国产300MW冲动式汽轮机通流改造.pdfVIP

第 3 4卷 第 1 O期 2 0 1 2年 1 O月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y Vo 1 3 4 No 1 0 Oc t 2 01 2 国产 3 0 0 MW 冲动式汽轮 机通 流改造 曾荣鹏 ( 北京龙威发电技术有限公司， 北京1 0 0 0 4 4 ) 摘要： 早期的国产 3 0 0 MW 冲动式汽轮机存在经济性差和安全隐患多等问题， 必须对其通流部分进行改造。利用三维 热力设计技术对某电厂汽轮机的通流部分进行改造， 改造后机组的热耗、 安全性等指标接近或达到设计标准， 可供同类 型机组通流改造时参考。 关键词： 汽轮机； 通流改造； 冲动式 中图分类号： T K 2 6 3 文献标志码： B 文章编号 ： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 1 2 ) 1 00 0 3 9 0 4 0 引言 近年来 ， 随着我国经济的快速发展 ， 对 电力的需 求增长迅速 ， “ 市场煤 ， 计划电” 的现状使得发 电企 业的效益变 得很差 ， 环境保护 的压力也 1 3益突 出。 目前 ， 3 0 0 MW 汽轮机装机容量 占国内总发 电装机 容量的 1 3 ， 由于设计 、 加工及安装工艺 等原 因 ， 早 期投运在役的 3 0 0 MW 等级汽轮机普遍存在通流效 率低 、 煤耗高以及安全隐患较大等问题 。 北京龙威发电技术有限公司利用北京全 四维动 力科技有限公 司的三维热力设计技术对某电厂 3 0 0 MW 汽轮机进行 了通流改造 ， 其改造技术与工程实 施中的经验 ， 可为其他机组的通流 改造提供一些有 益的帮助。 1 机组存在的主要问题 该机组为 N C 3 0 0 2 2 51 6 7 5 3 7 5 3 7型( 东方 汽轮机厂 D 3 0 0 J型) 亚临界 、 三缸两排汽、 抽汽凝汽 式汽轮机 ， 是东方汽轮机厂 2 0世纪 9 0年代初生产 的 3 0 0 MW 冲动式汽轮机 ， 基本上采 用 2 0世 纪 8 0 年代的设计技术 。由于设计 、 制造年代较早 ， 工艺落 后 ， 主要指标 的设计值与 目前 的先进水平相差很大 ， 该机型设计热耗为 7 8 3 6 k J ( k W h ) ， 实际热耗为 8 1 6 4 k J ( k W h ) 左 右。该机组于 1 9 9 9年 1 2月投 运 ， 中间进行过 2次大修 ， 主要存在以下问题 ： ( 1 ) 叶片型线设计技术 相对落后 ， 各 级焓降分 配不合理 ， 汽缸效率低 。 ( 2 ) 汽缸 、 隔板套与隔板变形大。 ( 3 ) 动叶的叶顶汽封 间隙偏大 ， 汽封齿少 。高 压进汽插管密封不严。 ( 4 ) 高 、 中压 缸 的轴 封 漏 汽 量 大 ， 造 成 油 中 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 3 2 6； 修 回日期 ： 2 0 1 20 43 0 带 水 。 ( 5 ) 末级叶片的出汽边水蚀严重。 ( 6 ) 3轴承箱作为高 、 中压缸膨胀 的“ 死点 ” ， 因其刚性不足 ， 起不到“ 死点” 作用。 ( 7 ) 汽缸膨胀不畅， 滑销系统卡涩。 ( 8 ) 机组轴系振动大。 2 改造方 案 2 1 改造部套 针对机组 的现状 ， 北 京龙威发电技术有限公 司 在保证原有热力系统不变 的情况下 ， 对结构与部套 做 出如下调整 ： ( 1 ) 更换 1 ， 2， 3轴承箱及 1 ， 2台板 ， 但保 持原有的安装位置 ； ( 2 ) 高压转 子与主 油泵 由齿 形连 接变 为刚性 连接 ； ( 3 ) 危急遮断器 由飞锤改为飞环形式 ； ( 4 ) 高 、 中、 低压转子采用整锻无中心孔转子 ； ( 5 ) 更换所有隔板与汽封 ； ( 6 ) 更换 2 ， 3隔板套以及 高 、 中压前后所有 汽封体 ； ( 7 ) 更换高压进汽插管组件与低压 内缸排汽导 流 环 ； ( 8 ) 更换定位 中心梁推拉装置。 2 2 改造目标 改造后 ， 保证纯凝工况下机组额定功率增加到 3 3 0 MW， 高压缸效率大于 8 6 5 ， 中压缸效率大于 9 1 1 ， 低压缸效率大于 8 8 5 ， 机组热耗在 7 7 8 8 k J ( k W h ) 以下 。