浅析150MW机组高中压内缸变形修正
浅析150MW机组高中压内缸变形修正
尚海萍
（盐城发电有限公司安全技术部 江苏盐城 224000）
【摘要】汽轮机的汽缸是用来固定通流部分和形成封闭汽室的
一个静止部件。由于过厚的汽缸壁会产生过大的热应力，大容量机
组均采用多层汽缸结构。盐城发电有限公司的#11 机组是哈尔滨汽
轮机有限责任公司生产制造的150MW 凝汽式汽轮机，于2005 年建
成投产，高中压缸采用内外双层缸结构。在2012 年的大修中，发
现机组高中压内缸变形量较大，严重影响了机组效率。本文就以此
机组为例，简要的分析150MW 机组高中压内缸变形的原因及修正方
法，希望对同类型的机组有借鉴作用。
【关键词】双层缸；变形；水平结合面；车削；研磨
汽缸是汽轮机的外壳，是汽轮机中重量大，形状和受力状态复
杂的一个部件。它的作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开，以形
成蒸汽热能转换为机械能的封闭汽室，并在其内部支承固定喷觜组、
隔板套、隔板、汽封等静止部件，其外部连接有进汽、排汽、回热
抽汽及疏水等管道，所以汽缸承受工作时汽缸内外压力、蒸汽流出
静叶时对静止部分的反作用力和各种连接管道热状态时对汽缸的作
用力，同时还承受各零件的自重和管道的安装拉力，以及沿汽缸轴
向、径向温度温度分布不均而引起的热应力。特别是在快速启动、
停机和工况变化时，将引起很大的温度变化，会在汽缸和法兰中产
生很大的热应力和热变形。
盐城发电有限公司#11 机组是哈尔滨汽轮机厂生产的超高压机
组，型号为：C135/N150-13.24/535/535/0.981，是热电联供机组。
一、#11 汽轮机汽轮机结构介绍
#11 机汽轮机为超高压、高温机组，高中压缸中，蒸汽的参数
较高，所以采用双层缸结构，这样可以将原单层缸承受的巨大蒸汽
压力分摊给内外两缸，减少了每层缸内、外壁的压力差和温度差，
汽缸壁和法兰可以相应减薄，同时，汽缸水平分面采用窄法兰，螺
栓靠近缸壁中心线，使法兰厚度志缸壁厚度差别减小，在机组启停
及变工况时，其热应力也相应减小，有利于缩短启动时间和快速提
高负荷的适应性。内缸主要承受高温及部分蒸汽压力作用，且其尺
寸较小，内缸外侧是高压缸排汽压力，压差小，故可做得较薄，所
耗用的贵重热金属材料相对减少。而外缸的内外压差比单层汽缸时
压差又降低了许多，因此，减少了外缸结合面漏汽的可能性，外缸
结合面的严密性能够得到保障。
二、#11 汽轮机高中压内缸变形状况
#11 汽轮机在2012 年的机组大修中，发现该机组高中压内缸
变形量较大，以下是高中压内缸水平结合面的修前间隙值（黑色）
及扬度（红色）：
间隙值单位：mm；扬度单位：mm/m
汽缸水平结合面检修标准：多缸汽轮机高压内外缸结合面间隙，
在不加涂料均匀压紧1/3 螺栓时检查0.03mm 塞尺在汽缸内、外侧
结合面不得塞入
从上图可以看到，结合面间隙值最大达到了3mm，为内胀口，
严重超过了标准值（＜ 0.05mm）。为了进一步了解内缸变形情况，
对缸中各道隔板槽道直径进行了详细测量。测量数据如下：表一：
隔板
级数
隔板直径
槽道修前直径
（水平/垂直）
隔板
级数
隔板直径
槽道修前直径
（水平/垂直）
2 前φ1056.5 1059.26/1065.93 6 前φ1088.3 1091.16/1097
中φ1100 1102.07/1108.86 中φ1132 1133.57/1139.32
后φ1057 1059.31/1066.17 后φ1088 1091.38/1096.81
3 前φ1064 1066.31/1073.41 7 前φ1225.5 1226.57/1231.51
中φ1108 1108.14/1115.04 中φ1269.5 1268.67/1273.92
