汽輪機(jī)組合改進(jìn)論文

　　引言

　　隨著對汽輪機(jī)組通流部分改造技術(shù)的日趨成熟,汽輪機(jī)制造廠對部分早期國產(chǎn)200MW機(jī)組進(jìn)行了增容改造,成功地提高了機(jī)組出力、降低發(fā)電煤耗。山東省淄博市某電廠#3、#4汽輪機(jī)組進(jìn)行了通流部分節(jié)能增容改造,改造后的熱力試驗(yàn)表明,缸效及熱耗值均達(dá)到改造設(shè)計(jì)值,大修工程實(shí)現(xiàn)全優(yōu),達(dá)到了改造的預(yù)期目標(biāo),被華能國際電力股份有限公司命名為“技改項(xiàng)目達(dá)標(biāo)投產(chǎn)機(jī)組”。

　　1通流部分改造目的

　　山東省淄博市某電廠#3、#4汽輪機(jī),由于該類型機(jī)組采用的是四十年代設(shè)計(jì)技術(shù),整機(jī)設(shè)計(jì)完成于六十年代初期,所以經(jīng)濟(jì)性大大落后于同類型機(jī)組的先進(jìn)水平。因此,采用目前先進(jìn)的汽輪機(jī)技術(shù)對200MW汽輪機(jī)進(jìn)行三缸全優(yōu)化增容改造是十分必要的,對節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境都有重大意義。通過改造不僅可以提高機(jī)組效率,降低熱耗,增加機(jī)組出力;降低機(jī)組檢修和運(yùn)行費(fèi)用,提高機(jī)組運(yùn)行可靠性;還能適當(dāng)延長機(jī)組總的服役期。

　　2改造后主要技術(shù)規(guī)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(jī);功率:額定功率:220MW,最大功率:229MW;額定工況蒸汽參數(shù):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(jī)高、中、低壓汽缸,汽封及軸瓦采用全改方案。a)高壓缸(1調(diào)節(jié)級+11壓力級):調(diào)節(jié)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(jī)高壓轉(zhuǎn)子更換,高壓前后汽封套更換,調(diào)節(jié)級葉頂汽封環(huán)更換,高壓內(nèi)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(nèi)):第3×5級動葉片、隔板、隔板套更換,第3×5級葉輪更換,進(jìn)汽導(dǎo)流環(huán)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(shù)內(nèi)容

　　4.1汽缸中心改造技術(shù)經(jīng)過對原汽缸中心的測量發(fā)現(xiàn)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(diào)整內(nèi)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(jī)滑銷系統(tǒng)改造技術(shù)汽輪機(jī)高壓靜轉(zhuǎn)子所有負(fù)荷、中壓靜轉(zhuǎn)子部分負(fù)荷均由前、中軸承箱負(fù)擔(dān)。由于前、中軸承箱負(fù)荷重、軸向位移大,經(jīng)過長期運(yùn)行,現(xiàn)在已經(jīng)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(jìn)技術(shù)為減小二次流損失和動葉攻角損失,新設(shè)計(jì)的高效調(diào)節(jié)級首先是用3D-NS程序進(jìn)行方案設(shè)計(jì),最終經(jīng)過試驗(yàn)研究,選取合適的子午端壁流道線,并經(jīng)改型設(shè)計(jì)減小動葉進(jìn)口攻角,改進(jìn)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(jìn)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(yōu)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(shù)增加一倍,漏汽量大大減小。

　　4.4中壓通流部分改進(jìn)技術(shù)為加強(qiáng)隔板的剛度及強(qiáng)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(shù)增加一倍,漏汽量大大減小;第17~22級動葉采用自帶冠內(nèi)斜外平葉頂,形成光滑子午流道和便于多齒汽封結(jié)構(gòu)的布置;第20~22級隔板外環(huán)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(shù)。

　　4.5低壓通流部分改進(jìn)技術(shù)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(shè)計(jì)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(yōu)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(yīng)力,提高了效率;改進(jìn)第一級葉輪結(jié)構(gòu),取消其內(nèi)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(yīng)力集中系數(shù);末級以高效851葉片型線作為母型進(jìn)行設(shè)計(jì),靜葉采用層流葉型和斜置技術(shù);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(jìn)行機(jī)組軸系動平衡。

