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200 MW汽轮机低压缸通流部分的改造 |
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| 200 MW汽轮机低压缸通流部分的改造 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-26 19:51:35  |
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摘要：沙角发电A厂200 MW 1号国产三排汽轮机，与现代汽轮机相比，性能已相当落后，严重影响了电厂的“创一流”达标，必须对其低压缸通流部分进行改造来提高机组效率、出力及降低能耗。为此，介绍了1号机汽轮机低压缸通流部分改造的方案，改造过程中遇到的问题和对策，改造效果及一些经验性的建议。
国产三排汽200 MW汽轮机由于当时技术水平与制造水平的限制，其性能已落后。目前，对国产200 MW汽轮机实施通流部分改造来提高机组效率、出力及降低能耗，已成为主流发展方向。1998年12月～1999年2月，在沙角发电A厂1号机大修期间，对汽轮机的低压缸通流部分进行了改造，改造工期共用了69 d，比原计划提前了16 d完成, 改造达到了预期目的，取得了明显的效益。
1 改造方案
1.1 隔板改造
低压5级隔板全部重新设计，更换新型产品。低压1～5级隔板采用焊接隔板，静叶采用全三维弯曲造型，低压1～4级叶身与两端围带铸为一体,加强了隔板的刚性。
1.2 动叶片改造
低压1～4级动叶更换为新型线产品，动叶自带围带，汽道做成斜面，汽封齿数增加，取消原拉筋调频，动叶顶部取消铆接，减少应力集中，利于安全运行。末级动叶采用三元流可控涡手法设计，出汽边高度为668 mm，叶顶采用自带围带整圈连接结构，围带内斜外平。
1. 3重新设计几个项目
分流环重新设计，使结构更加合理；第23～37级叶轮重新设计；低压部分的三个隔板套重新设计。改造后，中、低压转子均需做高速动平衡试验。
2 改造前性能试验
大修前，为了能准确评价机组改造后的经济性及效果，对改造需要消除的缺陷及要完善的项目提供正确的方向, 特请广东省电力试验研究所对1号机组进行了热经济性能考核试验，结果见表1所示。
3问题及对策
3.1 转子跳动量大的问题
大修解体后，低压转子与中压转子联接的短轴最大跳动为0.23 mm,靠背轮瓢偏值为0.08 mm。在转子返厂更换叶轮及叶片的同时进行处理，瓢偏值修正到0.02 mm, 最大跳动量修正到0.06 mm。
3.2 新隔板中心问题
中、低压缸隔板更换后，在以中压缸前汽封洼涡和低压缸后汽封洼涡为基准拉钢丝进行中心调整时，发现中压缸后汽封洼涡向左侧偏移1.12 mm,低压缸前汽封洼涡向左侧偏移0.33 mm。中、低压缸洼涡中心线不在同一轴线上，这样便存在着隔板调整应该以什么作为中心基准的问题。中、低压缸洼涡中心不一致的原因是什么呢？可能在安装时便存在，也可能是汽缸变形或在运行中受管道的推拉应力引起。为此，对中、低压缸滑销系统进行了检查，发现异常情况。
中、低压缸中心不一致对机组安全运行是否有不良影响。经查阅该机组运行历史记录，未发现异常情况。认真研究汽轮机结构，汽轮机正常运行时主要保证动静部分的间隙符合要求，转子中心与隔板和汽封中心一致，即使汽缸中心有少量偏移，对安全运行没有不良影响。当然三缸中心与转子一致最为理想，在现有条件下要达到这一理想状况看来不现实且无必要，故决定新隔板的安装以转子中心作为基准来调整。隔板暂不进行找中心工作，待转子从哈尔滨汽轮机厂返回后，先进行轴系中心调整，然后以轴系(转子)为基准分别找正各级新隔板、隔板套等，使隔板、隔板套中心和转子中心一致，但把隔板和隔板套调整工作放在轴系找中心后进行，使大修后期工作较紧张。
