专利名称：汽轮机高中压外缸水压试验方法
技术领域：
本发明专利涉及汽轮机领域，具体是一种汽轮机高中压外缸水压试验方法。
背景技术：
汽轮机在发电运行过程中，其大型部件如高中压外缸承受高温、高压蒸汽。要求其 受力强度得到保证，因此在汽缸精加工后，需要对汽缸本体进行检查，检查其是否存在渗水 或有裂纹，检查合格后再将汽轮机安全投产。对汽缸本体进行检查，通常采用水压试验方 式，使汽缸受力超过工作压力数倍，观察腔室之间是否存在分压的现象，从而检查、判断汽 缸的密封性和安全性能。汽缸内设置有若干个封头堵板，使汽缸内腔构成多个腔室，分别进 行水压试验。该水压试验具有多个压力段，对应各个腔室，因此，各个腔室的压力值不同。为 保证水压试验的安全，因此相邻腔室之间的压差不能超过规程规定值，不然会造成汽缸破 裂等严重后果。常规汽轮机的汽缸体腔室较少，进行水压试验时，其加压/卸压过程控制较 为简单，一般由以下步骤构成
(1)保证各堵板不承受负压的前提下，将各腔室加至试验压力。首先，对高压腔室加压 到其两侧堵板能承受的最大压力值，再依次从高压腔室到低压腔室加压，加压到每个腔室 的试验压力值。加压时腔室间的压差不得大于最大试验压差。最后再将高压腔室的压力加 压至试验压力值。(2)保证各堵板不承受负压前提下，对各腔室进行卸压。对于相互关联腔室不超过三个的常规缸体来讲，采用这种加压/卸压工艺方法整 个工艺步骤简单，操作时凭经验不易出错。但是，如图1所示，是核电汽轮机高中压外缸的结构示意图，由于核电汽轮机的高 中压外缸的缸壁的强度(缸壁厚度)是根据各个压力段的工作压力来设计，因此，将汽缸根 据其压力段分成六个独立腔室，分别对各腔室进行水压试验，相邻腔室的最大压差不得超 过规定值，否则就会造成额定压力较低的腔室的缸壁破裂。由于，核电汽轮机的汽缸的工作 压力较低，其汽缸容积较大、壁厚却设计地较薄。核电汽轮机高中压外缸的腔室内腔直径最 小超过2米，最大内腔直径约4米，腔室承受的最大压力约lOMPa，腔室每加高0. IMPa的压 差，该内腔堵板增加超过50吨的压力，最终稳压后汽缸内腔定位环承受超过3000吨的压 力。因此，采用现有技术方法对该汽缸进行水压试验，瞬间加压值较大，容易造成汽缸壁损 坏，产生较大安全事故。当汽缸的压力段很多时，按照上述方式加压，就可能在相邻腔室之间产生负压差， 例如首先，图1所示的核电汽轮机汽缸的高压腔室位于汽缸的中间部位，相邻腔室之间的 压差较小，且高压腔室两端各有不同顺序的低压腔室。如果采用上述步骤进行水压试验，分 别对高压腔室两端的腔室进行分步加压，在加压过程中，可能出现以下两种情况(1)低压 腔室的压力甚至可能比高压腔室的压力高，产生负压差，使得堵板的密封失效。(2)相邻腔 室之间的压差超过规定值，使得堵板变形，使得密封失效；严重时甚至使得堵板破裂，堵板 破裂产生的冲击力将损伤汽缸。
并且，采用常规加压/卸压工艺方法，如果操作失误，很可能对高中压外缸的缸体 造成毁灭性的破坏，造成较大的安全事故。

发明内容
本发明的目的在于提供一种安全可靠、适用面广的汽轮机高中压外缸水压试验 方法。本发明所采用的技术方案是
一种汽轮机高中压外缸水压试验方法，使用堵板将高中压外缸隔离为若干个腔室，腔 室的数量对应高中压外缸的工作压力段，分别对各腔室进行水压试验，包括加压步骤、稳压 观察步骤和卸压步骤，将各腔室的试验压力值划分为若干个压力段，按高压腔室到低压腔 室的顺序，分段循环加/卸压，使相邻腔室之间的压差为正压差，且该正压差值在规程规定 的范围内。所述分段循环加压，分为以下步骤
(1)依次从高压腔室至低压腔室加压至初始压力值，各腔室的初始压力值由高压腔室 至低压腔室递减，相邻腔室压差小于所在堵板设计的最大承受压力；
(2)依次从高压腔室至低压腔室一次循环加压，一次循环加压增量值等于相邻低压腔 室的初始压力值，最低压腔室一次循环加压增量值小于次低压腔室的一次循环加压增量 值；
