходимо произвести замеры осевых зазоров между дисками и диафрагмами с обеих сторон по бандажам лопаток и промежуточным телам, а также радиальных зазоров между гребнями уплотнений диафрагм и валом. Зазоры измеряются с помощью плоских, клиновых и длинных ленточных щупов при осевом положении ротора, отжатом в упорном подшипнике на рабочие колодки.

После проверки зазоров производится выемка обойм с диафрагмами или отдельно диафрагм (при отсутствии обойм). Для этого в специальные резьбовые отверстия, имеющиеся в диафрагмах и обоймах, вворачиваются "рымы". Выемка осуществляется малым крюком крана с помощью стального троса.

Диафрагмы, особенно чугунные, иногда заклиниваются в корпусе цилиндра. Причиной этого может быть большой солевой занос или недостаточные тепловые зазоры. Выемка заклинивших диафрагм производится после обильного смачивания мест заедания керосином и обстукивания диафрагм свинцовой кувалдой по торцам и стыку.

Выемка диафрагм из обоймы производится после установки обоймы на подкладки или в специальные кассеты. Вынутые диафрагмы укладываются на доски или резиновые маты (изготовленные из старой транспортерной ленты) и маркируются.

После разборки обойм уплотнений, обойм диафрагм и самих диафрагм необходимо выполнить их ревизию. В процессе ревизии выполняются следующие операции:

-  разборка, ревизия, дефектация и отбраковка всех крепежных и стопорных элементов обойм уплотнений, обойм диафрагм, самих диафрагм, сегментов уплотнений и пружин;

-  очистка от окалины и солевых отложений лопаточного аппарата и расточек обойм уплотнений, обойм диафрагм, самих диафрагм и сегментов уплотнений методами ручной механической очистки, а также очистка деталей с помощью пескоструйных аппаратов мелкими фракциями песка (использование дроби запрещается) и установок высокого давления "мокрой" золоочистки;

-  ревизия, визуальный осмотр расточек под установку сопрягаемых деталей (цилиндр- обойма, цилиндр-диафрагма, обойма-диафрагма) и контроль их линейных размеров при визуальном осмотре. Следует обратить особое внимание на отсутствие выработки (износа) рабочих поверхностей;

-  проверка прогиба тела диафрагм;

-  проверка эллипсности по внутренним расточкам и наружным диаметрам;

-  окончательный визуальный контроль, а при необходимости - контроль металла дефектных мест неразрушающими методами контроля.

Поверхности обойм и диафрагм подлежат тщательной очистке от отложений, ржавчины и грязи шаберами и стальными щетками, а лопатки - тонкой наждачной бумагой; очищаемые поверхности нужно предварительно смочить керосином, а по окончании чистыми тряпками. В настоящее время все чаще для очистки деталей стали применяться пескоструйные аппараты с использованием мелких фракций песка и установки высокого давления со специальными насадками для мокрой золоочистки.

После очистки диафрагм и расточек обойм от грязи и отложений необходимо выполнить тщательный осмотр: для выявления возможных трещин на обоймах, на полотне диафрагм и у шпоночных пазов; контроля коробления обойм, деформации и коррозии полотна диафрагм, а также наличия механических повреждений, следов задевания дисков ротора за диафрагмы и повреждений промежуточных диафрагменных уплотнений.

Необходимо также проверить плотность прилегания разъема обеих половин диафрагм по краске с контролем на отсутствие излома по посадочной поверхности зуба под установку в расточку цилиндра.

Состояние заделки лопаток в полотно и обод диафрагмы может определяться по звуку (дребезжанию) при обстукивании каждой лопатки молотком.

По результатам ревизии и визуального осмотра определяются объемы необходимых ремонтных работ и замены дефектных деталей.

Устранение дефектов

Работы по ремонту диафрагм и обойм диафрагм, как правило, включают в себя:

-  ремонт горизонтального разъема и исправление шабровкой качества прилегания верхних и нижних половин обойм концевых уплотнений, обойм диафрагм и самих диафрагм;

-  ремонт расточек с восстановлением линейных размеров под установку сопрягаемых де талей в аксиальном направлении.

