淺談200 MW三缸三排汽機(jī)組光軸改造技術(shù)

賈公禮

摘? 要：國(guó)家《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》要求，平均供電煤耗高于310 g/kW燃煤機(jī)組將陸續(xù)關(guān)停，現(xiàn)役較大功率機(jī)組必須進(jìn)行節(jié)能降耗和環(huán)保升級(jí)改造。汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子采用轉(zhuǎn)子和光軸互換，供熱期使用光軸轉(zhuǎn)子，減少機(jī)組冷源損失，非供熱期使用低壓轉(zhuǎn)子，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了電廠的運(yùn)行指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);光軸改造;節(jié)能減排

中圖分類(lèi)號(hào)：TM72? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

富拉爾基發(fā)電廠#4機(jī)為沖動(dòng)式三缸三排汽凝汽式汽輪機(jī)，1987年投產(chǎn)發(fā)電，型號(hào)為N200-12.75/535/535-55，哈爾濱汽輪機(jī)廠八十年代產(chǎn)品。為了提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，改善機(jī)組運(yùn)行狀況，1996年9月采用全三維技術(shù)進(jìn)行過(guò)增容。

1 改造目的及設(shè)計(jì)原則

根據(jù)國(guó)家及華電集團(tuán)節(jié)能減排、改善環(huán)境的方針政策，華電富拉爾基發(fā)電廠#4機(jī)組于2016年10月18日停機(jī)10月21日揭低壓缸開(kāi)始進(jìn)行低壓光軸供熱改造，11月11日中午12點(diǎn)機(jī)組與系統(tǒng)并列，改造后運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定。

#4機(jī)光軸改造原則：不改變機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，不改變高中壓缸通流間隙，不改變軸徑尺寸，不改變軸承箱基礎(chǔ)，不影響機(jī)組軸向推力。在供熱期機(jī)組采用低壓光軸技術(shù)運(yùn)行，低壓#1缸正常進(jìn)汽做功發(fā)電，低壓#2、#3缸不進(jìn)汽，對(duì)機(jī)組低壓轉(zhuǎn)子和隔板進(jìn)行改造，改造后機(jī)組供熱能力大，運(yùn)行安全可靠，投資回收周期短，非供熱期仍采用原機(jī)組低壓轉(zhuǎn)子，恢復(fù)低壓缸凝汽式運(yùn)行。因?yàn)樵摯胃脑鞛閲?guó)內(nèi)首臺(tái)200 MW三缸三排汽機(jī)組光軸改造，沒(méi)有施工經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。

該次改造后#4機(jī)基本類(lèi)似背壓機(jī)組，如果熱網(wǎng)無(wú)用汽需求，必須減負(fù)荷至最低并投油穩(wěn)燃，因此，受外網(wǎng)影響較大。光軸改造后#4機(jī)供熱能力大幅提高，按照設(shè)計(jì)最大抽汽量為330 t/h，最大供熱能力為214 MW，供熱面積可達(dá)379萬(wàn)㎡。

改造中4、5瓦標(biāo)高降低100 um，消除低壓缸排汽室溫度升高對(duì)標(biāo)高的影響。從實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)分析影響較?。ü廨S運(yùn)行155 MW相當(dāng)于純凝運(yùn)行200 MW），#3瓦升高1.6 um，#4瓦升高8.6 um，#5瓦升高5.3 um。因標(biāo)高對(duì)振動(dòng)影響小，2018年-2019年供暖期更換光軸轉(zhuǎn)子時(shí)測(cè)量4、5軸瓦標(biāo)高，發(fā)現(xiàn)并未降低，正常執(zhí)行哈汽廠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。改造前后的機(jī)組瓦振數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

2 設(shè)計(jì)和施工改造過(guò)程注意事項(xiàng)

（1）改造前電廠技術(shù)人員與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行充分地技術(shù)溝通，包括圖紙交流和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪（軸徑尺寸、對(duì)輪形式、對(duì)輪連接螺栓孔徑、中心距、軸徑揚(yáng)度等），防止發(fā)生設(shè)備不匹配情況。

（2）隔板護(hù)套必須現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整好軸向和徑向間隙，防止下次拆卸隔板護(hù)套時(shí)卡澀或與汽缸頂部發(fā)生接觸。

（3）對(duì)輪螺栓鉸孔必須制作2根專(zhuān)用鉸孔銷(xiāo)子，安裝專(zhuān)用銷(xiāo)子時(shí)不能蹩勁，各銷(xiāo)孔對(duì)正、均勻，緊好2根銷(xiāo)子后才能進(jìn)行鉸孔，緊好新銷(xiāo)子后才能盤(pán)動(dòng)轉(zhuǎn)子，防止銷(xiāo)孔錯(cuò)位。

（4）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將發(fā)電機(jī)軸向變化進(jìn)行校核，與汽輪機(jī)改造結(jié)合考慮，通過(guò)中低對(duì)輪調(diào)整墊實(shí)現(xiàn)調(diào)整，防止發(fā)電機(jī)軸向部件碰磨。

（5）光軸轉(zhuǎn)子安裝后原轉(zhuǎn)子的儲(chǔ)存保養(yǎng)或供熱期結(jié)束后光軸轉(zhuǎn)子的儲(chǔ)存保養(yǎng)，新舊隔板的儲(chǔ)存保養(yǎng)問(wèn)題，防止轉(zhuǎn)子隔板彎曲變形或銹蝕損壞。

