0 引言

凝汽器改造过程中，由于存在凝汽器整体质量变化的情况，弹簧弹力抵消凝汽器净重力之后，还会有额外的的弹力作用到排汽缸，可能影响机组安全运行。为保证凝汽器质量减轻后下部弹簧对上部汽轮机轴系的反作用力保持不变，通过合理的理论计算，减少弹簧下部垫铁高度，减少弹簧力向上的作用，保证对汽轮机轴系不产生影响。

1 设备概况

1.1技术规范^[1]

型号: 800КЦС-8型

传热面积:41200m2

换热管内/外径:26/28mm

换热管材料:含镍30%的铜镍合金

换热管长度:12000mm

换热管数量:39232根

冷却水流程:1

冷却水通道:2

凝汽器冷却水设计温度:16.4℃

凝汽器一级压力:0.00357 Mpa

凝汽器二级压力:0.00454 Mpa

凝汽器冷却水量:80000m3/h

进入凝汽器的蒸汽量:1426.8t/h

凝汽器重量(无水):900t

凝汽器重量(水空间充水):1400t

凝汽器进行水压试验时,蒸汽空间的水重:1650t

1.2凝汽器为纵向布置、双背压、两级串联凝汽器，该凝汽器主要由冷却水进口水室、中间水室、出口水室、凝结水室（2个）组成（见图9-3-1）.凝汽器壳体为碳钢的焊接结构，换热管为Ф28×1×12000的含镍30%的铜镍合金管。该凝汽器的冷却水为双通道，可单侧运行，即该凝汽器允许降负荷半面运行。

1.3高、低压凝汽器与汽轮机低压排汽缸各有3个接口，其中2个为刚性连接，1个为弹性连接，凝汽器底部为弹簧组支撑。这种结构下，弹性连接部分的膨胀节的变形量会受限于刚性连接部分，整体应按刚性连接考虑。原机组安装时也是按刚性连接设计的，即“安装时弹簧组承受凝汽器无水净重^[2]”。

2 凝汽器坐装在弹簧组上的受力分析

按照机组初始安装时的技术要求，保证安装时支撑弹簧只承受凝汽器无水净重。具体调整方案为，按理论计算的数值，加工好弹簧底部垫铁，更换原有垫铁。实际施工时，以凝汽器底板为基准面，按保持此基准面标高不变的原则，调整底部垫铁的高度。

图 2-1 凝汽器坐装在弹簧组上的受力分析

（1）安装时，凝汽器无水净重由弹簧组承受，弹簧组产生压缩变形量ΔL，凝汽器净重力Fm与弹簧弹力Fm’抵消。

（2）机组运行时，循环水和凝结水总重力Fa由排汽缸承受，通过汽缸支架传递到基础上。

（3）机组运行时，热膨胀产生的变形量ΔLt由弹簧组吸收，弹簧组受到压缩力Fx，同时对排汽缸有一个大小相等方向相反的反力Fx’。

（4）一般应使反力Fx’小于循环水和凝结水总重力Fa，保证合力向下。

（5）机组长时间连续运行时，循环水和凝结水总重力Fa应为弹簧组反力Fx’的2~3倍。

改造后凝汽器采用钛管，导致凝汽器净重减轻240t，如果不进行调整，即弹簧组安装变形量ΔL不变，弹簧弹力Fm’抵消凝汽器净重力之后，还会有额外的240t向上的弹力给排汽缸，可能影响机组安全运行。

3 弹簧调整方案

凝汽器改造后安装状态下，要使弹簧组只承受凝汽器无水净重，相对改造前，弹簧高度应适当伸长以减小240t弹力。

按本机组的结构，调整方式为更换弹簧底部垫铁。

4 弹簧调整计算

要计算弹簧调整量，需要重量变化值、弹簧总数量、弹簧刚度。

4.1 凝汽器重量变化

改造后凝汽器重量减轻240t。

4.2 弹簧总数量

共8组弹簧，每组20个弹簧，总计160个弹簧。

4.3 弹簧刚度计算

（1）计算标准^[3]

GB/T 23935-2009 圆柱螺旋弹簧设计计算。

（2）计算表

表4.3-1 弹簧刚度计算表

4.4 弹簧调整量计算

表4.4-1 弹簧调整量计算表

计算出的垫铁调整量为6.7mm，原凝汽器弹簧底部垫铁高度为80mm，更换后的垫铁高度为73.3mm。

5 运行状态凝汽器受力核算

凝汽器改造并不影响热膨胀大小，运行时循坏水重量少量增加且是有利的，核算的目的是评估安全性。

表5-1运行状态凝汽器受力核算

按60℃（20kPa）核算凝汽器运行状态的受力情况，此时循环水及凝结水总重力Fa为弹簧反力Fx’的2.1倍，保证对汽缸的力是向下的。

6 弹簧调整实施及数据分析

对凝汽器改造前后无水状态以及正常运行状态下的弹簧长度进行测量，并对弹簧调整数据进行分析。

（1）取每组弹簧平均值数据如表6-1，

（2）弹簧长度测量对比图如图6-1：

从图表中可以得出：

（1）改造前后停机无水状态的弹簧长度存在相对变化，每个弹簧支撑点的变化趋势与变化程度基本相同，最大变化量为E点9mm，最小变化量为C点6.75mm，平均8.03mm。

（2）改造前后运行状态的弹簧长度存在相对变化，每个弹簧支撑点的变化趋势与变化程度程度基本相同，最大变化量为B点6.25mm，最小变化量为C点和G点4.5mm，平均5.31mm。

（3）总体上无水状态弹簧长度变化相对运行状态弹簧长度变化要偏大一些，改造前后无水状态和运行状态的综合变化量为6.67mm。

9 结论

本工程通过计算，得到实际垫铁调整量为6.7mm，通过调整垫铁厚度，保持凝汽器底面基准标高不变。原凝汽器弹簧底部垫铁高度为80mm，更换后的垫铁高度为73.3mm。汽轮机找中心过程未受到下部凝汽器改造过程影响，机组启动后轴系震动数据正常，说明凝汽器改造本身未对汽轮机轴系造成影响。通过前后测量数据对比，按照此种方法计算所得数据基本符合实际测量数据，通过本工程的计算及实际应用，验证了此种方案调整弹簧支撑的可行性，同时也简化了施工流程，一次调整成功，对今后相似工程实施提供了借鉴参考的经验及依据。

附1：主机凝汽器支撑弹簧布置图

参考文献：

[1] 绥电汽机设备检修规程 内部资料

[2] 原凝汽器支撑弹簧设计安装要求规定。

[3] GB/T 23935-2009圆柱螺旋弹簧设计计算。

作者简介：

[1] 肖军（1988年），男，国能（绥中）发电有限责任公司维护部 ，工程师，从事火力发电厂汽机检修方面的科研工作，联系电话：13591985061，邮箱：16061879@ceic.com。