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汽轮机组合改进论文
引言
随着对汽轮机组通流部分改造技术的日趋成熟,汽轮机制造厂对部分早期国产200MW机组进行了增容改造,成功地提高了机组出力、降低发电煤耗。山东省淄博市某电厂#3、#4汽轮机组进行了通流部分节能增容改造,改造后的热力试验表明,缸效及热耗值均达到改造设计值,大修工程实现全优,达到了改造的预期目标,被华能国际电力股份有限公司命名为“技改项目达标投产机组”。
1通流部分改造目的
山东省淄博市某电厂#3、#4汽轮机,由于该类型机组采用的是四十年代设计技术,整机设计完成于六十年代初期,所以经济性大大落后于同类型机组的先进水平。因此,采用目前先进的汽轮机技术对200MW汽轮机进行三缸全优化增容改造是十分必要的,对节约能源和保护环境都有重大意义。通过改造不仅可以提高机组效率,降低热耗,增加机组出力;降低机组检修和运行费用,提高机组运行可靠性;还能适当延长机组总的服役期。
2改造后主要技术规范
型号:N220-12.7/535/535;型式:超高压中间再热三缸三排汽凝汽式汽轮机;功率:额定功率:220MW,最大功率:229MW;额定工况蒸汽参数:新蒸汽压力:12.7MPa(130ata);新蒸汽温度:535℃;再热蒸汽压力:2.219MPa;再热蒸汽温度:535℃。
3改造范围
#3、#4汽轮机高、中、低压汽缸,汽封及轴瓦采用全改方案。a)高压缸(1调节级+11压力级):调节级喷嘴组、动叶片更换,第2~12级动叶片、隔板、隔板套更换,#4号机高压转子更换,高压前后汽封套更换,调节级叶顶汽封环更换,高压内外缸接合面间隙检查处理及裂纹检查处理;b)中压缸(10压力级):第13~22级动叶片、隔板、隔板套更换,第20~22级叶轮更换,中压前汽封套更换,中压接合面间隙检查处理及裂纹检查处理;c)低压缸(3×5压力级,其中5级在中压缸内):第3×5级动叶片、隔板、隔板套更换,第3×5级叶轮更换,进汽导流环更换,低压接合面间隙检查处理及裂纹检查处理;d)汽封更换:高压缸前后汽封及中压缸前汽封、高压缸第2~12级、中压缸第13~22级隔板汽封更换为铁素体汽封,低压缸前后汽封、低压缸23~37级隔板汽封更换为铜汽封;e)轴瓦更换:#1、#3、#4、#5轴瓦更换为椭圆瓦。
4改造技术内容
4.1汽缸中心改造技术经过对原汽缸中心的测量发现高、中、低压三缸中心都有偏差,影响汽缸通流。高压汽缸采用调整内缸及偏装隔板的方法;中、低压汽缸采用偏装隔板套及隔板的方法;
4.2汽轮机滑销系统改造技术汽轮机高压静转子所有负荷、中压静转子部分负荷均由前、中轴承箱负担。由于前、中轴承箱负荷重、轴向位移大,经过长期运行,现在已经不利于汽缸膨胀。所以在前、中轴承箱原基架上安装镶嵌膨胀石墨的自润滑滑块。
4.3高压通流部分改进技术为减小二次流损失和动叶攻角损失,新设计的高效调节级首先是用3D-NS程序进行方案设计,最终经过试验研究,选取合适的子午端壁流道线,并经改型设计减小动叶进口攻角,改进后级效率提高约10%。高压前几级,压差大,为保主隔板必要的刚度,将第2~5级静叶采用分流叶栅,使级效率提高约2~3%;第2~9级动叶改用先进的低型损层流扭曲动叶,与冲动式直叶片相比,不但型线损失减小,而且优化了径向气流流型,减小了动叶攻角;第2~12级动叶改为自带冠、多齿汽封,齿数增加一倍,漏汽量大大减小。
