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(nèi)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(yīng)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(chǔ)并增加鋼梁，低壓模塊新增框架式基礎(chǔ)，以滿足汽輪機的空冷改造需求。

關(guān)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(huán)保指標提出了新的要求，國內(nèi)許多亞臨界機組陸續(xù)進行了提溫提效的升級改造。相較于采用水冷技術(shù)的電站，采用空冷技術(shù)的大型電站可節(jié)水3/4以上[1]，且空冷機組不產(chǎn)生廢水和蒸發(fā)物[2]。國內(nèi)某電廠機組原為600 MW亞臨界濕冷機組，為實現(xiàn)機組節(jié)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(jié)構(gòu)復(fù)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(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)負荷分布均有較大變化，需要對汽輪機基座進行相應(yīng)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(guān)鍵問題之一。

1 基座改造方案

汽輪機改造方案中，進汽參數(shù)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(xiàn)有汽輪機基礎(chǔ)，對高、中壓和低壓部分進行改造，以適應(yīng)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(fā)生變化，改造重點為支撐低壓缸的基礎(chǔ)及其相關(guān)內(nèi)容。具體改造思路如下：

（1）使用現(xiàn)有汽輪發(fā)電機基座基礎(chǔ)，外輪廓尺寸及柱網(wǎng)定位尺寸均不變化。

（2）機組低壓部分基礎(chǔ)臺板負荷如圖1所示，濕冷與空冷機組低壓基礎(chǔ)臺板負荷對比如表1所示，低壓部分的整體基礎(chǔ)負荷有較大的改變，但需小于原有設(shè)備荷載。低壓部分基礎(chǔ)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(fù)雜性和難度以及基座改造后帶來的風險。

為實現(xiàn)低壓模塊的定位、支撐功能，低壓缸內(nèi)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(yīng)負荷變化，在原基座III軸柱左側(cè)新增梁、柱門型框架;在原基座IV軸柱左右兩側(cè)分別新增梁、柱門型框架;在原基座V軸柱右側(cè)新增梁、柱門型框架。

為保證新增框架與原有基座緊密結(jié)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(chǔ)底板結(jié)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(xiàn)新增結(jié)構(gòu)與原有基礎(chǔ)的緊密結(jié)合。

（2）在結(jié)合面區(qū)域，將原基礎(chǔ)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(nèi)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(jié)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(jié)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(jié)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(yǎng)護，使混凝土內(nèi)外溫差小于25 ℃，可避免大體積混凝土表面出現(xiàn)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(chǔ)進行局部鑿除。此外，汽輪機高、中壓缸混合部分混凝土梁側(cè)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(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)加固。加固前將除樓板自重外的鋼結(jié)構(gòu)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(shè)備基礎(chǔ)及其他設(shè)備、管道基礎(chǔ)根據(jù)新資料要求拆除并重做，新增設(shè)備基礎(chǔ)采用植筋的方式與原底板連接。

2 低壓模塊基礎(chǔ)改造施工細節(jié)

施工前，將III、IV、V軸基座柱周圍約1.5 m內(nèi)的設(shè)備、管道（閥門）、電氣附件及防護設(shè)施全部拆除，以便開展基座改造施工?；脑焱戤吅笤龠M行恢復(fù)。對原III、V軸基座柱周圍約3 m內(nèi)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(jié)語

該電廠600 MW亞臨界機組改造工程成功實現(xiàn)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(jié)構(gòu)和負荷進行了明顯調(diào)整，包括低壓缸內(nèi)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(yīng)汽輪機濕冷改空冷后的汽輪機基礎(chǔ)負荷分布變化，汽輪機基座低壓缸部分新增框架式基礎(chǔ)，新增柱主筋與原基礎(chǔ)底板結(jié)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(xiàn)了新舊基礎(chǔ)的一體性結(jié)合?；?、中壓缸部分局部鑿除并增加鋼梁;中間層增加設(shè)備基礎(chǔ)埋件、吊點，并對鋼結(jié)構(gòu)進行加固;底板原有設(shè)備基礎(chǔ)拆除并重做。本次改造在有效利用原基礎(chǔ)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(dǎo)。

[參考文獻]

[1] 戴振會，孫奉仲，王宏國.國內(nèi)外直接空冷系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀[J].電站系統(tǒng)工程，2009，25（3）：1-4.

[2] 田小林，馬曉麗.直接空冷系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].節(jié)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(yè)，2016（6）：151.