600MW亞臨界濕冷機組空冷改造中的基座改造方案

陳鵬帥 李立偉 倪云澤

摘要：為提高機組效率，國內某電廠600 MW亞臨界汽輪機進行了改造升級，將汽輪機原來的亞臨界四缸四排汽濕冷機組改造為660 MW四缸四排汽空冷機組。為適應汽輪機的改造升級需求，汽輪機基座也同步進行了升級改造，局部鑿除高、中壓缸基礎并增加鋼梁，低壓模塊新增框架式基礎，以滿足汽輪機的空冷改造需求。

關鍵詞：亞臨界濕冷機組;汽輪機基座;空冷改造

0 引言

鑒于國家對電廠效率和環保指標提出了新的要求，國內許多亞臨界機組陸續進行了提溫提效的升級改造。相較于采用水冷技術的電站，采用空冷技術的大型電站可節水3/4以上[1]，且空冷機組不產生廢水和蒸發物[2]。國內某電廠機組原為600 MW亞臨界濕冷機組，為實現機組節能減排，在雙提主、再熱蒸汽溫度至596 ℃、596 ℃的同時，將濕冷機組改造為直接空冷機組。汽輪機本身結構復雜且運行中存在振動，要求有較好的固定性，因此汽輪機基座的改造難度較大[3]。機組在空冷改造后，機身結構和基礎負荷分布均有較大變化，需要對汽輪機基座進行相應的改造升級，以提供合適的定位和保護支撐。然而目前還沒有濕冷機組直接改為直接空冷機組的先例可循，汽輪機基座的改造成為升級改造過程中的關鍵問題之一。

1 基座改造方案

汽輪機改造方案中，進汽參數由原來的16.7 MPa、538 ℃、538 ℃提高至16.7 MPa、596 ℃、596 ℃，對汽輪機高、中壓模塊的部件及其材料進行徹底更換，需要考慮進汽溫度升高對各部件熱膨脹的影響。機組由濕冷改為空冷，汽缸與軸承座分離，低壓模塊徹底更換，高、中壓模塊跨距需維持原有機型不變。因此，需利用現有汽輪機基礎，對高、中壓和低壓部分進行改造，以適應汽輪機本體各部分的升級改造需求。

1.1? ? 汽機基座低壓缸部分改造

水冷機組改空冷機組后，低壓缸處開孔尺寸和載荷發生變化，改造重點為支撐低壓缸的基礎及其相關內容。具體改造思路如下：

（1）使用現有汽輪發電機基座基礎，外輪廓尺寸及柱網定位尺寸均不變化。

（2）機組低壓部分基礎臺板負荷如圖1所示，濕冷與空冷機組低壓基礎臺板負荷對比如表1所示，低壓部分的整體基礎負荷有較大的改變，但需小于原有設備荷載。低壓部分基礎臺板全部重新布置，可以加大梁、柱斷面尺寸，用植筋、外包等方式將新舊梁柱連成一體。

（3）考慮水平管道的布置并充分利用原有基座梁上的穿出套管，避免新的開孔破壞原有梁的強度。

（4）充分考慮基座改造施工的復雜性和難度以及基座改造后帶來的風險。

為實現低壓模塊的定位、支撐功能，低壓缸內軸承采用軸向落地支撐，坐缸式軸承改為落地式軸承，低壓外缸與排汽裝置剛性連接。

空冷機組的負荷分布較濕冷機組有較大不同，B1、B2、B3位置的負荷明顯高于原濕冷機組。為適應負荷變化，在原基座III軸柱左側新增梁、柱門型框架;在原基座IV軸柱左右兩側分別新增梁、柱門型框架;在原基座V軸柱右側新增梁、柱門型框架。

為保證新增框架與原有基座緊密結合，以共同承受汽輪機的重量及振動，采取如下措施：

（1）新增柱主筋與原基礎底板結合面采用擴底自鎖型機械錨栓進行連接，植入深度分別為1 030 mm和1 350 mm，錨栓為HRB400螺紋鋼筋加工而成。擴底自鎖型機械錨栓可有效實現新增結構與原有基礎的緊密結合。