4.4中压通流部分改进技术为加强隔板的刚度及强度,减小损失,第13级采用大刚度高效静叶隔板,第14~19级采用分流弯曲静叶;为减小拉筋扰动主流引起的附加损失,取消第17、18和22级动叶中拉筋;第13~16级动叶改为自带冠、多齿汽封,使汽封片数增加一倍,漏汽量大大减小;第17~22级动叶采用自带冠内斜外平叶顶,形成光滑子午流道和便于多齿汽封结构的布置;第20~22级隔板外环子午端壁采用斜通道,使流道更光滑;第13~22级隔板静叶采用薄出汽边技术。
4.5低压通流部分改进技术提高根径,第1~5级采用等根径,使U/Co更接近最佳值。第1~2级静叶采用可控涡设计的新叶型,第3~4级采用型损较低的层流叶型;第1~4级动叶采用性能优良,型损较低且宽度加大的新叶型,从而提高级效率且降低蒸汽弯应力,提高了效率;改进第一级叶轮结构,取消其内孔轴向键,加径向键传递扭矩到主轴;加大叶轮圆角尺寸,减小应力集中系数;末级以高效851叶片型线作为母型进行设计,静叶采用层流叶型和斜置技术;末级叶轮增加了不开缸做轴系平衡的螺孔,使用专用工具可以不开缸进行机组轴系动平衡。
5改造总体简介
5.1根据东方汽轮机厂《N200-12.7/535/535型凝汽式汽轮机通流部分改造主机证明书》提供的标准,在安装中各部套间隙值经调整后,由甲方、制造厂共同进行验收5.2在检修、装配过程中出现的问题及处理措施
5.2.1高压部分a)高压缸水平结合面有两个螺栓(M76)不能拆卸,进汽接管也有部分螺栓无法拆除。通过检修将不能拆卸的螺栓钻除,并将丝扣重新复扣,更换新螺栓;b)高压缸猫爪横向间隙小,猫爪下垫块拆卸困难,经拆除后检查发现猫爪横销配合处锈蚀严重,将锈皮清除后猫爪下垫块可灵活拆卸,根据制造厂意见将配合间隙扩至0.1mm~0.12mm,并取消猫爪冷却水;c)高压缸前猫爪内弧处漏汽问题处理。拆除阶段发现高压缸前猫爪内弧处因漏汽已焊死,根据电厂要求对该处进行改造,将螺栓加热进汽口改道,顶部加不锈钢板后补焊,加宽密封面然后用平板研平,增大了该处水平结合面接触面积;d)高压缸结合面间隙处理。高压缸经合缸检查发现两侧间隙较大,不把螺栓情况下约0.45mm间隙,把螺栓后局部有0.09mm间隙,揭缸后采用平板修磨高点的方法进行了处理,再次合缸后把紧螺栓检查,0.03mm塞尺不入;e)高压缸法兰螺栓加热联箱水压试验。对法兰螺栓加热联箱进行0.1Mpa水压试验,发现多处漏水,进补焊合格后消除漏点;f)高压缸内部管道改造。根据制造厂要求对高压缸内部管道进行如下改造:(a)取消内缸法兰加热管道,将内外缸上管道接头堵死;(b)拆除原内短节漏汽管道、内汽封漏汽管道,重新安装内短节漏汽管道,使之排到挡热板后,新造内汽封没有漏汽接口,不需要安装管道;g)根据厂家出厂证明书要求的定位尺寸,将各转子轴向定位后,测量各部轴向间隙。由于制造厂部套加工不准确,偏差较多。为保证多数隔板轴向间隙合格,经制造厂同意,高压转子轴向定位尺寸由5mm改为5.5mm,其它定位尺寸未变。转子轴向定位后,根据测量结果对不合格的隔板、汽封进行立车加工,其中轴向位移最大的为第五级隔板套:将隔板套一侧补焊,另一侧车削向调端移动6.5mm,复装后再次测量各部轴向位移间隙均符合要求;h)高压#2后轴封套轴向位置相差约1.5mm,将该轴封套法兰结合面轴向车削1.5mm;i)第10~12级隔板通流间隙偏小,将进汽侧车削0.8mm。