Со стороны входа пара повреждение расточки происходит обычно в местах установки дистанционных штифтов вследствие вибрации установленной в расточку детали. Чаще всего достаточно вместо ремонта поверхности расточки произвести рядом со штатными штифтами наплавку новых дистанционных "пятаков" электродами типа ЭА-395/9 (ЦТ-28; ЦТ-36) и пригнать их по микрометру в размер паза расточки за вычетом величины технологического зазора на посадку детали в расточку (0,10...0,15 мм).

При повреждениях торцевой поверхности расточки со стороны выхода пара может быть выполнен ее частичный или полный ремонт; объем ремонта зависит от величины повреждений.

Частичный ремонт производится наплавкой поврежденных мест электродами типа ЭА-395/9 (ЦТ-28; ЦТ-36) и последующей шабровкой наплавленных мест.

Полный ремонт производится наплавкой поврежденных мест электродами типа ЭА 395/9 (ЦТ-28; ЦТ-36) и последующей проточкой наплавленных мест; проточку обойм производят на карусельном станке. Для проточки цилиндров непосредственно на месте установки применяют специальные приспособления, устанавливаемые на борштангу. В случае полного ремонта торцевой поверхности расточки может потребоваться аксиальное смещение устанавливаемой в расточку детали для восстановления осевых зазоров проточной части.

Устранение эллипсности по наружной цилиндрической поверхности зуба обоймы (диафрагмы), устанавливаемого в расточку сопрягаемого узла, производится проточкой этой поверхности на токарном или карусельном станках с предварительным демонтажем лапок под вески детали в расточке. Наличие значительной эллипсности по расточкам может привести к отсутствию тепловых зазоров между сопрягаемыми деталями (диафрагма-цилиндр; диафрагма-обойма, обойма-цилиндр) и к изменению их взаимного расположения на режимах пусков и набора нагрузки турбины.

Ремонт подвесок обойм и диафрагм может включать в себя исправление крепления под весок, восстановление их геометрических размеров и устранение других механических дефектов.

Устранение механических повреждений входных и выходных кромок лопаток опиловкой.

Рихтовка помятых выходных кромок направляющих лопаток.

Восстановление выходных кромок лопаток диафрагм, сопловых и направляющих аппаратов обычно производится методом наплавки выходных кромок. Наплавка является временной мерой, так как при ее выполнении практически невозможно обеспечить необходимое качество поверхности выходных кромок лопаток. Это приводит к снижению экономичности работы ступени. Как показывает опыт, во многих случаях, в силу разных причин, срок службы восстановленных наплавкой выходных кромок значительно меньше межремонтного периода турбины.

Для сварных диафрагм в последнее время применяется метод восстановления выходной кромки с вырезкой поврежденного участка и последующей установкой с помощью сварки новой выходной кромки [75].

Для вырезки каждой поврежденной кромки диафрагма выставляется на горизонтально-расточном станке под углом к внутренней образующей выходной кромки. Вырезка поврежденной части выходной кромки производится вместе с частью тела диафрагмы (в теле диафрагмы с обеих сторон соплового канала создаются площадки шириной 2...3 мм); на образовавшуюся прямоугольную площадку устанавливается подготовленная плоская шлифованная пластина с фасками под сварку, изготовленная из материала направляющей лопатки (толщина устанавливаемой пластины должна быть немного больше, чем толщина оставшейся части направляющей лопатки). По периметру установленной новой выходной кромки производится обварка (эта операция должна производиться по специально разработанной технологии). В зависимости от требований технологии может производиться последующая термообработка восстановленной диафрагмы.

После выполнения всех операций диафрагма вновь выставляется на горизонтально-расточном станке под тем же углом к наружной образующей выходной кромки и производится механическая обработка наружной поверхности выходной кромки с формированием профиля выходной кромки и удалением объема лишнего наплавленного металла.

После механической обработки производится слесарная доработка выходных кромок лопаток.

В соответствии с указанной технологией в период капитального ремонта 1993 г. турбины К-500-240-2 ХТЗ Рефтинской ГРЭС ст. № 8 был произведен ремонт соплового аппарата. В качестве материала для ремонтируемых выходных кромок были использованы хвостовики поврежденных лопаток регулирующей ступени (раскованые в пластины). Для увеличения срока службы соплового аппарата толщина выходных кромок была увеличена на 0,5 мм. До капитального ремонта 1993 г. сопловой аппарат двух наиболее нагруженных сегментов заменялся в каждый предыдущий капитальный ремонт из-за повреждения выходных кромок под воздействием абразивного износа. Отремонтированный по указанной технологии сопловой аппарат отработал межремонтный период. При вскрытии турбины в очередной капитальный ремонт (2000 г.) выходные кромки не имели дефектов в местах приварки и сквозного абразивного износа.

