高中壓缸膨脹不暢、轉子死點前移
　　國產300 MW汽輪機高中壓缸支承方式為中分面上貓爪支承。正常狀態下，下汽缸通過汽缸法蘭螺栓吊在上汽缸上，汽輪機高中壓內外缸及缸內隔板和轉子等部件的所有質量均由1、2、3號軸承箱承擔。另外，高中壓靜止部分以中低壓缸間的軸承箱死點為中心向前膨脹最大行程達32 mm，因此，1、2號軸承箱負荷重，軸向位移大，而上半貓爪支承造成支承高度和推拉機構較高，推力矩偏大，不利于膨脹。
　　汽輪機滑銷系統由臺板、軸承箱壓板、縱向鍵、滑塊組成，工作時向臺板上米字形凹槽中注入高溫潤滑脂進行潤滑，以減少滑動摩擦系數，由于滑銷系統制造材料硬度不大，潤滑材料可靠性低，構成了膨脹滯止，對機組的安全生產構成了危脅。
　　汽輪機軸承箱剛性差的底板、端板、側板的厚度無法抵御汽缸膨脹時產生的軸向推力，使1、2、3號軸承箱拱起，高中壓轉子中心偏移，死點前移，造成瓦溫升高而軸瓦損壞，嚴重危脅著汽輪機的安全運行，降低了機組壽命和效益。

改進汽缸支承方式，徹底根制膨脹不暢
　　改進高中壓缸的支承方式，對汽輪機高中壓靜轉子進行了更換。由上缸支承改為下缸支承，改造后的高壓缸為雙層缸，內下缸通過法蘭螺栓吊在內上缸上，內上缸通過上部4個貓爪搭在外缸上；外下缸為貓爪中分面支承，通過外下缸中分面前后兩端、左右兩側伸出的４個元寶形貓爪搭在軸承箱上，外上缸對正法蘭螺栓孔落在外下缸上。在高壓內缸外壁第4級處設置隔熱環將內外缸夾層空間分為2個區域，既可降低內缸外壁溫差，又可以提高外缸溫度，有利于汽缸膨脹。中壓缸亦采用中分面下貓爪支承且全部采用隔板套結構。總之，高中壓缸所采用的中分面下貓爪支承方式降低了支承高度。另外，在1號軸承箱與高壓缸之間使用了H型定中心梁推拉機構，高壓外缸、中壓外缸與2號軸承箱之間的推拉力靠汽缸貓爪橫鍵和縱鍵之間的推拉桿來傳遞，并降低高中壓缸推拉機構的高度，減小了推力矩。
　　滑銷系統無論從材質還是潤滑方式上都有了質的突破，改造后的軸承箱滑動面采用自潤滑滑塊與不銹鋼滑塊配合成滑動副，下滑塊為DEVA自潤滑滑塊，滑塊用螺釘固定在基架上，上滑塊為不銹鋼，用螺釘固定在軸承箱底部，減少了滑動摩擦系數。另外，高壓外缸前貓爪、中壓缸前后貓爪下的橫鍵兩側裝有自潤滑墊片，使汽缸能向兩側自由膨脹，增強了高中壓缸膨脹的可靠性。
　　針對軸承箱剛性差的問題，更換后的軸承箱同時增加了底板、端板、側板的厚度，底板采用100 mm的鋼板，端板、側板采用80 mm的鋼板，并將軸承箱設計成整體框架結構，在軸承箱內部軸向、橫向增設筋板，筋板與側板連成一體，使軸承箱在軸向、橫向連為框架結構，并增加了軸承箱與基架的連接螺栓數量，使軸承箱與基架的連接更為牢固，從根本上解決了高中壓缸膨脹不暢引起的軸承箱拱起，死點前移的問題。軸承箱拱起，死點前移又加大了高中壓缸膨脹阻力的惡性循環。
　　機組改造后，高中壓轉子的軸瓦采用振動抑制性能好的可傾瓦，機組啟停過程中及正常運行時，軸瓦振動都保持在安全范圍（見表1）。

表1　300 MW機組改造后各軸瓦（1～12）的技術指標

汽輪發電機組因高中壓缸膨脹不暢造成化瓦停機事故，既損壞了設備，縮短了汽輪機的使用壽命，又嚴重威脅汽輪機的安全，甚至對電網的安全也形成一定威脅。

1 汽輪機高中壓缸膨脹不暢的原因

1.1 設計方面的原因

推拉結構不合理
滑銷系統卡澀
軸承箱基架摩擦力偏大
主汽管道對汽缸的推拉作用

1-外缸上缸          2-外缸下缸           3-內缸上缸            4-內缸下缸

圖1 改造前汽缸支承示意圖

汽輪機高中壓缸內外缸之間以及汽缸與軸承箱之間均為中分面支承方式，如圖1所示。內下缸(4)吊在內上缸(3)上，內上缸(3)支承在外下缸(2)上，外下缸(2)吊在外上缸(1)上，外上缸通過汽缸兩端貓爪支承在軸承箱上。高中壓外缸支承方式均為中分面上貓爪支承，外缸前后的支承貓爪設置在上缸上，在下缸上也設有貓爪，安裝貓爪通過橫銷與滑鍵連接，滑鍵固定在軸承座上(如圖2)。

