亞臨界300MW汽輪機(jī)供熱增容高背壓改造低壓軸承改造方案

李慶朋

摘 要：本文分析了亞臨界300MW等級(jí)汽輪機(jī)冬季低真空高背壓供熱改造，由于機(jī)組背壓高、低壓排汽溫度高引起低壓缸膨脹量大，進(jìn)而影響低壓軸承標(biāo)高的問(wèn)題。并提出了具體解決方案，對(duì)保證機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有深遠(yuǎn)的意義。

關(guān)鍵詞：供熱增容；低壓軸承；低真空

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.026

0 前言

為全面落實(shí)“節(jié)約、清潔、安全”的能源戰(zhàn)略方針，推行更嚴(yán)格能效環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，加快燃煤發(fā)電升級(jí)與改造，努力實(shí)現(xiàn)供電煤耗、污染排放、煤炭占能源消費(fèi)比重“三降低”和安全運(yùn)行質(zhì)量、技術(shù)裝備水平、電煤占煤炭消費(fèi)比重“三提高”，打造高效清潔可持續(xù)發(fā)展的煤電產(chǎn)業(yè)“升級(jí)版”的國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略的行動(dòng)計(jì)劃。目前，燃煤發(fā)電機(jī)組的節(jié)能降耗已成為國(guó)家能源政策的主要核心內(nèi)容。同時(shí)，國(guó)內(nèi)正在服役的火電機(jī)組中，卻有大部分機(jī)組循環(huán)效率偏低、熱耗值較高，不符合國(guó)家節(jié)能減排的要求，因此提高機(jī)組效率，降低機(jī)組熱耗成為發(fā)電企業(yè)近階段主要工作目標(biāo)。

多年來(lái)，哈汽公司一直致力于對(duì)國(guó)內(nèi)外制造的多種機(jī)型通流優(yōu)化改造，總結(jié)出了大量的成功經(jīng)驗(yàn)，取得了豐碩的成果和業(yè)績(jī)。汽輪機(jī)通過(guò)技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)能量的梯級(jí)利用，提升機(jī)組的功能適應(yīng)性，在很大程度上降低了電廠發(fā)電成本，并取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 冬季低真空運(yùn)行方案簡(jiǎn)介

為了解決汽輪發(fā)電機(jī)組冬季運(yùn)行時(shí)熱負(fù)荷持續(xù)增長(zhǎng)和供熱能力不足的矛盾，同時(shí)要保證機(jī)組夏季純凝運(yùn)行時(shí)的效率，改造后機(jī)組冬夏兩季采用雙低壓轉(zhuǎn)子更換運(yùn)行的方案。在已有低壓純凝轉(zhuǎn)子的情況下，再設(shè)計(jì)一套低真空運(yùn)行的低壓供熱轉(zhuǎn)子及隔板套、隔板，夏季時(shí)用常規(guī)低壓純凝轉(zhuǎn)子運(yùn)行，冬季更換成低真空低壓供熱轉(zhuǎn)子運(yùn)行，兩轉(zhuǎn)子交替使用，冬季利用高背壓循環(huán)水在冷凝器里吸收熱量提高溫度去供熱，最大限度的增加供熱能力。

冬季低真空低壓轉(zhuǎn)子比夏季純凝低壓轉(zhuǎn)子少一級(jí)，轉(zhuǎn)子原末級(jí)葉片處設(shè)計(jì)成導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，同時(shí)配重低壓轉(zhuǎn)子，使軸承載荷基本與原轉(zhuǎn)子相同。更換與低真空轉(zhuǎn)子匹配的隔板套，原末級(jí)隔板處設(shè)計(jì)成導(dǎo)流裝置，以滿足冬季低真空工況運(yùn)行。

其余結(jié)構(gòu)均與夏季常規(guī)運(yùn)行低壓模塊相同。

2 低真空運(yùn)行工況所面臨的問(wèn)題

由于機(jī)組低壓軸承箱為座缸式結(jié)構(gòu)，低壓軸承標(biāo)高受低壓缸排汽溫度影響較大。改造后機(jī)組冬季供熱運(yùn)行工況背壓值高達(dá)夏季純凝工況的10倍以上，若保持低壓軸承結(jié)構(gòu)不變，由位于軸承兩側(cè)的低壓外缸上的軸承支座支撐，如圖1所示，軸承支撐面接近于汽輪發(fā)電機(jī)組水平中分面。經(jīng)強(qiáng)度計(jì)算，在低真空運(yùn)行工況時(shí)，機(jī)組背壓高達(dá)50KPa以上，低壓缸排氣溫度高達(dá)100℃以上，導(dǎo)致低壓缸整體膨脹量較大，低壓軸承標(biāo)高會(huì)抬高0.4mm以上，在增大軸承比壓的同時(shí)可能會(huì)引起軸承瓦溫偏高的問(wèn)題，不利于機(jī)組的安全運(yùn)行。

為了保證改造后機(jī)組在冬季低真空運(yùn)行工況運(yùn)行時(shí)的安全可靠，我們要盡量減小低壓軸承標(biāo)高隨汽缸膨脹的變化。

3 低壓軸承改造方案

我們知道，低壓缸垂直方向的膨脹量以機(jī)組基礎(chǔ)為零點(diǎn)，向上方膨脹。因此，距離基礎(chǔ)越遠(yuǎn)、標(biāo)高越高則膨脹量越大。由此可知，降低低壓軸承支座支撐面的標(biāo)高是降低軸承標(biāo)高隨低壓缸膨脹而引起的抬高量的切實(shí)可行的方法。

如圖2所示，在低壓外缸軸承正下方焊接一個(gè)用于低壓軸承支撐的平面凸臺(tái)，同時(shí)于軸承底部銑一平面。增加一組軸承調(diào)整墊塊及墊片組，通過(guò)螺栓及定位銷固定于軸承底面上。調(diào)整墊塊直接與下方低壓缸上新增加的平面凸臺(tái)（即軸承支座）接觸，通過(guò)刮研調(diào)整墊塊，使其與軸承支座的接觸面積達(dá)到75%以上。然后通過(guò)調(diào)整墊片組的厚度，使轉(zhuǎn)子安裝符合軸系找中圖中的技術(shù)要求的同時(shí)，使軸承與低壓缸兩側(cè)支撐面之間保持合適的間隙，軸承主要靠底部支撐，兩側(cè)為輔。此時(shí)，調(diào)整墊塊與軸承支座需保證100%接觸。如此，由于低壓缸底部膨脹量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于機(jī)組水平中分面處的膨脹量，可使低真空運(yùn)行工況時(shí)低壓軸承標(biāo)高的抬高量降至0.15mm以內(nèi)，進(jìn)而保證機(jī)組的安全可靠的運(yùn)行。

4 小結(jié)

本文分析了亞臨界300MW等級(jí)汽輪機(jī)冬季低真空高背壓供熱改造，由于機(jī)組背壓高、低壓排汽溫度高引起低壓缸膨脹量大，進(jìn)而影響低壓軸承標(biāo)高的問(wèn)題。并提出了具體解決方案，對(duì)保證機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有深遠(yuǎn)的意義，為后續(xù)同類型改造機(jī)組積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。