后φ1063 1066.32/1073.11 后φ1226.5 1226.47/1231.32
4 前φ1069.5 1072.73/1079.53 8 前φ1246.5 1247.77/1252.6
中φ1114 1114.69/1121.17 中φ1290 1289.17/1294.92
后φ1069 1072.78/1079.05 后φ1246 1247.79/1252.31
5 前φ1079 1081.90/1088.24 9 前φ1253 1256.03/1261.52
中φ1123 1124.25/1130.36 中φ1297.2 1297.89/1303.99
后φ1079 1081.93/1087.68 后φ1253 1255.88/1261.70
从表一中可以看出，变形后的内缸槽道直径中，仅有个别几道
槽道水平直径不符合隔板膨胀要求，且数值相差不大。
三、#11 汽轮机高中压内缸变形原因分析
汽缸变形导致结合面产生间隙，汽缸结合面有间隙，既不安全
又不经济。而汽缸变形的主原因有：
1、汽缸是铸件，大型铸件要经过时效处理，如果时效时间短，
汽缸在铸造过程中产生的内应力未全部消除，已加工好的汽缸在运
行中会继续变形。
2、汽缸在机械加工的过程中或经修整补焊后所产生的应力，
没有充分进行回火处理加以消除，致使汽缸尚存较大的残余应力，
在运行中产生永久充形。
3、在安装或检修过程中，汽缸隔板套及汽封套的膨胀间隙不
合适，运行合产生强大原膨力使汽缸变形。
4、运行原因造成汽缸法兰变形。汽轮机运行过程中如果受到
快速加热（启动过程中汽缸内壁加热）、急剧冷却（停机降温过快，
汽缸内壁受冷）或水冲击及冷汽进缸、汽轮机满水等各种恶劣工况，
使热应力值大于材料的屈服强度，使汽缸变形，水平法兰结合面上
出现间隙。
四、#11 汽轮机高中压内缸变形修正方案
1、对高中压内缸上下结合面进行车削处理。（用大型立式车床
车削）
加工方法：首先以内缸四个挂耳处为基准点，进行架百分表找
平。并用百分表找出缸面最低点与基准点之间的高度差（上缸为
1.41mm，下缸为1.43mm），根据高度差我们定出车削量，上下缸
均1.50mm，并分3 次进刀对缸面进行车削，以保证完工后的平整度。
2、对高中压内缸进行上下缸合缸，进行手工研磨。
加工方法：首先对高中压内上缸进行红丹粉着色，再与下缸体
合缸，进行对磨，找出缸面高点进行手工打磨，直至上下缸面接触
面达到95％以上，并用塞尺量出各处间隙小于0.05mm。
3、人工对隔板槽道进行打磨处理，使隔板膨胀间隙符合要求。
加工方法：对不符合要求的隔板槽道进行红丹粉着色打磨，直
至隔板膨胀间隙符合要求。
五、变形修正后产生的效益（转下页）
（接上页）高中压内缸结合面修前间隙严重超标，最大间隙更
是达到了3mm，使一部分蒸汽未做功直接排至高中压内外缸之间
或直接排入下一级，热量损耗极大。而通过对高中压内缸的变形修
正，彻底的解决了这一重大缺陷，大大的提高了机组运行的安全效
益与经济效益。
六、结论
汽缸是汽轮机设备的重要组成部分，而高中压内缸所形成的封
闭空间内，蒸汽参数较高，做功能力较强，因此高中压内缸结合面
是否严密对机组的安全经济运行有着举足轻重的作用。此次，对盐
城发电有限公司#11 汽轮机高中压内缸变形的成功修正，同时对电
力行业中其他同类型机组相似问题的解决也有着很好的借鉴作用。
当然，由于在一些方面认识仍然有所缺陷，所以在今后工作中一定
会继续努力。
参考文献
[1] 山西省电力工业局编 ，汽轮机设备检修技术， 水利电力
出版社，1985
[2] 孙奉仲主编， 大型汽轮机运行 ，中国电力出版社，2005
[3]《C135/N150MW 汽轮机说明书》，2005
[4] 靳智平主编 ，电厂汽轮机原理及系统 ，中国电力出版社，