(3)依次从高压腔室至低压腔室二次循环加压，二次循环加压增量值等于相邻低压腔 室一次循环加压后的压力值，最低压腔室二次循环加压增量值小于次低压腔室二次循环加 压增量值；
(4)如此循环至所有腔室压力大小等于规程规定的试验压力值。所述分段循环卸压，分为以下步骤
(1)依次从高压腔室至低压腔室一次卸压，一次卸压减量值等于相邻低压腔室的初始 压力值，最低压腔室一次卸压减量值小于其初始压力值；
(2)依次从高压腔室至低压腔室二次循环卸压，二次循环卸压减量值等于相邻低压腔 室一次卸压后的压力值，最低压腔室二次循环卸压减量值小于其一次卸压减量值；
(3)如此循环至所有腔室压力大小等于OMPa。本发明所产生的有益效果是
采用该工艺方法，解决了汽轮机高中压外缸多腔室水压试验加压/卸压过程控制的难 题，对较多腔室的水压试验具有很好的推广价值。大大提高了多腔室汽缸水压试验过程中 的可靠性，杜绝相邻腔室出现负压差，同时限制正压差的具体数值不超过规程规定的试验 压差，避免了堵板的变形损坏和汽缸破裂的安全事故。特别适用于核电多腔室高中压外缸 水压试验过程中的加压/卸压，同样也适用于火电、燃机多腔室水压试验过程中加压/卸压 的工艺方法。


图1是核电汽轮机高中压外缸的结构示意图； 图2是本发明水压试验各腔室的压力曲线图。
具体实施例方式本发明是一种汽轮机高中压外缸水压试验方法，如图1所示，是核电汽轮机的高 中压外缸的结构示意图。核电汽轮机的高中压外缸具有6个相互关联的腔室，从高压腔到 低压腔分别为D腔室、C腔室是、B腔室、A腔室、E腔室和F腔室。其中，D腔室所能承受的 最大压力是dMPa，C腔室所能承受的最大压力是cMPa，B腔室所能承受的最大压力是bMPa， A腔室所能承受的最大压力是aMPa，E腔室所能承受的最大压力是eMPa，F腔室所能承受的 最大压力是fMPa。即各个腔室的最终稳压压力dMPa > cMPa > bMPa > aMPa > eMPa > fMPa。由于D腔室两端连接有低压腔，因此其加压和卸压的过程控制十分复杂，下面以此结 构形式的汽轮机高中压外缸来说明本发明的过程控制方法
汽轮机水压试验将所有腔室内压加高到最大压力，再对其进行降压至OMPa，本发明的 水压试验采用分段循环加/卸压法，即将各腔室的试验压力值划分为若干个压力段，由高 压腔室到低压腔室作逐段循环加/卸压，使相邻的腔室之间在每一个循环周期内都具有压 差。相邻的腔室之间的压差是从高压端至低压端的正压，即内腔每个堵板承受正压，每个腔 室堵板承受的压差需小于试验压差(最终压差的x%< 100%)。循环加压方式，分为以下步骤，以此说明加压过程中每一步压力数据的计算方 法
第一阶段，首先将各个腔室建立起压差，依次从高压腔室往低压腔室加压至初始压力 值。初始压力值小于该腔室堵板承受的最大压差，最低压腔室的初始压力值小于次低压腔 室的初始压力值。具体的是
(1)对D 腔室加压I (D) = (d-c) X x% ；
(2)对C 腔室加压=I(C) = (c-b) Xx% ；
(3)对B 腔室加压I (B) = (b-a) Xx% ；
(4)对A 腔室加压=I(A) = ((b-a) Xx%) Xx%(注I (A) ( aMPa)；
(5)对E 腔室加压I (E) =(e-f) Xx% ；
(6)对F 腔室加压=I(F) = ((e-f) Xx%) Xx%)(注I (F) ( fMPa)。注第一阶段加压后D腔室压力是I (D)，C腔室压力是I (C)，B腔室压力是I (B)， A腔室压力是I (A)，E腔室压力是I (E)，F腔室压力是I (F)。第二阶段依次从高压腔室往低压腔室加压至一次循环加压值，加压值的大小等 于相邻的低压腔的初始压力值，最低压腔室的一次循环加压值小于次低压腔室的一次循环 加压值。具体的是
