試論三缸三排汽MW純凝汽輪機(jī)組背壓改造中中壓缸改造的措施及難點(diǎn)

董鳳亮

摘 要：三缸三排氣200MW純凝發(fā)電機(jī)組通過背壓改造實(shí)現(xiàn)供熱、供電互相切換一直是業(yè)界研究的方向，該改造技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)組利用率最大化，低壓缸光軸改造中“雙轉(zhuǎn)子”技術(shù)是一項(xiàng)技術(shù)突破。本文將就汽輪機(jī)背壓改造中中壓缸部分的改造難點(diǎn)進(jìn)行分析論證，并提出相應(yīng)措施。

關(guān)鍵詞：三缸三排汽；200MW純凝汽輪；中壓缸改造

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）24-0161-02

現(xiàn)階段，我國(guó)環(huán)境問題日益突出，國(guó)家要求燃煤電廠進(jìn)行相關(guān)設(shè)備節(jié)能改造，提高煤炭清潔利用、改善環(huán)境質(zhì)量。本文對(duì)華電能源股份有限公司富拉爾基發(fā)電廠200MW汽輪發(fā)電機(jī)組高背壓供熱改造項(xiàng)目可行性研究。200MW汽輪發(fā)電機(jī)組供熱期高背壓供熱改造項(xiàng)目，在供熱期采用高背壓供熱改造技術(shù)，#1、#2、#3低壓缸全部解列（中壓排汽全部去熱網(wǎng)加熱器）的方式，對(duì)原純凝機(jī)組進(jìn)行相關(guān)改造，可減少對(duì)原機(jī)組本體及相關(guān)輔助系統(tǒng)改造。改造后，機(jī)組運(yùn)行安全可靠，改造費(fèi)用低，回收周期短。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

華電能源股份有限公司富拉爾基發(fā)電廠位于富拉爾基區(qū)新電街1號(hào)，距富拉爾基城區(qū)中心8.5km，總裝機(jī)容量1200MW，分為二期建設(shè)：一期3臺(tái)200MW機(jī)組，二期擴(kuò)建3臺(tái)200MW機(jī)組，共6臺(tái)200MW凝汽式機(jī)組。汽輪機(jī)均為哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司八十年代產(chǎn)品，汽輪機(jī)為沖動(dòng)式三缸三排汽凝汽式汽輪機(jī)。分別于1982、1983、1984、1987、1988、1989年投產(chǎn)發(fā)電。

2 背壓改造技術(shù)方案論證

中低壓缸為單層缸結(jié)構(gòu)，中壓缸由前、中、后三部分組成，前部為中壓汽缸，中部為#1低壓缸，后部為低壓排汽缸，在中壓缸裝有13級(jí)～27級(jí)隔板和5個(gè)隔板套，其中13～22級(jí)隔板屬于中壓部分，23～27屬于低壓部分。#2、#3低壓缸為對(duì)稱分流式，由中間進(jìn)汽，兩端排汽三段組成，在低壓缸中裝有28級(jí)～37級(jí)隔板和兩個(gè)隔板套。

2.1 汽輪機(jī)改造原則

汽輪機(jī)供熱改造遵循以下原則：

（1）汽輪機(jī)組現(xiàn)有的高、中通流不變；（2）汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)不變；（3）汽輪機(jī)高、中、低壓缸安裝尺寸及對(duì)外接口尺寸不變；（4）汽輪機(jī)中壓主汽門、調(diào)門不動(dòng)，前、中、后軸承座與基礎(chǔ)接口不變，轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)及主油泵的聯(lián)接方式不變，與盤車裝置連接方式及位置不變；（5）汽輪機(jī)組的基礎(chǔ)不動(dòng)，對(duì)基礎(chǔ)負(fù)荷基本無(wú)影響，機(jī)組的軸向推力滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2 汽輪機(jī)改造方案分析

2.2.1 采暖期運(yùn)行

（1）在#1低壓缸增加低壓缸噴水冷卻系統(tǒng)，對(duì)低壓缸進(jìn)行噴水減溫。減溫水為除鹽水，流入低壓缸熱井，經(jīng)水泵抽出。（2）為保證原中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子與新設(shè)計(jì)中壓轉(zhuǎn)子、低壓光軸轉(zhuǎn)子的互換性，高-中壓聯(lián)軸器以及低壓-發(fā)電機(jī)聯(lián)軸器均采用液壓螺栓結(jié)構(gòu)。（3）機(jī)組在供熱運(yùn)行期間，在#2、#3低壓缸隔板槽內(nèi)安裝新設(shè)計(jì)隔板槽保護(hù)部套，以防止低壓隔板槽在供熱運(yùn)行時(shí)變形、銹蝕[1]。