2005
[5]《汽轮机设备检修》高级工，中国电力出版社
尚海萍
（盐城发电有限公司安全技术部 江苏盐城 224000）
【摘要】汽轮机的汽缸是用来固定通流部分和形成封闭汽室的
一个静止部件。由于过厚的汽缸壁会产生过大的热应力，大容量机
组均采用多层汽缸结构。盐城发电有限公司的#11 机组是哈尔滨汽
轮机有限责任公司生产制造的150MW 凝汽式汽轮机，于2005 年建
成投产，高中压缸采用内外双层缸结构。在2012 年的大修中，发
现机组高中压内缸变形量较大，严重影响了机组效率。本文就以此
机组为例，简要的分析150MW 机组高中压内缸变形的原因及修正方
法，希望对同类型的机组有借鉴作用。
【关键词】双层缸；变形；水平结合面；车削；研磨
汽缸是汽轮机的外壳，是汽轮机中重量大，形状和受力状态复
杂的一个部件。它的作用是将汽轮机的通流部分与大气隔开，以形
成蒸汽热能转换为机械能的封闭汽室，并在其内部支承固定喷觜组、
隔板套、隔板、汽封等静止部件，其外部连接有进汽、排汽、回热
抽汽及疏水等管道，所以汽缸承受工作时汽缸内外压力、蒸汽流出
静叶时对静止部分的反作用力和各种连接管道热状态时对汽缸的作
用力，同时还承受各零件的自重和管道的安装拉力，以及沿汽缸轴
向、径向温度温度分布不均而引起的热应力。特别是在快速启动、
停机和工况变化时，将引起很大的温度变化，会在汽缸和法兰中产
生很大的热应力和热变形。
盐城发电有限公司#11 机组是哈尔滨汽轮机厂生产的超高压机
组，型号为：C135/N150-13.24/535/535/0.981，是热电联供机组。
一、#11 汽轮机汽轮机结构介绍
#11 机汽轮机为超高压、高温机组，高中压缸中，蒸汽的参数
较高，所以采用双层缸结构，这样可以将原单层缸承受的巨大蒸汽
压力分摊给内外两缸，减少了每层缸内、外壁的压力差和温度差，
汽缸壁和法兰可以相应减薄，同时，汽缸水平分面采用窄法兰，螺
栓靠近缸壁中心线，使法兰厚度志缸壁厚度差别减小，在机组启停
及变工况时，其热应力也相应减小，有利于缩短启动时间和快速提
高负荷的适应性。内缸主要承受高温及部分蒸汽压力作用，且其尺
寸较小，内缸外侧是高压缸排汽压力，压差小，故可做得较薄，所
耗用的贵重热金属材料相对减少。而外缸的内外压差比单层汽缸时
压差又降低了许多，因此，减少了外缸结合面漏汽的可能性，外缸
结合面的严密性能够得到保障。
二、#11 汽轮机高中压内缸变形状况
#11 汽轮机在2012 年的机组大修中，发现该机组高中压内缸
变形量较大，以下是高中压内缸水平结合面的修前间隙值（黑色）
及扬度（红色）：
间隙值单位：mm；扬度单位：mm/m
汽缸水平结合面检修标准：多缸汽轮机高压内外缸结合面间隙，
在不加涂料均匀压紧1/3 螺栓时检查0.03mm 塞尺在汽缸内、外侧
结合面不得塞入
从上图可以看到，结合面间隙值最大达到了3mm，为内胀口，
严重超过了标准值（＜ 0.05mm）。为了进一步了解内缸变形情况，
对缸中各道隔板槽道直径进行了详细测量。测量数据如下：表一：
隔板
级数
隔板直径
槽道修前直径
（水平/垂直）
隔板
级数
隔板直径
槽道修前直径
（水平/垂直）
2 前φ1056.5 1059.26/1065.93 6 前φ1088.3 1091.16/1097
中φ1100 1102.07/1108.86 中φ1132 1133.57/1139.32
后φ1057 1059.31/1066.17 后φ1088 1091.38/1096.81
3 前φ1064 1066.31/1073.41 7 前φ1225.5 1226.57/1231.51
中φ1108 1108.14/1115.04 中φ1269.5 1268.67/1273.92