　　5改造總體簡介

　　5.1根據(jù)東方汽輪機(jī)廠《N200-12.7/535/535型凝汽式汽輪機(jī)通流部分改造主機(jī)證明書》提供的標(biāo)準(zhǔn),在安裝中各部套間隙值經(jīng)調(diào)整后,由甲方、制造廠共同進(jìn)行驗(yàn)收5.2在檢修、裝配過程中出現(xiàn)的問題及處理措施

　　5.2.1高壓部分a)高壓缸水平結(jié)合面有兩個螺栓(M76)不能拆卸,進(jìn)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(fù)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(jīng)拆除后檢查發(fā)現(xiàn)貓爪橫銷配合處銹蝕嚴(yán)重,將銹皮清除后貓爪下墊塊可靈活拆卸,根據(jù)制造廠意見將配合間隙擴(kuò)至0.1mm~0.12mm,并取消貓爪冷卻水;c)高壓缸前貓爪內(nèi)弧處漏汽問題處理。拆除階段發(fā)現(xiàn)高壓缸前貓爪內(nèi)弧處因漏汽已焊死,根據(jù)電廠要求對該處進(jìn)行改造,將螺栓加熱進(jìn)汽口改道,頂部加不銹鋼板后補(bǔ)焊,加寬密封面然后用平板研平,增大了該處水平結(jié)合面接觸面積;d)高壓缸結(jié)合面間隙處理。高壓缸經(jīng)合缸檢查發(fā)現(xiàn)兩側(cè)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(diǎn)的方法進(jìn)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(lián)箱水壓試驗(yàn)。對法蘭螺栓加熱聯(lián)箱進(jìn)行0.1Mpa水壓試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)多處漏水,進(jìn)補(bǔ)焊合格后消除漏點(diǎn);f)高壓缸內(nèi)部管道改造。根據(jù)制造廠要求對高壓缸內(nèi)部管道進(jìn)行如下改造:(a)取消內(nèi)缸法蘭加熱管道,將內(nèi)外缸上管道接頭堵死;(b)拆除原內(nèi)短節(jié)漏汽管道、內(nèi)汽封漏汽管道,重新安裝內(nèi)短節(jié)漏汽管道,使之排到擋熱板后,新造內(nèi)汽封沒有漏汽接口,不需要安裝管道;g)根據(jù)廠家出廠證明書要求的定位尺寸,將各轉(zhuǎn)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(zhǔn)確,偏差較多。為保證多數(shù)隔板軸向間隙合格,經(jīng)制造廠同意,高壓轉(zhuǎn)子軸向定位尺寸由5mm改為5.5mm,其它定位尺寸未變。轉(zhuǎn)子軸向定位后,根據(jù)測量結(jié)果對不合格的隔板、汽封進(jìn)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(cè)補(bǔ)焊,另一側(cè)車削向調(diào)端移動6.5mm,復(fù)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(jié)合面軸向車削1.5mm;i)第10~12級隔板通流間隙偏小,將進(jìn)汽側(cè)車削0.8mm。

　　5.2.2中壓部分a)中壓缸結(jié)合面間隙處理。中壓缸經(jīng)合缸檢查發(fā)現(xiàn)中壓缸前部中調(diào)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(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)中缸前汽封處沒有間隙,用塞尺仔細(xì)測量后揭缸,并將上半翻轉(zhuǎn),用大平尺及平板檢查也發(fā)現(xiàn)前部為高點(diǎn),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(fù)上述工作,經(jīng)多次修研檢查,把緊螺栓情況下,中缸前部內(nèi)側(cè)達(dá)到0.05mm塞尺不入,外側(cè)局部仍存在0.2mm間隙,為此采用電火花補(bǔ)焊方法處理,但由于補(bǔ)焊處過渡不好,局部仍存在間隙,右側(cè)兩處間隙0.12mm約40mm寬。現(xiàn)場又進(jìn)行局部補(bǔ)焊,然后用平板修磨補(bǔ)焊處,最終消除間隙;b)#5隔板套內(nèi)兩級隔板通流間隙偏大,將隔板套凸緣進(jìn)汽側(cè)車削3mm、出汽側(cè)補(bǔ)焊。為調(diào)整中壓缸通流間隙,將推力軸承后調(diào)整環(huán)減薄,前調(diào)整環(huán)加厚,中壓轉(zhuǎn)子向調(diào)端移0.80mm;c)中壓轉(zhuǎn)子軸向定位尺寸由16mm改為6mm。