　　正常狀態下，下汽缸通過汽缸法蘭螺栓吊在上汽缸上，上汽缸的工作貓爪支承在滑鍵上，貓爪與滑鍵間墊有工作墊片，兩側有推拉墊片，推拉墊片用來傳遞軸向位移，在滑鍵上設有冷卻裝置；安裝墊片是在下缸定位及汽輪機揭缸大修時使用的。由此可見，汽輪機高中壓靜轉子所有負荷均由1，2，3號軸承箱承擔。由　于1，2號軸承箱負荷重、軸向位移大，而滑銷系統由臺板、軸承座壓板、縱向鍵、滑塊組成，工作時注入高溫潤滑脂進行潤滑，其可靠性低；加之支承貓爪和推拉機構的高度因高中壓缸本身構造和支承方式的原因偏高，不利于汽缸膨脹。

1-上缸    2-下缸   3-推拉墊片    4-安裝墊片   5-滑鍵    6-工作墊片

圖2 改造前高中壓外缸兩端貓爪

1.2 選材方面的原因

　汽輪機的軸承箱剛性差。其底板、端板、側板的厚度無法抵御汽缸熱膨脹時產生的巨大軸向推力，而發生變形，使1，2號軸承箱拱起、高中壓轉子中心移位、死點前移、軸瓦損壞，嚴重威脅汽輪發電機組的安全運行。既降低了機組壽命，又無法滿足競價上網的需要。

2 高中壓缸膨脹不暢的解決措施

2.1 改變高中壓缸的支承方式

　　對高中壓缸進行更換，改變了高中壓缸的支承方式，由上缸支承改為下缸支承。更換后的高壓缸為雙層缸，高壓內下缸通過法蘭，螺栓吊在內上缸上，內缸通過內缸上部4個貓爪搭在外缸上，外下缸為貓爪中分面支承，由下缸中分面伸出的前后左右兩側4個元寶形貓爪搭在軸承箱上，外上缸通過法蘭螺栓落在外下缸上，并在高壓內缸外壁第4級處設置隔熱環將內外缸夾層空間分為2個區域，既可以降低內缸外壁溫差，又可以提高外缸溫度，有利于汽缸膨脹。同時，中壓缸亦采用中分面下貓爪支承且全部采用隔板套結構。高中壓缸所采用的中分面下貓爪支承方式降低了支承和推拉機構的高度，減少了膨脹阻力。

2.2 改變滑銷系統的材質及潤滑方式

　　滑銷系統無論從材質上還是潤滑方式上都有了質的突破。改造后的軸承箱滑動面采用自潤滑滑塊與不銹鋼滑塊組成，下滑塊為DEVA自潤滑滑塊，用螺釘把在基架上，上滑塊為不銹鋼，用螺釘固定在軸承箱底部，減小了滑動摩擦系數。另外，高壓外缸前貓爪、中壓缸前后貓爪下的橫鍵兩側都裝有自潤滑墊片，使汽缸能向兩側自由膨脹，增強了高中壓缸膨脹的可靠性，提高了機組運行的可靠性。

2.3 增強軸承箱的剛度

　　針對軸承箱與汽缸之間推力矩大和軸承箱剛性差等因素，在1號軸承箱與高壓缸之間使用了H型定中心梁推拉機構。高壓外缸、中壓外缸與2號軸承箱之間的推拉力靠汽缸貓爪橫鍵和縱鍵之間的推拉桿來傳遞，并降低高中壓缸推拉機構的高度，減小了推力矩。同時增加軸承箱底板、端板、側板的厚度。底板采用100 mm的鋼板，端板、側板采用80 mm鋼板。并將軸承箱設計成整體框架機構，在軸承箱內部軸向、橫向增設筋板，筋板與側板連成一體，使軸承箱在軸向、橫向連為框架結構，增強其剛性。

2.4 增加軸承箱與基架的連接螺栓數量

　　增加軸承箱與基架的連接螺栓數量，使軸承箱與基架的連接更為牢固，從根本上解決了高中壓缸膨脹不暢引起的軸承箱拱起，死點前移，進而又加大了高中壓缸膨脹阻力的惡性循環。