后φ1063 1066.32/1073.11 后φ1226.5 1226.47/1231.32
4 前φ1069.5 1072.73/1079.53 8 前φ1246.5 1247.77/1252.6
中φ1114 1114.69/1121.17 中φ1290 1289.17/1294.92
后φ1069 1072.78/1079.05 后φ1246 1247.79/1252.31
5 前φ1079 1081.90/1088.24 9 前φ1253 1256.03/1261.52
中φ1123 1124.25/1130.36 中φ1297.2 1297.89/1303.99
后φ1079 1081.93/1087.68 后φ1253 1255.88/1261.70
从表一中可以看出，变形后的内缸槽道直径中，仅有个别几道
槽道水平直径不符合隔板膨胀要求，且数值相差不大。
三、#11 汽轮机高中压内缸变形原因分析
汽缸变形导致结合面产生间隙，汽缸结合面有间隙，既不安全
又不经济。而汽缸变形的主原因有：
1、汽缸是铸件，大型铸件要经过时效处理，如果时效时间短，
汽缸在铸造过程中产生的内应力未全部消除，已加工好的汽缸在运
行中会继续变形。
2、汽缸在机械加工的过程中或经修整补焊后所产生的应力，
没有充分进行回火处理加以消除，致使汽缸尚存较大的残余应力，
在运行中产生永久充形。
3、在安装或检修过程中，汽缸隔板套及汽封套的膨胀间隙不
合适，运行合产生强大原膨力使汽缸变形。
4、运行原因造成汽缸法兰变形。汽轮机运行过程中如果受到
快速加热（启动过程中汽缸内壁加热）、急剧冷却（停机降温过快，
汽缸内壁受冷）或水冲击及冷汽进缸、汽轮机满水等各种恶劣工况，
使热应力值大于材料的屈服强度，使汽缸变形，水平法兰结合面上
出现间隙。
四、#11 汽轮机高中压内缸变形修正方案
1、对高中压内缸上下结合面进行车削处理。（用大型立式车床
车削）
加工方法：首先以内缸四个挂耳处为基准点，进行架百分表找
平。并用百分表找出缸面最低点与基准点之间的高度差（上缸为
1.41mm，下缸为1.43mm），根据高度差我们定出车削量，上下缸
均1.50mm，并分3 次进刀对缸面进行车削，以保证完工后的平整度。
2、对高中压内缸进行上下缸合缸，进行手工研磨。
加工方法：首先对高中压内上缸进行红丹粉着色，再与下缸体
合缸，进行对磨，找出缸面高点进行手工打磨，直至上下缸面接触
面达到95％以上，并用塞尺量出各处间隙小于0.05mm。
3、人工对隔板槽道进行打磨处理，使隔板膨胀间隙符合要求。
加工方法：对不符合要求的隔板槽道进行红丹粉着色打磨，直
至隔板膨胀间隙符合要求。
五、变形修正后产生的效益（转下页）
（接上页）高中压内缸结合面修前间隙严重超标，最大间隙更
是达到了3mm，使一部分蒸汽未做功直接排至高中压内外缸之间
或直接排入下一级，热量损耗极大。而通过对高中压内缸的变形修
正，彻底的解决了这一重大缺陷，大大的提高了机组运行的安全效
益与经济效益。
六、结论
汽缸是汽轮机设备的重要组成部分，而高中压内缸所形成的封
闭空间内，蒸汽参数较高，做功能力较强，因此高中压内缸结合面
是否严密对机组的安全经济运行有着举足轻重的作用。此次，对盐
城发电有限公司#11 汽轮机高中压内缸变形的成功修正，同时对电
力行业中其他同类型机组相似问题的解决也有着很好的借鉴作用。
当然，由于在一些方面认识仍然有所缺陷，所以在今后工作中一定
会继续努力。
参考文献
[1] 山西省电力工业局编 ，汽轮机设备检修技术， 水利电力
出版社，1985
[2] 孙奉仲主编， 大型汽轮机运行 ，中国电力出版社，2005
[3]《C135/N150MW 汽轮机说明书》，2005
[4] 靳智平主编 ，电厂汽轮机原理及系统 ，中国电力出版社，
2005
[5]《汽轮机设备检修》高级工，中国电力出版社