　　5.2.3低壓部分a)低壓缸結(jié)合面間隙處理。低壓缸經(jīng)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(jié)合面有漏汽痕跡,各段交界處存在錯口現(xiàn)象。經(jīng)調(diào)查其它電廠同類型機(jī)組也存在此現(xiàn)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(jié)構(gòu),各段膨脹系數(shù)不一致所至,經(jīng)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(jié)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(zhuǎn)子低壓末級)、第32級(低壓轉(zhuǎn)子正向末級)、第37級(低壓轉(zhuǎn)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(cè)發(fā)現(xiàn)一處新裂紋,根據(jù)裂紋情況進(jìn)行鉆止裂孔方法處理。對汽缸螺栓打磨檢修處理,然后進(jìn)行光譜分析、硬度檢驗(yàn)等常規(guī)金屬檢查,不合格螺栓進(jìn)行更換。

　　5.2.5滑銷系統(tǒng)檢修改造a)前箱加裝自潤滑石墨柱。首先對前中箱臺板進(jìn)行研磨,接觸面積達(dá)75%且均勻分布,各處檢查無間隙,驗(yàn)收合格后交制造廠鉆孔,安裝石墨柱后,重新進(jìn)行研磨,合格后涂好潤滑脂將前箱就位。b)滑銷系統(tǒng)檢修。前中箱下縱銷間隙符合標(biāo)準(zhǔn),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(nèi)缸前立銷間隙過大0.40mm,采取了補(bǔ)焊加工處理,間隙符合標(biāo)準(zhǔn)。

　　5.2.6#3~#5瓦軸承室漏油問題處理經(jīng)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(zhuǎn)子軸系找中及隔板找中a)檢查轉(zhuǎn)子,測量其軸徑橢圓度、錐度、進(jìn)行晃度瓢偏檢查,均符合標(biāo)準(zhǔn);b)軸系找中工作。軸系找中工作主要根據(jù)拆前記錄,各轉(zhuǎn)子就位后測量油檔汽封瓦窩,根據(jù)拆前記錄粗研瓦塊,分別測量低—發(fā)、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(jìn)行調(diào)整,調(diào)整后對輪中心及張口均符合要求。調(diào)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(diào)整后低壓轉(zhuǎn)子揚(yáng)度與拆前記錄基本相符,#4瓦前揚(yáng)0.06mm/m,#5瓦后揚(yáng)0.25mm/m,軸系找中合格后對各油擋洼窩中心進(jìn)行復(fù)查,其中#4瓦處油擋洼窩中心偏差最大,右側(cè)比左側(cè)大1.88mm;c)隔板找中心工作按安裝技術(shù)措施正常進(jìn)行。上下不合格,調(diào)整掛耳下墊片,左右不合格調(diào)整底鍵。由于隔板找中心需要,對高壓內(nèi)缸進(jìn)行整體移動,進(jìn)汽端不動,調(diào)端向右側(cè)平移1mm。經(jīng)過調(diào)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(zhuǎn)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(jié)語

　　#3、#4汽輪機(jī)增容改造后,三缸效率及熱耗率均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。改造后經(jīng)濟(jì)性達(dá)到了目前國內(nèi)同類型機(jī)組的先進(jìn)水平。經(jīng)過改造后,機(jī)組額定出力由200MW增至220MW,增強(qiáng)了機(jī)組的調(diào)峰能力,提高了電網(wǎng)的安全性和可靠性

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