Кроме указанных операций в процессе ремонта также необходимо выполнить следующие операции:

-  восстановление колодцев в цилиндрах и обоймах под подвески обойм и диафрагм путем наварки металла на поврежденные места с последующей слесарной или механической обработкой. Слесарная обработка производится с помощью шлифовальных машинок с последующей шабровкой ремонтируемого участка. Механическая обработка производится с помощью переносных фрезерных приспособлений;

-  восстановление мест заделки лопаток в тело сварных диафрагм производится с помощью электродуговой сварки по технологии завода или по другим технологиям, разработанным на основании [71].

Для восстановления мест заделки лопаток в тело чугунных диафрагм, наряду с традиционными методами электродуговой сварки, в настоящее время стали широко применяться различные композиционные материалы.

Для предотвращения повторного размыва тела чугунных диафрагм ТМЗ предлагает прорезать выходные кромки лопаток в месте размыва на длину до 50 мм (ширина прорези 6.. .7 мм) и выполнить сквозное сверление диаметром 10 мм в конце прорези.

При замене диафрагм, а также при восстановлении расточек под их установку возникает необходимость изменения (восстановления) осевого положения обойм и диафрагм для регулировки аксиальных зазоров в уплотнениях. Смещение диафрагм производится путем проточки зуба диафрагмы (обоймы), устанавливаемого в расточку цилиндра (обоймы) с той стороны, в которую необходимо ее сместить.

При этом

-  если необходимо сместить диафрагму (обойму) в сторону большего давления, то есть против хода пара, то ответная поверхность зуба (стороны выхода пара) должна быть восстановлена полностью путем установки кольцевой "наделки" или наваркой сплошного уплотняющего пояска для исключения протечек пара по расточке;

-  если необходимо сместить диафрагму (обоймы) в сторону меньшего давления, то есть по ходу пара, ответная поверхность зуба может не восстанавливаться; при этом достаточно установки дистанционных штифтов или наварки дистанционных пятаков.

Сборка и центровка.

Сборка диафрагм и обойм выполняется теми же приемами, которые применялись при их выемке. Правильная сборка и установка диафрагм заключается прежде всего в их центровке и фиксации аксиального и радиального положений в корпусе цилиндра или обойме. После укладки половин диафрагм в обоймы или непосредственно в корпус цилиндра необходимо выполнить проверку правильности центровки диафрагм в обоймах и обойм в цилиндре, а также проверить достаточность радиальных и осевых зазоров в посадочных местах между гребнями обойм, диафрагм и пазами цилиндра.

Радиальные зазоры между гребнями диафрагм (обойм) и пазами, в которые они вставляются, проверяются снятием свинцовых оттисков. Для замера этих зазоров в крышке цилиндра, сверху, на гребень диафрагмы (обоймы) и на плоскость разъема укладывается свинцовая проволока; зазор определяется по разности между толщиной оттиска сверху и полусуммой толщин оттисков на плоскости разъема. Для замера зазоров в нижней половине цилиндра свинец укладывается под лапки диафрагмы (обоймы) и под гребень продольной шпонки.

Проверка правильности центровки диафрагм должна показать такое их положение, при котором ось, проходящая через центры их расточек для уплотнений, совпадает с осью ротора турбины при ее нормальном тепловом состоянии во время работы. Это требует учета перемещения ротора при вращении на рабочей частоте путем смещения диафрагм и обойм уплотнений на 0,1 мм влево при правом вращении и вправо при левом вращении ротора. Кроме того, должны быть учтены поправки на изменения зазоров концевых и промежуточных уплотнений при тепловых расширениях турбины и поправки на коробление цилиндров (определение величины поправок на коробление цилиндра описано в разделе "Ремонт цилиндров").

После выполнения центровки валопровода и определения положения роторов относительно масляных расточек корпусов подшипников (в отличие от монтажа, где положение роторов определяется по паровым расточкам) роторы вынимаются, устанавливаются детали нижней половины проточной части статора: нижние половины обойм уплотнений, обойм диафрагм и самих диафрагм. При определении пространственного положения роторов масляные расточки выбираются за базу, так как изменение их положения в процессе ремонта крайне затруднено (в отличие от паровых расточек литых цилиндров, положение которых может изменяться корректировкой толщины консольных шпонок для изменения их положения относительно роторов или исправления реакции опор цилиндров).

