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100MW汽轮机通流技术改造及应用
发布时间:2009/10/19  阅读次数:1599  字体大小: 【】 【】【
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摘要:漳泽发电厂#1汽轮机由于生产年代较早,投入运行时间长,存在许多缺陷,同时机组经济效益低下、热耗率过高。通过对机组通流部分现代化改造及调速系统DEH改造,消除了设备隐患。改造后提高了机组出力和使用寿命,节能降耗,经济效益显著。
关键词:汽轮机 通流部分 设备改造 经济分析
         1 机组存在的问题
           漳泽发电厂#1汽轮机采用原苏联50年代技术设计生产的产品,与现代设计制造水平相比,其设计理论落后、生产制造水平低,主要表现为热力特性差、结构设计较为落后、汽轮机效率低、能耗大、电厂经济性较差,同时由于机组出厂已27年,设备上存在许多重大缺陷,需要利用大修彻底消除,具体表现如下:
           1.1 汽缸漏汽、调门汽室群裂
高压缸漏汽可以追溯到1999年底,一次甩负荷后,出现缸高压侧猫爪开始漏汽,虽漏汽量不是很大,但站在前箱处,可以感到明显汽流,尤其在启停机,汽缸法加系统投运时,漏汽量更加明显。为此在机组正常运行中,只能稍开法加至凝汽器门,以引走大部从汽缸中窜的蒸汽,这样做会使凝汽器的冷汽对高缸产生冲击,使汽缸结合面出现冷热应力,加速汽缸裂纹的出现。
在1993年8月大修时发现,高压缸下半左侧蒸汽室内存在较为严重的群裂现象,当时采用挖补消除裂纹。在1997年12月大修时发现,高压缸下半左侧蒸汽室内又出现严重的群裂现象,高压缸上半左侧蒸汽室内也同样存在很多微裂纹,为此采用大面积挖补的办法除去大部裂纹,由于微裂纹很多,位置狭小,无法进一步打磨,当时未做彻底处理,给机组安全运行带来隐患。
           1.2 不合格动叶片的存在
低压转子末级叶片曾多次发生断裂、裂纹。1987年6月首次大修时第20级叶片裂7片,裂纹均在外拉筋孔处,从内弧孔边沿开始向进汽边沿伸,裂纹长度为15-20mm,其中#3叶片已裂透。1993年8月大修时第20级叶片裂7片, 1997年12月大修时又发现第20级叶片裂3片。机组每次大修均需要进行更换低压转子叶片,不但增大了大修工作量,而且对机组长期安全运行带来极大隐患。
在2002年底至2003年初的跨年度大修时,发现低压第16级转子进汽侧轮盘根部燕尾槽3/4圈开裂,若非大修停机,可能会发生第16级转子叶片或轮盘飞出事故,后果不堪设想。
           1.3 #1瓦球面吃力差,轴向位移超标
1997年大修时发现,#1瓦球面吃力非常差,球面、瓦枕变形严重,球面与瓦枕之间局部间隙达0.10mm,经磨削上瓦枕结合面后,接触点仅分布在球面下部及顶部,左右两侧间隙仍有0.10mm无法消除,整个球面接触点仅有40%左右,导致开机后,轴向位移经常在+0.95~+1.05mm(标准为-0.40~+1.00mm,报警值-0.40mm,+1.00mm,严重困扰机组的正常运转。
           1.4 #6瓦垂直、水平振动大
#1机6瓦2002年9月20日轴向振动达90μm,水平振动达60μm。检查发现#6瓦底座及台板振动大,后采取临时措施,在下部备垫铁,并做支撑加固,使6瓦轴向振动在60μm,水平振动45μm,困扰机组安全运行。
           1.5 经济效率低下,能源浪费严重
限于当时制造、设计条件,机组的热耗率非常高。从2002年大修前节能诊断试验结果来看,在100MW工况下的机组试验热耗率较设计值高7.55%,高、低压缸效率分别为84.6%、71.93%,比设计值偏低1.87%、8.07%。总之#1机组的经济指标不仅远低于目前同类新机组,并且与其设计值相比,也有很大差距,而且随着时间推移,机组主要部件老化严重,只有对设备进行改造,降低生产成本,提高设备完好率,才能在电力市场的激烈竞争中站稳脚跟。