2.2.2 非采暖期運(yùn)行

機(jī)組在非供熱期（夏季）要恢復(fù)純凝汽工況運(yùn)行，在冬季供熱期應(yīng)將換下的原中壓轉(zhuǎn)子、原低壓轉(zhuǎn)子、低壓隔板等設(shè)備部件進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，便于夏季重新安裝后直接恢復(fù)純凝汽運(yùn)行，為此須向電廠提供專用的轉(zhuǎn)子及隔板支架。夏季純凝汽運(yùn)行時(shí)，同樣應(yīng)保養(yǎng)好換下的供熱中壓轉(zhuǎn)子、低壓光軸轉(zhuǎn)子等設(shè)備。

3 背壓改造難點(diǎn)分析

（1）中壓缸與#1低壓缸為合缸結(jié)構(gòu)，在冬季供熱運(yùn)行時(shí)，中壓缸內(nèi)中壓通流部分維持原結(jié)構(gòu)，中壓缸內(nèi)#1低壓通流部分去掉原來(lái)的5級(jí)低壓葉輪葉片及全部低壓隔板，重新設(shè)計(jì)三級(jí)密封堵板安裝在#1低壓缸槽擋位置。阻止中壓排汽進(jìn)入#1低壓排汽缸，防止#1低壓缸超溫。（2）新設(shè)計(jì)中壓轉(zhuǎn)子保留原中壓部分通流，低壓部分為無(wú)葉片光軸轉(zhuǎn)子，用新設(shè)計(jì)的5級(jí)配重套筒代替原5級(jí)葉輪葉片，中壓轉(zhuǎn)子仍采用套裝結(jié)構(gòu)，以保證新設(shè)計(jì)中壓轉(zhuǎn)子盡量與原純凝轉(zhuǎn)子揚(yáng)度及臨界轉(zhuǎn)速相近。（3）機(jī)組在供熱運(yùn)行期間，在#2、#3低壓部分隔板槽安裝新設(shè)計(jì)保護(hù)部套，以防止低壓隔板槽在供熱運(yùn)行時(shí)變形、銹蝕。（4）為防止供熱運(yùn)行期間低壓缸超溫，凝汽器仍維持真空并小流量運(yùn)行，以降低轉(zhuǎn)子鼓風(fēng)及機(jī)組熱傳導(dǎo)所造成的低壓缸溫升。

4 中壓缸改造技術(shù)措施及影響

從圖1和圖2可以看出，改造后新設(shè)計(jì)中壓轉(zhuǎn)子與原中壓轉(zhuǎn)子相比，用5級(jí)配重套筒代替原中壓轉(zhuǎn)子低壓部分的5個(gè)套裝葉輪，中壓調(diào)端軸封尺寸減小，其它結(jié)構(gòu)均不發(fā)生變化。

4.1 中壓缸轉(zhuǎn)子

新設(shè)計(jì)中壓轉(zhuǎn)子保留原中壓部分通流，低壓部分轉(zhuǎn)子為無(wú)葉片光軸轉(zhuǎn)子，只起到傳遞扭矩的作用。新設(shè)計(jì)中壓轉(zhuǎn)子的低壓5級(jí)葉輪由配重套筒代替，仍采用套裝結(jié)構(gòu)，這樣能夠保證套筒重量及位置與原葉輪基本相同，使得改造后的轉(zhuǎn)子重量、揚(yáng)度和臨界轉(zhuǎn)速與原低壓轉(zhuǎn)子接近。主軸軸徑處尺寸與原中壓轉(zhuǎn)子軸徑尺寸相同，轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡槽及配重塊安裝位置維持原有結(jié)構(gòu)位置。在轉(zhuǎn)子互換時(shí)無(wú)需更換原中壓支持軸承。

4.2 軸向推力

由于取消#1低壓缸通流部分，機(jī)組正向推力減小，為維持機(jī)組推力不發(fā)生變化，需要對(duì)中壓缸前汽封改造。將機(jī)組的中壓轉(zhuǎn)子調(diào)端軸封直徑減小，即可增加正向推力，以平衡#1低壓缸停運(yùn)減小的軸向推力。改造后機(jī)組軸向推力將維持與改造前基本相同，完全滿足機(jī)組安全運(yùn)行需要。

4.3 對(duì)中壓缸隔板葉片強(qiáng)度影響

原機(jī)組額定純凝汽工況下，中低壓缸分缸壓力為0.23 MPa，改造后中壓缸排汽壓力為0.22-0.245MPa，排汽壓力通過供汽管道上調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)整，使末級(jí)壓差壓力范圍終保持在不大于原純凝汽運(yùn)行時(shí)的最大壓差，從而保證中壓末級(jí)的安全。

5 結(jié)語(yǔ)

本文主要對(duì)汽輪機(jī)中壓缸改造中中壓轉(zhuǎn)子、隔板、汽封、平衡軸向推力等幾個(gè)方面論述背壓改造中中壓缸各部改造的措施及難點(diǎn)，并分析改造前后的變化及影響。

參考文獻(xiàn)

[1]王學(xué)棟，成渫畏，段軍賽.兩種150MW等級(jí)機(jī)組高背壓供熱改造方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[A].山東電機(jī)工程學(xué)會(huì).山東電機(jī)工程學(xué)會(huì)2012年度學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].山東電機(jī)工程學(xué)會(huì)，2012：6.endprint