Для центровки деталей статора в замеренные расточки под масляные уплотнения выставляется специальное приспособление - борштанга или настраивается оптическая труба (лазерное приспособление для центровки). Иногда при ремонте используется калибровый вал, который устанавливается в подшипники. Положение нижних половин обойм уплотнений, обойм диафрагм и самих диафрагм определяется относительно приспособления для центровки, установленного в ось ротора (рис. 4.12).

Для центровки оптическими приборами (рис. 4.13) на разъеме корпуса турбины устанавливают кронштейн с рамкой для крепления зрительной трубы. В рамку заводят зрительную трубу, а в расточки под уплотнения корпуса турбины - центроискатели с марками, за которыми установлен освещенный экран. Зрительную трубу выверяют по двум центроискателям в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно центров контрольных расточек.

а - оптическая труба: 1 - видоискатель; 2 - винт наведения на резкость; 3,7 - микрометрические винты перемещения визира в вертикальной и горизонтальной плоскостях; 4 - оптическая труба; 5 - зеркальный уровень (с ценой деления 0,01 мм); 6 - кронштейн; б - центроискатель: 1 - мерные штанги; 2 - центроискатель; 3 - измерительная марка; 4 - мерные удлинители штанг

С помощью борштанги или оптической трубы проводится замер положения центруемых деталей относительно оси ротора. При измерении с помощью зрительной трубы в расточку устанавливают центроискатель с маркой и, визируя марку, определяют координату в вертикальной плоскости центра расточки. При центровке с помощью калибрового вала, уложенного на опорные вкладыши, положение обоймы (диафрагмы) определяется при измерении микрометрическим нутромером или мостиком со штихмасом расстояния от вала до расточек в трех направлениях.

Запись полученных замеров представляется в виде, показанном в качестве примера на рис 4.14.

Рис. 4.14. Пример записи замеров положения детали

а - замеренная величина зазоров по щупу; б - приведенная величина зазоров к 0

Для определения по полученным данным положения детали относительно оси валопровода должно быть выполнено приведение замеров к нулю (то есть наименьший по величине замер вычитается из всех остальных).

При определении величины перемещения деталей проточной части диафрагм, обойм диафрагм, обойм уплотнений необходимо вводить поправки на центровку:

-  на коробление цилиндра (определение величины поправки описано в разделе "Ремонт цилиндров");

-  на коробление (эллипсность) внутренних расточек диафрагм, обойм диафрагм, обойм уплотнений;

-  на величину статического прогиба ротора (рис. 4.15) (при центровке по оптической трубе) и разность величин статического прогиба ротора и приспособления, с помощью которого производятся замеры положения детали (в случае применения оптической трубы пользуются заводскими таблицами поправок на центровку).

Рис. 4.15. Эскиз статического прогиба ротора

Для определения статического прогиба борштанги (ротора) можно использовать следующую методику: борштанга берется стропом на "удавку" в центре ее тяжести, рядом со стропом и в местах опор в вертикальной плоскости устанавливаются индикаторы часового типа, борштанга приподнимается краном до отрыва опор. Величина статического прогиба равна половине разности между показаниями индикатора в месте крепления стропа и полусуммой показаний индикаторов в местах установки опор борштанги.

Пример. В процессе замеров определено, что точки расточки детали удалены от приспособления на Л = 0,96; Н = 1,20; П = 1,56. Замеры являются относительными замеренными по щупу (зазор между приспособлением, установленным на борштанге, и расточкой детали).

После приведения замеров к нулю получим Л =0; Н = 0,24; П = 0,60 (см. рис. 4.14,б)

Суммы зазоров в горизонтальной и вертикальной плоскостях равны (так как диаметр описываемой приспособлением окружности - величина постоянная) и, следовательно, верхний зазор равен 0,60-0,24 = 0,36 мм, то есть смещение центра расточки в вертикальной плоскости составляет (0,36-0,24)/2 = 0,06 мм при условии отсутствия эллипса в расточке детали. Таким образом, центр расточки детали относительно оси ротора смещен вправо на 0,30 мм и вверх на 0,06 мм.

Перемещение диафрагмы по горизонтали и вертикали производится в зависимости от конструкции крепления диафрагмы и от положения диафрагмы по отношению к плоскости разъема.

