100MW汽轮机节能增容改造

摘 要:华蓥山发电厂3号汽轮机由于设计及制造原因存在高压汽缸铸造裂纹、通流间隙过小、危险动叶片等隐患,同时经济效率低下、不适合两班制调峰。对此,通过技术改造,彻底消除了各种隐患,提高了机组出力及调峰能力,节能降耗效果显著,效益良好。

关键词:汽轮机;通流部分;设备改造;经济分析

1 存在的问题

  华蓥山发电厂3号汽轮机系北京重型电机厂(以下简称北重厂)1978年12月出厂的n100-90/535型凝汽式汽轮机,自1980年10月投运至1999年12月1日已累计运行133 569 h,启停各500余次。1989年大修时,高压下缸发现5条裂纹,当时采用打磨、奥507焊条冷焊处理了长度和深度不太大的编号为1、2号裂纹,处理后效果较好;对余下的3、4、5号裂纹,因处于高压缸内壁、调节汽室内,位置特殊,修复难度较大,经四川省电力公司同意监控运行。

  因此,该机组由于设计及制造原因留下许多隐患。

1.1 汽缸铸造裂纹

  汽缸3、4、5号裂纹于1999年进行打磨焊补,采用全亚弧焊的新工艺,焊丝为奥氏体,而缸体为珠光体,其线膨胀系数相差30%~50%,在交变热应力作用下,在焊缝熔合线上和热影响区极易产生裂纹;同时,补缸焊接过程中及焊后,不能实施机械及热处理方法消除焊缝残余应力,而挖补的金属量(相当于长290 mm,宽100 mm,深140 mm的∪型坡口)非常大,故运行中焊缝的应力释放是不可忽视的危险点。

1.2 不合格动叶片的存在

  大修中叶片静频率测试发现第18级、22级共有7组51片频率≤300 hz,低于300 hz的叶片占该级叶片总数的42.5%,远远超过叶片频率分散度的规定。

1.3 通流间隙设计过小

  3号汽轮机属20世纪70年代的产品,是带基本负荷的主力机组,未按调峰进行设计,因此通流间隙较小。但随着电力工业的快速发展以及四川省电力网架结构的变化,火电机组的调峰地位势在必然;近三年来,该机启停调峰次数达200余次。1999年大修发现,高压部分第2~11级动、静轴向之间有明显的擦伤痕迹,经分析认为这是由于机组两班制调峰快速启停造成的。

1.4 经济效率低下,能源浪费较高

  由于设计年代早,设计与制造水平低下,机组热耗高。设计热耗为9 254 kj/kw·h,实际运行热耗远高于此;据统计1998年热耗达10 000 kj/k w·h。总之,只有对设备进行改造,降低成本,提高设备完好率,才能提高企业在电力市场中的竞争能力。

2 技术改造方案的确定

  目前100 mw汽轮机通流部分技术改造较成熟的方案有两种。一是仍采用双列速度级,高低缸压力级数不变;二是采用单列速度级,高缸压力级增加一级且更换高压缸。

  根据上述情况,如果机组能进行技术改造,消除汽缸、动叶存在的隐患及设计、制造方面的不足,则安全性、经济性以及机组适应调峰的能力都将得到保证和提高。鉴于以上要求,因而采用了更换高压缸的方案,具体如下。

  1)更换高压缸及附件、喷嘴组、所有高压缸隔板套及隔板、高压整体转子及附件、全部动叶、高低压缸前后汽封体、汽封环、低压转子上的叶轮及动叶片、低压缸分流环、去湿环;调节阀及操纵座、凸轮配汽机构;1~4号轴承由三油隙更换为椭圆型轴瓦。

  2)速度级由双列改为单列,高压缸压力级由原来的14级增至15级,高压缸疏水由两级改为一级,高压缸法兰采用高窄法兰并取消原来的法兰及螺栓加热装置,高压前汽封漏汽至调漏母管前管道由108×5 mm扩大为159×8 mm,所有汽封均采用可调式汽封。

  3)设备改造预期效果:①机组能连续发出额定功率110 mw;②机组能连续发出最大功率116 mw;③额定工况计算热耗值8 800.5 kj/kw·h(2 102.0kcal/k w·h);额定工况计算汽耗值3.551 9 kg/kw·h;保证热耗值8 825.8 kj/kw·h。

3 设备现场安装及存在问题分析

  1)本次3号汽轮机通流部分节能改造,是该厂有史以来工作量最大、技术要求最高的一项工作。安装中需要测量上1 000个数据,许多数据还要重复进行测量;管道安装也是最为严格的一次,共拆装大小管道30多根,焊口100多个,其中合金钢焊口占了80%。因此,本次安装工作在技术及管理上均有许多值得总结的地方。

  2)由于北重厂设备提供不能及时到货,且提供的设备在制造厂没有进行试装配工序,因此增加了现场改造安装工作的难度及工作量,使工期延长。建议下台改造机组的总装配工序应在制造厂完成,可大大缩短安装工期。

  3)进行制造厂家提供图纸、资料的清点工作,完善该厂100 mw图纸、资料,额外向厂家索取了三份图纸。并仔细查阅、核对,发现相关图纸的技术要求有三处不符,通知制造厂设计人员,进行了更正。

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计