(1)对D 腔室加压II (D) =I (D) +1 (C) = ( d-c) Xx%+ (c-b) Xx% = (d_b) Xx% ；
(2)对C 腔室加压=II(C) =I (C) +1 (B) = (c-b) Xχ+ (b-a) Xχ% = (c_a) Xχ% ；
(3)对B 腔室力卩压ΙΙ(Β) = I (B)+I(A) = (b-a) Xx%+((b-a) Xx%) Xx% = (b-a) X (l+x%)；
(4)对A 腔室力卩压II(A) = (I (B)+I(A)) Xx% = (b-a) X (l+x%) Xx% (注 II(A) ^ aMPa)；
(5)对E 腔室力卩压II(E) = I (E)+I(F) = (e-f) Xx%+ ((e-f) Xx%) Xx%)= (e-f) X (l+x%)；(6)对F腔室力卩压II(F) = (I (E)+I(F)) Xx % = (e-f) X (l+x%) Xx% (注 II(F) ^ fMPa。注第二阶段加压后D腔室压力是II⑶，C腔室压力是II (C)，B腔室压力是 II(B)jA腔室压力是II (A)，E腔室压力是II (E)，F腔室压力是II(F)0第三阶段按照第二阶段的方法，依次从高压腔室往低压腔室加压至二次循环加 压值，加压值的大小等于相邻的低压腔的一次循环压力值，最低压腔室的二次循环加压值 小于次低压腔室的二次循环加压值；
如此循环，至所有腔室的压力大小等于其所能承受的最大压力值。循环卸压方式，分为以下步骤，以此说明卸压过程中每一步压力数据的计算方 法
第一阶段依次从高压腔室往低压腔室卸压至一次循环卸压值，一次循环卸压值的大 小等于相邻的低压腔的初始压力值，最低压的腔室的一次循环卸压值小于其初始压力值。 各腔室卸压前的初始压力值大小为D腔室的初始压力值是dMPa，C腔室的初始压力值是 cMPa, B腔室的初始压力值是bMPa，A腔室的初始压力值是aMPa，E腔室的初始压力值是 eMPa, F 腔室的初始压力值是 fMPa。其中dMPa > cMPa > bMPa > aMPa > eMPa > fMPa。 具体的是
I' (D) = cMPa ； I' (C) = bMPa ； I' (B) = aMPa ；
I' (A) < aMPa (注Γ (B)-I' (A)彡(bMPa-aMPa)； I' (E) = fMPa ； I' (F) < fMPa (注Γ (E)-I'注第一阶段卸压后D腔室压力是I ‘ V (B)，A腔室压力是I' (A)，E腔室压力是I第二阶段依次从高压腔室往低压腔室加压至二次循环压力值，二次循环压力值 等于相邻的低压腔的一次循环卸压值，最低压腔室的二次循环卸压值小于其一次循环加压 值。具体的是
(1)对D腔室卸压
(2)对C腔室卸压
(3)对B腔室卸压
(4)对A腔室卸压
(5)对E腔室卸压
(6)对F腔室卸压
(F)彡 eMPa-fMPa)。 (D)，C腔室压力是I' (C)，B腔室压力是 (E)，F腔室压力是I' (F)0
(1)对D腔室卸压II'(D)=]‘(C)=bMPa ；(2)对C腔室卸压II'(C) = I'(B)=aMPa ；(3)对B腔室卸压II'(B) = I'(A)< aMPa ；(4)对A腔室卸压II'(A) < I'(A)(注ΙΓ(B)-II'(A) ( bMPa-aMPa)(5)对E腔室卸压II'(E) = I'(F)< fMPa ；(6)对F腔室卸压II'(F) < I'(F)(注ΙΓ(E)-II'(F)彡 eMPa-fMPa)注第二阶段卸压后D腔室压力是II' (D)，C腔室压力是II' (C)，B腔室压力 是ΙΓ⑶，A腔室压力是II' (A)，E腔室压力是II' (E)，F腔室压力是II' (F)。......