При установке диафрагм на лапках и наличии вертикальной шпонки, перемещение по вертикали производится путем изменения толщины прокладок под лапками нижней половины диафрагмы или опиловкой этих лапок, а перемещение по горизонтали - поворотом диафрагмы вокруг продольной шпонки (рис. 4.16). При необходимости перемещения диафрагмы влево на величину б под правую лапку устанавливается прокладка толщиной б, а под левой лапкой вынимается прокладка толщиной б или производится опиловка на ту же величину; при необходимости перемещения диафрагмы вправо производится установка прокладки под левую лапку и выемка такой же прокладки под правой.

При установке диафрагм на штифтах перемещение диафрагмы по горизонтали и вертикали производится соответствующей опиловкой или заменой установочных штифтов.

Верхние половины диафрагм центруются по установленным нижним половинам с расчетом получения зазоров по лапкам диафрагм и обойм в пределах допусков; при этом должно быть обеспечено правильное прилегание плоскостей разъема обеих половин диафрагм и плотное прилегание по замковым шпонкам и центрирующим штифтам в разъеме нижней половины диафрагмы.

В рассмотренном выше примере для исправления положения детали относительно оси валопровода по полученным замерам необходимо сместить деталь влево на 0,30 мм и опустить деталь на 0,06 мм.

Для перемещения детали в вертикальной плоскости достаточно изменить толщину регулируемых прокладок под лапками подвесок на одинаковую величину 0,06 мм.

Перемещение детали в поперечной плоскости можно выполнить убрав из под левой подвески 0,30 мм и добавив под правую 0,30 мм; при этом перемещение центра расточки детали влево составит 0,30 мм.

б = -а = с.

Перемещение центра расточки детали может быть выполнено также с помощью изменения толщины регулирующей прокладки только под одной из лапок подвески (рис. 4.15). В этом случае толщина прокладки должна быть увеличена (уменьшена) на двойную величину перемещения центра расточки.

б = 2×с; б = -2×а.

В рассматриваемом примере для исправления положения диафрагмы необходимо:

-  убрать из под лапок регулирующие прокладки толщиной по 0,06 мм для перемещения диафрагмы в вертикальной плоскости;

-  из под левой лапки подвески убрать прокладку 0,30 мм, а под правую лапку добавить прокладку 0,30 мм для перемещения центра расточки влево.

В результате проведенного расчета установлено, что для полного исправления положения диафрагмы необходимо под правую лапку добавить прокладку (или наварить) толщиной 0,24 мм, а из под левой лапки диафрагмы убрать прокладку 0,36 мм.

При исправлении положения обойм уплотнений, обойм диафрагм и самих диафрагм в расточках цилиндра следует учитывать, что при этом изменяется и величина теплового зазора в расточке, поэтому после перемещения деталей необходимо проверить наличие теплового зазора в расточке между сопрягаемыми деталями.

После центровки нижних половин обойм уплотнений, обойм диафрагм и самих диафрагм, в соответствии с их новым положением, проводится изменение положения в расточке верхних половин диафрагм. Для определения необходимых изменений в положении верхних половин диафрагм проводится замер выступания (западания) горизонтального разъема нижних половин диафрагм относительно разъема цилиндра (обоймы). Положение верхних половин диафрагм относительно горизонтального разъема изменяется регулировочными прокладками под их подвесками до получения равной величины западания (выступания), противоположной по знаку замеренной в нижней половине и увеличенной на величину теплового зазора в горизонтальном разъеме (для большинства диафрагм величина теплового зазора составляет 0,2 мм).

При этой операции, кроме изменения положения верхней половины диафрагмы по высоте, необходимо обеспечить достаточные по величине тепловые зазоры по стопорным планкам подвесок верхних половин диафрагм и для возможности теплового расширения самих подвесок в колодцах цилиндра (обоймы), а также обеспечить гарантированное западание стопорной планки относительно горизонтального разъема верхней половины для возможности закрытия разъема цилиндра или обоймы.

Для верхних половин диафрагм, поперечное положение которых фиксируется вертикальной шпонкой, расположенной в расточке верхней половины цилиндра, необходимо также выполнить смещение их в поперечной плоскости по замерам тепловых зазоров в расточке или по борштанге (смещением самой шпонки на необходимую величину с помощью наварки и последующей разделки шпоночного паза).