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汽輪機組合改進論文
引言
隨著對汽輪機組通流部分改造技術的日趨成熟,汽輪機制造廠對部分早期國產200MW機組進行了增容改造,成功地提高了機組出力、降低發電煤耗。山東省淄博市某電廠#3、#4汽輪機組進行了通流部分節能增容改造,改造后的熱力試驗表明,缸效及熱耗值均達到改造設計值,大修工程實現全優,達到了改造的預期目標,被華能國際電力股份有限公司命名為“技改項目達標投產機組”。
1通流部分改造目的
山東省淄博市某電廠#3、#4汽輪機,由于該類型機組采用的是四十年代設計技術,整機設計完成于六十年代初期,所以經濟性大大落后于同類型機組的先進水平。因此,采用目前先進的汽輪機技術對200MW汽輪機進行三缸全優化增容改造是十分必要的,對節約能源和保護環境都有重大意義。通過改造不僅可以提高機組效率,降低熱耗,增加機組出力;降低機組檢修和運行費用,提高機組運行可靠性;還能適當延長機組總的服役期。
2改造后主要技術規范
型號:N220-12.7/535/535;型式:超高壓中間再熱三缸三排汽凝汽式汽輪機;功率:額定功率:220MW,最大功率:229MW;額定工況蒸汽參數:新蒸汽壓力:12.7MPa(130ata);新蒸汽溫度:535℃;再熱蒸汽壓力:2.219MPa;再熱蒸汽溫度:535℃。
3改造范圍
#3、#4汽輪機高、中、低壓汽缸,汽封及軸瓦采用全改方案。a)高壓缸(1調節級+11壓力級):調節級噴嘴組、動葉片更換,第2~12級動葉片、隔板、隔板套更換,#4號機高壓轉子更換,高壓前后汽封套更換,調節級葉頂汽封環更換,高壓內外缸接合面間隙檢查處理及裂紋檢查處理;b)中壓缸(10壓力級):第13~22級動葉片、隔板、隔板套更換,第20~22級葉輪更換,中壓前汽封套更換,中壓接合面間隙檢查處理及裂紋檢查處理;c)低壓缸(3×5壓力級,其中5級在中壓缸內):第3×5級動葉片、隔板、隔板套更換,第3×5級葉輪更換,進汽導流環更換,低壓接合面間隙檢查處理及裂紋檢查處理;d)汽封更換:高壓缸前后汽封及中壓缸前汽封、高壓缸第2~12級、中壓缸第13~22級隔板汽封更換為鐵素體汽封,低壓缸前后汽封、低壓缸23~37級隔板汽封更換為銅汽封;e)軸瓦更換:#1、#3、#4、#5軸瓦更換為橢圓瓦。
4改造技術內容
4.1汽缸中心改造技術經過對原汽缸中心的測量發現高、中、低壓三缸中心都有偏差,影響汽缸通流。高壓汽缸采用調整內缸及偏裝隔板的方法;中、低壓汽缸采用偏裝隔板套及隔板的方法;
4.2汽輪機滑銷系統改造技術汽輪機高壓靜轉子所有負荷、中壓靜轉子部分負荷均由前、中軸承箱負擔。由于前、中軸承箱負荷重、軸向位移大,經過長期運行,現在已經不利于汽缸膨脹。所以在前、中軸承箱原基架上安裝鑲嵌膨脹石墨的自潤滑滑塊。
4.3高壓通流部分改進技術為減小二次流損失和動葉攻角損失,新設計的高效調節級首先是用3D-NS程序進行方案設計,最終經過試驗研究,選取合適的子午端壁流道線,并經改型設計減小動葉進口攻角,改進后級效率提高約10%。高壓前幾級,壓差大,為保主隔板必要的剛度,將第2~5級靜葉采用分流葉柵,使級效率提高約2~3%;第2~9級動葉改用先進的低型損層流扭曲動葉,與沖動式直葉片相比,不但型線損失減小,而且優化了徑向氣流流型,減小了動葉攻角;第2~12級動葉改為自帶冠、多齒汽封,齒數增加一倍,漏汽量大大減小。