如此循环，至所有腔室的压力大小等于OMPa。所述加压和卸压过程中，腔室堵板受到从高压端至低压端的正压。
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为了便于在水压试验过程中控制好加压/卸压过程，根据上述循环加压和循环卸 压的过程控制步骤，统计并汇总出加压/卸压过程中各阶段各腔室的压力值表格，该表格 直观清晰地显示了加压/卸压过程中每一步的压力数据，如表1所示 表1 汽缸水压试验加压/卸压表格
权利要求
1.一种汽轮机高中压外缸水压试验方法，使用堵板将高中压外缸隔离为若干个腔室， 腔室的数量对应高中压外缸的工作压力段，分别对各腔室进行水压试验，包括加压步骤、稳 压观察步骤和卸压步骤，其特征在于将各腔室的试验压力值划分为若干个压力段，按高压 腔室到低压腔室的顺序，分段循环加/卸压，使相邻腔室之间的压差为正压差，且该正压差 值在规程规定的范围内。
2.根据权利要求1所述的汽轮机高中压外缸水压试验方法，其特征在于所述分段循 环加压，分为以下步骤(1)依次从高压腔室至低压腔室加压至初始压力值，各腔室的初始压力值由高压腔室 至低压腔室递减，相邻腔室压差小于所在堵板设计的最大承受压力；(2)依次从高压腔室至低压腔室一次循环加压，一次循环加压增量值等于相邻低压腔 室的初始压力值，最低压腔室一次循环加压增量值小于次低压腔室的一次循环加压增量 值；(3)依次从高压腔室至低压腔室二次循环加压，二次循环加压增量值等于相邻低压腔 室一次循环加压后的压力值，最低压腔室二次循环加压增量值小于次低压腔室二次循环加 压增量值；(4)如此循环至所有腔室压力大小等于规程规定的试验压力值。
3.根据权利要求1所述的汽轮机高中压外缸水压试验方法，其特征在于所述分段循 环卸压，分为以下步骤(1)依次从高压腔室至低压腔室一次卸压，一次卸压减量值等于相邻低压腔室的初始 压力值，最低压腔室一次卸压减量值小于其初始压力值；(2)依次从高压腔室至低压腔室二次循环卸压，二次循环卸压减量值等于相邻低压腔 室一次卸压后的压力值，最低压腔室二次循环卸压减量值小于其一次卸压减量值；(3)如此循环至所有腔室压力大小等于OMPa。
全文摘要
本发明提供了一种汽轮机高中压外缸水压试验方法，使用堵板将高中压外缸隔离为若干个腔室，腔室的数量对应高中压外缸的工作压力段，分别对各腔室进行水压试验，包括加压步骤、稳压观察步骤和卸压步骤，将各腔室的试验压力值划分为若干个压力段，按高压腔室到低压腔室的顺序，分段循环加/卸压，使相邻腔室之间的压差为正压差，且该正压差值在规程规定的范围内。本发明解决了汽轮机高中压外缸多腔室水压试验加压/卸压过程控制的难题，具有很好的推广价值。大大提高了多腔室汽缸水压试验过程中的可靠性，杜绝相邻腔室出现负压差，同时限制正压差的具体数值不超过规程规定的试验压差，避免了堵板的变形损坏和汽缸破裂的安全事故。
文档编号G01M15/00GK102128718SQ20101060938
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者刘光耀, 刘志, 刘祥, 巩丽, 罗映亮, 许静, 邹伟文, 陈仲明 申请人:东方电气集团东方汽轮机有限公司