5.2.2中压部分a)中压缸结合面间隙处理。中压缸经合缸检查发现中压缸前部中调门处,水平接合面间隙较大,不把螺栓情况下约1mm左右间隙,把紧1/3螺栓后最大间隙为0.65mm,经检查发现中缸前汽封处没有间隙,用塞尺仔细测量后揭缸,并将上半翻转,用大平尺及平板检查也发现前部为高点,为此采用平板研磨的方法修低中缸前部,然后再次合缸检查间隙情况,重复上述工作,经多次修研检查,把紧螺栓情况下,中缸前部内侧达到0.05mm塞尺不入,外侧局部仍存在0.2mm间隙,为此采用电火花补焊方法处理,但由于补焊处过渡不好,局部仍存在间隙,右侧两处间隙0.12mm约40mm宽。现场又进行局部补焊,然后用平板修磨补焊处,最终消除间隙;b)#5隔板套内两级隔板通流间隙偏大,将隔板套凸缘进汽侧车削3mm、出汽侧补焊。为调整中压缸通流间隙,将推力轴承后调整环减薄,前调整环加厚,中压转子向调端移0.80mm;c)中压转子轴向定位尺寸由16mm改为6mm。
5.2.3低压部分a)低压缸结合面间隙处理。低压缸经合缸,在不把螺栓情况下水平接合面间隙较大,把紧1/3螺栓后只有各段交界处存在间隙,最大处约0.2mm,宽20mm。低压缸前中、中后端交界处水平结合面有漏汽痕迹,各段交界处存在错口现象。经调查其它电厂同类型机组也存在此现象,分析原因主要是由于低压缸中段为铸铁,前后段为钢板焊接结构,各段膨胀系数不一致所至,经研究采用在漏汽处加装石墨垫片(0.5mm)消除间隙。前后汽封水平结合面间隙较大,约0.2mm,将上半拆除后重新安装,消除间隙;b)第27级(中压转子低压末级)、第32级(低压转子正向末级)、第37级(低压转子反向末级)隔板径向汽封体端面影响盖缸(缸体变形),轴向车削8mm。
5.2.4汽缸裂纹检查及螺栓检查汽缸裂纹检查采用磁粉检查,在中压缸左侧发现一处新裂纹,根据裂纹情况进行钻止裂孔方法处理。对汽缸螺栓打磨检修处理,然后进行光谱分析、硬度检验等常规金属检查,不合格螺栓进行更换。
5.2.5滑销系统检修改造a)前箱加装自润滑石墨柱。首先对前中箱台板进行研磨,接触面积达75%且均匀分布,各处检查无间隙,验收合格后交制造厂钻孔,安装石墨柱后,重新进行研磨,合格后涂好润滑脂将前箱就位。b)滑销系统检修。前中箱下纵销间隙符合标准,前中箱就位后左右横推,前箱移动0.02mm中箱移动0.03mm;高压内缸前立销间隙过大0.40mm,采取了补焊加工处理,间隙符合标准。
5.2.6#3~#5瓦轴承室漏油问题处理经检查#3~#5瓦轴承室没有裂纹,但轴承室下部排污管全部堵塞,采用压缩空气反吹、水冲洗的方法处理,轴承室下排污管全部疏通。
5.2.7转子轴系找中及隔板找中a)检查转子,测量其轴径椭圆度、锥度、进行晃度瓢偏检查,均符合标准;b)轴系找中工作。轴系找中工作主要根据拆前记录,各转子就位后测量油档汽封瓦窝,根据拆前记录粗研瓦块,分别测量低—发、中—低、高—中对轮的轴系中心,然后采用瓦块加减的方法对轴系进行调整,调整后对轮中心及张口均符合要求。调整过程中#2瓦左右基本保持不变,为了消除上张口,向上抬起0.75mm,调整后低压转子扬度与拆前记录基本相符,#4瓦前扬0.06mm/m,#5瓦后扬0.25mm/m,轴系找中合格后对各油挡洼窝中心进行复查,其中#4瓦处油挡洼窝中心偏差最大,右侧比左侧大1.88mm;c)隔板找中心工作按安装技术措施正常进行。上下不合格,调整挂耳下垫片,左右不合格调整底键。由于隔板找中心需要,对高压内缸进行整体移动,进汽端不动,调端向右侧平移1mm。经过调整隔板找中心合格后,采用压铅丝法测量各部套膨胀间隙、挂耳间隙,对不合格采取车床加工处理。
5.2.8转子轴向定位推力瓦安装完,轴向定位尺寸合格,高中对轮之间垫片19.4mm;中低对轮之间垫片5mm。
6结语
#3、#4汽轮机增容改造后,三缸效率及热耗率均达到设计指标。改造后经济性达到了目前国内同类型机组的先进水平。经过改造后,机组额定出力由200MW增至220MW,增强了机组的调峰能力,提高了电网的安全性和可靠性
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