解决原机组运行 中存在的轴封 漏汽 、 汽缸膨胀不畅 、 汽缸变形 、 轴承箱刚性不足和 轴系振动大等影响安全运行的问题。 2 3改造前的数据测绘 利用改造机会揭缸 ， 对改造部套与保留的外缸 、 第 1 0期 曾荣鹏： 国产 3 0 0MW 冲动式汽轮机通流改造 4 1 自润滑块 。 ( 5 ) 危急遮断器 由飞锤改为飞环形式 。 ( 6 ) 优 化 低 压缸 的排 汽 导 流环 结 构 ， 以减 小 汽阻 。 4 现场安装 4 1 安装工作重点 通流改造 的现场安装 工作除 了常规大修 工序 外 ， 还有大量改造部套需要重新调整与安装 ， 主要有 以下几个方面 ： ( 1 ) 缸体下部管道的切割与焊接。主要涉及切 割、 焊接的工艺和探伤等 ， 管道的切割采用冷切割作 业方式 ， 减少了焊接工作量 ， 同时可保证管道的金属 使用性能及所受的外力与改造前无太大变化。 ( 2 ) 新的低压排汽导流环与缸体连接 的轴 向定 位螺栓 L J J H 工。原有 的排汽导流环与缸体 由于多年 的运行 ， 轴 向定位螺栓孔存在变形 ， 新 的低压排汽导 流环的轴 向定位螺栓孔 如果按原来 的设 计 图纸加 工 ， 就会出现新的低压排 汽导流环与缸体的轴向定 位螺栓孔错位的现象 ， 故采用新 、 旧螺栓孔对正后加 工的方案。在原排汽导流环解体前需要用槽钢打支 撑 ， 防止解体后 出现变形 ， 一般槽 钢呈 米字形焊接。 新导流环安装时， 如果螺栓孔 出现小的错位偏差 ， 采 取扩孔方式解决 。 ( 3 ) 轴承箱 台板 的二次浇灌作业 。 1 ， 2轴 承 箱台板 的二次浇灌作业涉及新浇灌工艺 ， 严格按 照 D L 5 0 1 1 1 9 9 2 电力建设施工及验收技术规范 ( 汽 轮机篇 ) 的有关规定 与灌浆料 的使用说 明进行操 作 ， 认真做好施工方案并严格执行 。 ( 4 ) 滑销系统 的变更。为 了防止 1轴承箱翘 头及汽缸跑偏 ， 1轴承箱 与高压缸之 问采 用 H形 定中心梁推拉结构 ， 推拉 位置接 近滑动 面。为了保 证 H形定 中心梁正常运行 ， 还对该结构进行了有 限 元分析 ， 并根据计算结果在实际安装时将 H梁向变 形方向预拉 1 mm， 以减小运行时的应力 J 。采用 H 梁代替猫爪横销 的方式降低推拉 的重心 ， 可防止轴 承箱在机组膨胀阶段前倾或后仰 ， 如图 5所示。 ( 4 ) 高中、 中低 、 低发 的对轮铰孔 。认真做好铰 孔方案 ， 对铰孔的进度与铰孔的质量要 同等对待 ， 铰 孑 L 质量的好坏直接影响机组的振动。 ( 5 ) 低压缸 中分面的补焊。解决低压缸中分面 漏汽的最好方式是 在中分 面密封处补宽约 1 5 mi l l 、 厚约 3 mm的补焊带 ， 注意不要漏焊 ， 否则漏汽会更 加严重。 ( 6 ) 现场的二次加工。 由于测绘与制造 的偏差 以及 旧部套的变形 ， 改造机组 的现场二次加工是不 图 5 猫爪横销与 H梁 可避免 的。一定要严格按照设计与机加工标准进行 加工 ， 加工前认真制订加工方案。 ( 7 ) 汽封调整。在汽轮机组 的改造 中， 可采用 的汽封种类很多， 常见的接触式汽封有迷宫式汽封 、 布莱登汽封和蜂窝汽封 ， 非接触式汽封有炭精汽封 、 刷式汽封等 ， 炭精汽封 、 刷式汽封一般与非接触式汽 封混合用在轴封。随着材料的发展 ， 非 接触式汽封 的问隙也在减小 ， 其 中布莱登汽封已在全 国多家 电 厂的改造中成功应用 ， 最小间隙已达到 0 2 5 m m J 。 此次改造的汽封间隙最小为 0 4 0 m m， 为保证汽轮 机的安全运行与机组的经济性 ， 要求严格执行汽封 验收标准。 4 2 安装中发现的问题 ( 1 ) 凝汽器水位正常时 ， 低压缸存在跑偏现象 ， 主要原因是凝汽器底部支撑弹簧刚性不足。为保证 机组安全性 ， 调整低压隔板 汽封间隙 ， 由设计值 0 5 m m放大到 0 8 mm。 ( 2 ) 联轴器存在 铰孔 量偏 大问题 ， 造成个别对 轮螺栓孔有较大 的质量缺失 ， 使得对轮螺栓配重 的 调整 量 大 。 ( 3 ) 全部隔板及轴封的调整垫片加工预留量偏 大 ， 加大了现场调整难度。 ( 4 ) 高压缸前汽封套的顶部膨胀间隙小于安装 标准 ， 需要对其外缘进行机加工 。 ( 5 ) 3轴承箱底键的纵销径向尺寸偏差 1 mm， 需通过加工异形键来调整 。 