3 運(yùn)行調(diào)整中遇到的問(wèn)題及處理情況

（1）暖機(jī)或低負(fù)荷時(shí)，低壓缸脹差調(diào)整困難，#2、#3排汽室溫度比#1排汽室高，啟動(dòng)后脹差一直在4 mm～6 mm，哈汽廠原設(shè)計(jì)為6.5 mm～-4 mm，通過(guò)調(diào)整循環(huán)水進(jìn)水量和對(duì)噴水減溫設(shè)備進(jìn)行控制，定參數(shù)或帶大負(fù)荷后趨于穩(wěn)定+3.7左右。

分析認(rèn)為啟機(jī)初期或低負(fù)荷鼓風(fēng)損失造成轉(zhuǎn)子熱膨脹大，提高真空時(shí)轉(zhuǎn)子更熱，排汽室更涼，造成正脹差增大。為了減小鼓風(fēng)損失，除了引一部分冷卻蒸汽進(jìn)入低壓缸進(jìn)行冷卻外，還需要提高轉(zhuǎn)子光潔度，應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)子表面進(jìn)行拋光處理，或者棄用套裝轉(zhuǎn)子使用整鍛轉(zhuǎn)子，套裝轉(zhuǎn)子各套之間間隙增加摩擦面積。2017年9月光軸轉(zhuǎn)子返廠進(jìn)行了磨光，表面粗糙度達(dá)到3.2以上。

（2）低負(fù)荷時(shí)（100 MW）軸向位移1.03 mm，正常運(yùn)行時(shí)為0.66 mm左右，供熱抽汽量小，高壓調(diào)速汽門(mén)進(jìn)汽量小，機(jī)頭方向的軸向推力小，加負(fù)荷至120 MW左右時(shí)，軸向位移逐漸趨于正常，為0.86 mm，負(fù)荷為140 MW時(shí)軸向位移0.94 mm。

（3）如熱網(wǎng)首站加熱器事故停運(yùn)，供熱抽汽主管道壓力突升，安全門(mén)將超壓動(dòng)作，此時(shí)機(jī)組應(yīng)及時(shí)減負(fù)荷，減小低壓缸抽汽壓力，防止汽輪機(jī)軸系承受反向作用力，損壞設(shè)備，安全門(mén)壓力整定必須準(zhǔn)確，低于哈汽廠設(shè)計(jì)低壓缸防爆門(mén)動(dòng)作壓力，一旦超壓造成低壓缸防爆門(mén)損壞，必須停機(jī)處理，影響較大。為了防止發(fā)生較大損壞，#4機(jī)投入“供熱抽汽壓力高停機(jī)”保護(hù)，動(dòng)作壓力為0.21 MPa，有光字牌報(bào)警顯示?！肮岢槠麎毫Ω咄C(jī)”保護(hù)取點(diǎn)為中壓22級(jí)與23級(jí)之間供熱抽汽管道上部。

4 試驗(yàn)結(jié)果

國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司電力科學(xué)研究院于2017 年 3 月 26 日對(duì)光軸改造進(jìn)行了后期試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：4 號(hào)機(jī)組光軸改造后，工況1（610 t/h 進(jìn)汽時(shí)，最大抽汽工況），其最大抽汽量為 301.424 t/h，該工況試驗(yàn)熱耗率為 5972.701 kJ/kWh;工況 2（320 t/h 進(jìn)汽時(shí)，最大抽汽工況），其最大抽汽量為161.576 t/h，該工況試驗(yàn)熱耗率為 6 187.849 kJ/kWh;工況 3（320t/h 進(jìn)汽時(shí)，最大抽汽工況），其最小抽汽量為 120.495 t/h，該工況試驗(yàn)熱耗率為 7 307.989 kJ/kWh; 610 t/h進(jìn)汽時(shí)，最大抽汽工況高壓缸試驗(yàn)效率為 79.89%，機(jī)組該運(yùn)行狀態(tài)下測(cè)算的反平衡試驗(yàn)發(fā)電煤耗為 232.09 g/kWh。汽輪機(jī)通流改造后額定工況627 t/h時(shí)熱耗率為 8 108 kJ/kWh，從試驗(yàn)結(jié)果看熱耗、煤耗明顯降低。

5 結(jié)語(yǔ)

國(guó)家《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》要求，平均供電煤耗高于310 g/kW燃煤機(jī)組將陸續(xù)關(guān)停，許多高耗能、小容量、環(huán)保差的中小型燃煤火電機(jī)組將陸續(xù)退出運(yùn)行，現(xiàn)役較大功率機(jī)組必須進(jìn)行節(jié)能降耗和環(huán)保升級(jí)改造。

富拉爾基發(fā)電廠#4汽輪機(jī)改造后，低壓轉(zhuǎn)子采用轉(zhuǎn)子和光軸互換，供熱期使用光軸轉(zhuǎn)子，減少機(jī)組冷源損失，非供熱期使用低壓轉(zhuǎn)子，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，但是提高了電廠的運(yùn)行指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益。我們將在今后的運(yùn)行維護(hù)中不斷學(xué)習(xí)，盡快掌握改造后經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，提高機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)

[1]田曉龍，張雷，卜心明.試論200 MW 機(jī)組汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子光軸供熱改造[J].內(nèi)蒙古教育（職教版），2016（10）：91-92.

[2]周博.200MW 超高壓抽凝式汽輪機(jī)組高背壓改造的可行性研究[J].機(jī)械工程師，2018（4）：133-135.