3.3 低压转子重新定位问题
低压缸通流部分改造后，通流间隙须重新定位，低压转子相对原来位置往发电机方向移动了1.87 mm；同样发电机转子也向励磁机方向移动1.87 mm。发电机转子移动将改变转子与定子的磁场中心，磁场中心改变后是否引起转子窜动或振动？经电气维修和汽机维修专业认真研究，认为发电机转子移动1.87 mm，磁场变化很小，不会引起不良后果，不过开机后要注意观察推力瓦温度是否正常。
低压转子向发电机方向移动1.87 mm后，其与中压转子连接短轴的垫片也重新加工并相应加厚。
3.4汽封间隙过大的问题
试装时发现隔板汽封及中、低压缸轴封间隙过大,顶部间隙大部分超过1.80 mm(设计值0.65～0.95 mm)。隔板间隙过大造成大量蒸汽直接从间隙中流过,降低机组效率,中压缸后轴封及低压缸轴封间隙过大,会漏入空气降低真空直接影响机组效率。为配合本次通流改造,特设计了一系列专用工具以便大量加工汽封片，见图所示。
4 改造效果
改造投运后， 1999年3月8日～25日，由广东省电力试验研究所、西安热工研究所、哈尔滨汽轮机厂、北京三维公司对1号机进行了热力性能鉴定考核试验，试验标准依照美国机械工程师学会《汽轮机性能试验规程》（ASME PT6.0—1976）。大修前，低压缸效率为79.33％，改造后为87.53％，达到合同保证值87％的要求。改造前，热耗值为8 888.6 kJ/kWh，改造后为8 522.95 kJ/kWh, 节约煤约12 g/kWh，其中约8 g/kWh归功于低压缸改造，另外4 g/kWh 归功于高压加热器改造及其他。机组在三阀点试验工况时的功率，经系统修正和参数修正计算后为208.226 MW, 与大修前设计出力相比, 相同的主蒸汽流量机组出力提高5 .626 MW, 达到了改造后不增加流量而提高出力的目的。可见，汽轮机通流部分改造是个见效快、经济效益好的项目，为创建一流发电厂打下了坚实的基础。
5分析与建议
以下对试验结果进行简要的分析并就改造工作及汽轮机经济性提出粗浅的一些建议：
a) 新隔板找中心的问题使改造工作十分被动, 但我们在工作中找对了方法。以后如果进行改造，不管是三缸全改或只改低压缸，在揭缸后，转子返厂前先进行轴系找中心工作，轴系找中后，以轴系（转子）为中心基准测量各隔板、隔板套等的位置。改造时，在转子未返厂时便可通过拉钢丝或用假轴方法，按预先测量值来确定隔板、隔板套等的位置，使工作更主动、争取更多的时间。
b) 大修后高压缸效率为77.81%, 中压缸效率89.51%, 低压缸效率为87.53%, 与国外同类型机组相比,高压缸约低10％～11%, 中压缸约低2％～3%, 低压缸约低3％～4%。由此可见, 提高机组经济性在高中压缸方面仍有很大的潜能，建议以后进行三缸全改的方案。
c) 主汽门和调节汽门节流损失在200 MW工况时约5％～18％。由于采用凸轮配汽机构，其特性曲线只能做得比较平坦，因此，阀门之间重叠度大，一般在40％～50％，这样高压进汽因节流损失大造成高压缸效率低, 所以建议制造厂在制定通流部分改造方案时，将主汽门、调节汽门型线以及其它降低压损的措施一起给予考虑，或采用计算机控制每个阀门，即将调节系统由液压调节改为数字电液调节。由计算机控制阀门特性曲线就相当容易做，可以做得很陡，大大地减低各调节汽门之间的重叠度，一般只在2％～3％。这样节流损失大大地减少了，高压缸效率提高。
6 结束语
本次低压缸通流改造是成功，效率也是明显的，要使整个机组经济性更上一个水平，还有许多项目要完善。
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