（2）在結合面區域，將原基礎底板表層混凝土鑿除70 mm，保留底板原有鋼筋。澆筑前將原基座柱、梁表面鑿毛后沖刷干凈，鑿除范圍內雙向植筋?10 mm@200 mm，植筋長度800 mm，插入底板400 mm，外露400 mm，外露部分與新增柱結合。

（3）對新舊柱的外立面全部采用外包鋼進行包裹。外包鋼與原柱混凝土結合面采用雙向?20 mm@150 mm錨筋連接，錨筋植入深度200 mm;外包鋼與新柱混凝土結合面采用雙向?19 mm@150 mm栓釘連接，栓釘長度200 mm，鋼板與鋼板間均滿焊。

（4）通過保溫保濕養護，使混凝土內外溫差小于25 ℃，可避免大體積混凝土表面出現降溫溫差裂縫。

1.2? ? 汽機基座高中壓缸部分改造

為了給主汽管道提供空間，給主汽門提供支撐且方便再熱門安裝，對高、中壓部分基礎進行局部鑿除。此外，汽輪機高、中壓缸混合部分混凝土梁側新增鋼梁，采用植筋增加埋件、鋼梁與埋件焊接的方式。

1.3? ? 汽機基座中間層及底板改造

汽輪機改造后，部分鋼梁承載能力不滿足新的荷載布置要求，需對鋼結構進行結構加固。加固前將除樓板自重外的鋼結構全部卸載，采用鋼梁下翼緣焊接鋼板的方式加固。將基座底板上原凝汽器設備基礎及其他設備、管道基礎根據新資料要求拆除并重做，新增設備基礎采用植筋的方式與原底板連接。

2 低壓模塊基礎改造施工細節

施工前，將III、IV、V軸基座柱周圍約1.5 m內的設備、管道（閥門）、電氣附件及防護設施全部拆除，以便開展基座改造施工。基座改造完畢后再進行恢復。對原III、V軸基座柱周圍約3 m內進行土方開挖至-4.5 m，以滿足柱包鋼施工的空間需求。III、IV、V軸基座柱4個施工面，除1面為錨栓安裝、鋼筋綁扎外，其余3面均需打孔、植筋;新舊基柱采用鋼板外包工藝，外包鋼板與原基座柱采用植筋連接，與新增基座柱采用栓釘連接，鋼板與鋼板間均滿焊。

3 結語

該電廠600 MW亞臨界機組改造工程成功實現了將亞臨界濕冷機組改造成直接空冷機組的目標。本次改造針對汽輪機各部分，尤其是低壓模塊的結構和負荷進行了明顯調整，包括低壓缸內軸承采用軸向落地支撐，坐缸式軸承改為落地式軸承，低壓外缸與排汽裝置剛性連接。

為適應汽輪機濕冷改空冷后的汽輪機基礎負荷分布變化，汽輪機基座低壓缸部分新增框架式基礎，新增柱主筋與原基礎底板結合面，采用先進的擴底自鎖型機械錨栓進行連接，新舊柱的外立面全部采用外包鋼進行包裹，實現了新舊基礎的一體性結合。基座高、中壓缸部分局部鑿除并增加鋼梁;中間層增加設備基礎埋件、吊點，并對鋼結構進行加固;底板原有設備基礎拆除并重做。本次改造在有效利用原基礎的前提下，為直接空冷機組提供了有效的支撐和保護，也為今后亞臨界濕冷機組的空冷改造提供了指導。

[參考文獻]

[1] 戴振會，孫奉仲，王宏國.國內外直接空冷系統的發展及現狀[J].電站系統工程，2009，25（3）：1-4.

[2] 田小林，馬曉麗.直接空冷系統研究現狀與發展前景[J].節能，2019，38（5）：24-27.

[3] 王永斌.火電廠汽輪機基座施工工藝及注意事項簡述[J].科技與企業，2016（6）：151.