           2 影响机组经济性的主要因素
造成汽轮机组热耗偏高、缸效率偏低的原因是多方面的,高压缸设计比先进水平低约3-5%,低压缸效率也明显偏低。其主要原因为:设计落后,调速级效率偏低;静叶片未采用现代高效化设计,叶型损失和流动损失大;动叶片未采用可控涡优化设计,短叶片多为等截面直叶片,动叶损失大;围带和汽封结构不合理,叶栅拉筋过多,相对栅距不合理,通流的子午面不光滑;进汽和排汽通道压力损失大。同时由于制造工艺落后,安装检修有关间隙调整不当,使部分老机组实际内效率与设计值又存在较大偏差;加之汽缸结构不合理,汽缸内漏与本体相连的辅助系统泄漏,对主机经济性也产生很大影响。
           3 改造技术方案
           3.1 高压部分
⑴调节级由双列改为单列调节级,静叶采用子午面收缩型,高压压力级由原来14级增至15级。
⑵高压2~16级静叶采用高效"后加载"叶型,第2、3两级采用分流叶栅,第9~16级采用弯扭静叶栅。
⑶高压第2~16级动叶型线优化,全部采用自带冠成组或整圈联接。
⑷通流子午面光顺,取消全部拉筋,将原铸铁隔板改为焊接钢隔板。
⑸高压缸前部材料采用ZG20CrMoV,后部材料采用ZG230-450,并采用高窄法兰形式,取消法兰螺栓加热系统。
⑹高压转子采用整锻转子,材料为30Cr1Mo1V,增大过渡圆角。
⑺取消凸轮配汽机构,对调速系统实施DEH改造,实现每个油动机控制一个主汽门及调门。
           3.2 低压部分
⑴适当提高根径,优化速比。
⑵低压第1~5级静叶采用高效"后加载"叶型,弯扭静叶。
⑶低压第1~5级动叶采用性能优良高效新叶型,全部自带冠,叶顶汽封齿数增为第1~4级4道,末级3道。
⑷末级叶片材料采用17-4PH加镶焊司太林合金,并设置疏水槽,提高抗水蚀性能。
⑸末级叶片根部反动度提高到25% 。
⑹原隔板改为焊接钢隔板;低压缸汽封采用斜平齿结构。
⑺通流子午面光顺,只保留末级一根拉筋,其它拉筋全部取消。
           3.3 轴瓦
将#1-5瓦原三油楔轴瓦改为椭圆瓦,将#6瓦同时更换为新椭圆瓦。
           4 设备安装及存在问题分析、解决
           4.1 #6瓦水平、轴向振动大处理
经大修解体检查发现,六瓦台板与其下部垫铁未焊接固定,仅用混凝土浇筑固定。经过长时间运行,台板与垫铁之间松动导致机组运行时#6轴向振动达90μm,水平振动达60μm。在本次#1机大修中,把台板吊出,底部垫铁重新进行了更换、进行对研磨,并进行了段焊固定;对台板进行了清理,台板地脚螺丝进行了紧固、螺帽进行了点焊,找平找正后重新进行了二次浇灌。开机后6瓦的垂直、水平振动均小于20μm,轴向振动小于30μm。
           4.2 前箱与台板间隙大处理
解体前箱后测量发现,前箱与台板之间接触非常差,前箱出现较大变形,间隙最大处达0.55mm,大部间隙在0.30-0.40 mm,通过刮研台板,并进行对研,总计将前箱底面刮去0.60mm,修理后两者接触点、接触面达到质量标准。为保证大修后前箱膨胀自如,采用东方汽轮机厂的石墨涂膜技术,在前箱及台板上涂润滑膜,保证了机组的正常膨胀。
           4.3 大修中的质量把关
旧汽缸拆除前的测量数据是新汽缸安装、管道对口的依据,在改造中制定详细的施工方案,严格按施工工艺施工,派专人将新旧汽缸每个孔洞的规格、相对位置都做细致的测量、比较,保证了新汽缸的准确就位、各连接管道的正确对口。保证开机后汽缸及其所属管道无一处泄漏,机组真空严密性达到0.22MPa/min。
           4.4 调门顶部抗燃油油缸直径过小,提升力不足处理
在#1机组改造时高低压通流部分供货(不含调门关闭器及油缸)、调速系统的DEH供货(含调门关闭器及油缸)及改造分别由两制造厂进行。

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