4.4中壓通流部分改進技術為加強隔板的剛度及強度,減小損失,第13級采用大剛度高效靜葉隔板,第14~19級采用分流彎曲靜葉;為減小拉筋擾動主流引起的附加損失,取消第17、18和22級動葉中拉筋;第13~16級動葉改為自帶冠、多齒汽封,使汽封片數增加一倍,漏汽量大大減小;第17~22級動葉采用自帶冠內斜外平葉頂,形成光滑子午流道和便于多齒汽封結構的布置;第20~22級隔板外環子午端壁采用斜通道,使流道更光滑;第13~22級隔板靜葉采用薄出汽邊技術。
4.5低壓通流部分改進技術提高根徑,第1~5級采用等根徑,使U/Co更接近最佳值。第1~2級靜葉采用可控渦設計的新葉型,第3~4級采用型損較低的層流葉型;第1~4級動葉采用性能優良,型損較低且寬度加大的新葉型,從而提高級效率且降低蒸汽彎應力,提高了效率;改進第一級葉輪結構,取消其內孔軸向鍵,加徑向鍵傳遞扭矩到主軸;加大葉輪圓角尺寸,減小應力集中系數;末級以高效851葉片型線作為母型進行設計,靜葉采用層流葉型和斜置技術;末級葉輪增加了不開缸做軸系平衡的螺孔,使用專用工具可以不開缸進行機組軸系動平衡。
5改造總體簡介
5.1根據東方汽輪機廠《N200-12.7/535/535型凝汽式汽輪機通流部分改造主機證明書》提供的標準,在安裝中各部套間隙值經調整后,由甲方、制造廠共同進行驗收5.2在檢修、裝配過程中出現的問題及處理措施
5.2.1高壓部分a)高壓缸水平結合面有兩個螺栓(M76)不能拆卸,進汽接管也有部分螺栓無法拆除。通過檢修將不能拆卸的螺栓鉆除,并將絲扣重新復扣,更換新螺栓;b)高壓缸貓爪橫向間隙小,貓爪下墊塊拆卸困難,經拆除后檢查發現貓爪橫銷配合處銹蝕嚴重,將銹皮清除后貓爪下墊塊可靈活拆卸,根據制造廠意見將配合間隙擴至0.1mm~0.12mm,并取消貓爪冷卻水;c)高壓缸前貓爪內弧處漏汽問題處理。拆除階段發現高壓缸前貓爪內弧處因漏汽已焊死,根據電廠要求對該處進行改造,將螺栓加熱進汽口改道,頂部加不銹鋼板后補焊,加寬密封面然后用平板研平,增大了該處水平結合面接觸面積;d)高壓缸結合面間隙處理。高壓缸經合缸檢查發現兩側間隙較大,不把螺栓情況下約0.45mm間隙,把螺栓后局部有0.09mm間隙,揭缸后采用平板修磨高點的方法進行了處理,再次合缸后把緊螺栓檢查,0.03mm塞尺不入;e)高壓缸法蘭螺栓加熱聯箱水壓試驗。對法蘭螺栓加熱聯箱進行0.1Mpa水壓試驗,發現多處漏水,進補焊合格后消除漏點;f)高壓缸內部管道改造。根據制造廠要求對高壓缸內部管道進行如下改造:(a)取消內缸法蘭加熱管道,將內外缸上管道接頭堵死;(b)拆除原內短節漏汽管道、內汽封漏汽管道,重新安裝內短節漏汽管道,使之排到擋熱板后,新造內汽封沒有漏汽接口,不需要安裝管道;g)根據廠家出廠證明書要求的定位尺寸,將各轉子軸向定位后,測量各部軸向間隙。由于制造廠部套加工不準確,偏差較多。為保證多數隔板軸向間隙合格,經制造廠同意,高壓轉子軸向定位尺寸由5mm改為5.5mm,其它定位尺寸未變。轉子軸向定位后,根據測量結果對不合格的隔板、汽封進行立車加工,其中軸向位移最大的為第五級隔板套:將隔板套一側補焊,另一側車削向調端移動6.5mm,復裝后再次測量各部軸向位移間隙均符合要求;h)高壓#2后軸封套軸向位置相差約1.5mm,將該軸封套法蘭結合面軸向車削1.5mm;i)第10~12級隔板通流間隙偏小,將進汽側車削0.8mm。