5 调试过程中存在 问题 ( 1 ) 1飞环在设定 的转数下不动作 ， 当转数低 于设定值时反而动作。经停机检查 ， 发现 由于危急 遮断器由飞锤改为飞环形式 ， 存在与原设备不匹配 的问题。不匹配主要表现在接入逻辑 、 前箱 内管路 连接方面 ， 另外 ， 1危急遮 断器的杠杆 弹簧还有卡 4 2 华 电技 术 第 3 4卷 涩现象。改后 的 1危急遮断器结构如图 6所示 。 图 6改后 的 1危急遮断器 ( 2 ) 机组启动后 ， 发现 3支持轴承 ( 共有 4个 瓦温测点) 1 测点 的温度偏高 ， 最高至 9 7 ， 超过 报警值 9 5。对现场运行数据进行分析 ， 判断 4 轴承载荷偏低 ， 导致 3轴承载荷偏大而使 1 测点 的温度偏高。通过调整轴承标高 ， 该测点瓦块 温度 恢复正常。 6 机组 改造后 的性 能 为 了全 面评价机组改造后 的各项热力性能， 该 电厂委托西安热工研究院有限公司进行汽轮机通流 改造后的性能考核试验。主要性能指标达到或接近 改造设计值 ， 见表 2 。 表 2 机组 改造前 、 后主要性能参数对比 ( 上接第 3 8页) 冲洗水最好采用除盐水 。 ( 2 ) 采用 向散热器表面喷雾降温的方法。根据 运行经验 ， 增加散热器表面喷雾措施后 ， 背压可降低 2 4 k P a ， 由于喷雾耗水量较大， 全部采用除盐水成本 较高， 因此 ， 可采用反渗透装置之后的水作为喷雾水。 6 结束语 海勒式空冷系统投资高 、 效益好 ， 但在国内应用 相对还较少 ， 缺乏调试和运行经验。如果使用维护 不当， 不仅会造成重大经济损失， 而且会延误调试工 期 ， 影响电厂的安全性和经济性 。昱光发 电公司从 海勒式空冷 系统设计初期 的选 型计 算到后期 的安 目前机组运行工况 良好 ， 额定出力为 3 3 0 M W， 瓦温正常， 主轴双幅振动小于 0 1 0 m m， 轴承振动小 于 0 0 3 l i ra。 7 结论 ( 1 ) 利用 三维热 力设计 技 术对 早期 国产 3 0 0 MW 汽轮机通流部分改造是成功的 ， 基本达到或接 近通流改造的性能保证值。 ( 2 ) 通过机组改造前 、 后的性能 比较可 以看出 ， 高压缸效率还有很大 的提高空间， 通过进一步优化 设计与提高安装工艺水平应该能达到改造后 的设计 保证值 。 ( 3 ) 改造前 的现场测绘应更加精确 ， 为后续工 作提供有力的数据支持 ； 对 于施工重点应提前做好 预案。 ( 4 ) 通过改造根除了原机组在没计与制造上 的 安全隐患 ， 取得的经验可供同类机组借鉴。 参考文献 ： 1 赵杰 ， 朱立彤， 付咏， 等 3 0 0 M W 等级汽轮机通流部分改 造综 述 J 热力透平 ， 2 0 1 1 ， 4 0 ( 1 ) ： 3 9 4 2 2 徐 国林 某热 电厂空冷 2 0 0 M W 汽轮 机改造 J 机械 工 程师 ， 2 0 0 9 ( 3 ) ： 1 5 41 5 5 3 宋彦萍， 芦文才， 王仲奇， 等 新型的汽轮机后加载叶型 的研究 J 哈尔滨工业大学学报 ， 1 9 9 9， 3 1 ( 2 ) ： 5 5 5 7 4 王家楹 改善汽轮机低压缸末级叶片调峰性能的探讨 J 浙江电力 ， 2 0 0 1 ( 4 ) ： 5 7 5 8 5 李祥苓 ， 王效柱 ， 李旭涛 ， 等 日立 1 0 0 0M W 级超超临界汽 轮机低压通流故障分析 J 华电技术， 2 0 1 0 ， 3 2 ( 6 ) ： 7 8 6 喻刚 国产 四缸 四排汽 3 0 0 M W 汽 轮机本 体结 构改造 设 计 J 汽轮机技术 ， 2 0 0 3 ， 4 5 ( 1 ) ： 2 5 2 6 7 段永 成 国产 引进 型 3 0 0 MW 汽 轮机 通 流 部 分 的改 造 J 华电技术， 2 0 1 0， 3 2 ( 2 ) ： 5 1 5 3 ( 编辑 ： 刘芳 ) 作者简介 ： 曾荣鹏( 1 9 7 1 一) ， 男， 辽宁沈阳人， 工程师 ， 工学硕 I ： ， 从事汽 轮 机通 流 改造 方 面 的工 作 ( E m a i l ： z e n g r o n g p e n g l o n g we i c n ) 。 装 、 调试 、 运行和维护进行 了严格把关 ， 确保 了设备 的安全运行 ， 为企业创造了良好的效益。 参考