5.2.2中壓部分a)中壓缸結合面間隙處理。中壓缸經合缸檢查發現中壓缸前部中調門處,水平接合面間隙較大,不把螺栓情況下約1mm左右間隙,把緊1/3螺栓后最大間隙為0.65mm,經檢查發現中缸前汽封處沒有間隙,用塞尺仔細測量后揭缸,并將上半翻轉,用大平尺及平板檢查也發現前部為高點,為此采用平板研磨的方法修低中缸前部,然后再次合缸檢查間隙情況,重復上述工作,經多次修研檢查,把緊螺栓情況下,中缸前部內側達到0.05mm塞尺不入,外側局部仍存在0.2mm間隙,為此采用電火花補焊方法處理,但由于補焊處過渡不好,局部仍存在間隙,右側兩處間隙0.12mm約40mm寬。現場又進行局部補焊,然后用平板修磨補焊處,最終消除間隙;b)#5隔板套內兩級隔板通流間隙偏大,將隔板套凸緣進汽側車削3mm、出汽側補焊。為調整中壓缸通流間隙,將推力軸承后調整環減薄,前調整環加厚,中壓轉子向調端移0.80mm;c)中壓轉子軸向定位尺寸由16mm改為6mm。
5.2.3低壓部分a)低壓缸結合面間隙處理。低壓缸經合缸,在不把螺栓情況下水平接合面間隙較大,把緊1/3螺栓后只有各段交界處存在間隙,最大處約0.2mm,寬20mm。低壓缸前中、中后端交界處水平結合面有漏汽痕跡,各段交界處存在錯口現象。經調查其它電廠同類型機組也存在此現象,分析原因主要是由于低壓缸中段為鑄鐵,前后段為鋼板焊接結構,各段膨脹系數不一致所至,經研究采用在漏汽處加裝石墨墊片(0.5mm)消除間隙。前后汽封水平結合面間隙較大,約0.2mm,將上半拆除后重新安裝,消除間隙;b)第27級(中壓轉子低壓末級)、第32級(低壓轉子正向末級)、第37級(低壓轉子反向末級)隔板徑向汽封體端面影響蓋缸(缸體變形),軸向車削8mm。
5.2.4汽缸裂紋檢查及螺栓檢查汽缸裂紋檢查采用磁粉檢查,在中壓缸左側發現一處新裂紋,根據裂紋情況進行鉆止裂孔方法處理。對汽缸螺栓打磨檢修處理,然后進行光譜分析、硬度檢驗等常規金屬檢查,不合格螺栓進行更換。
5.2.5滑銷系統檢修改造a)前箱加裝自潤滑石墨柱。首先對前中箱臺板進行研磨,接觸面積達75%且均勻分布,各處檢查無間隙,驗收合格后交制造廠鉆孔,安裝石墨柱后,重新進行研磨,合格后涂好潤滑脂將前箱就位。b)滑銷系統檢修。前中箱下縱銷間隙符合標準,前中箱就位后左右橫推,前箱移動0.02mm中箱移動0.03mm;高壓內缸前立銷間隙過大0.40mm,采取了補焊加工處理,間隙符合標準。
5.2.6#3~#5瓦軸承室漏油問題處理經檢查#3~#5瓦軸承室沒有裂紋,但軸承室下部排污管全部堵塞,采用壓縮空氣反吹、水沖洗的方法處理,軸承室下排污管全部疏通。
5.2.7轉子軸系找中及隔板找中a)檢查轉子,測量其軸徑橢圓度、錐度、進行晃度瓢偏檢查,均符合標準;b)軸系找中工作。軸系找中工作主要根據拆前記錄,各轉子就位后測量油檔汽封瓦窩,根據拆前記錄粗研瓦塊,分別測量低—發、中—低、高—中對輪的軸系中心,然后采用瓦塊加減的方法對軸系進行調整,調整后對輪中心及張口均符合要求。調整過程中#2瓦左右基本保持不變,為了消除上張口,向上抬起0.75mm,調整后低壓轉子揚度與拆前記錄基本相符,#4瓦前揚0.06mm/m,#5瓦后揚0.25mm/m,軸系找中合格后對各油擋洼窩中心進行復查,其中#4瓦處油擋洼窩中心偏差最大,右側比左側大1.88mm;c)隔板找中心工作按安裝技術措施正常進行。上下不合格,調整掛耳下墊片,左右不合格調整底鍵。由于隔板找中心需要,對高壓內缸進行整體移動,進汽端不動,調端向右側平移1mm。經過調整隔板找中心合格后,采用壓鉛絲法測量各部套膨脹間隙、掛耳間隙,對不合格采取車床加工處理。
5.2.8轉子軸向定位推力瓦安裝完,軸向定位尺寸合格,高中對輪之間墊片19.4mm;中低對輪之間墊片5mm。
6結語
#3、#4汽輪機增容改造后,三缸效率及熱耗率均達到設計指標。改造后經濟性達到了目前國內同類型機組的先進水平。經過改造后,機組額定出力由200MW增至220MW,增強了機組的調峰能力,提高了電網的安全性和可靠性
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