中置型單軸配置燃機發(fā)電機裝抽轉子移動方案及其對比

馬馨蕊，袁昌健，白云濤

(1. 哈爾濱電機廠有限責任公司，哈爾濱 150040；2. 中國船舶集團有限公司第703研究所，哈爾濱 150001)

0 引言

隨著我國電力市場的大力發(fā)展以及國家環(huán)保政策的調整，常規(guī)火電產(chǎn)品自2020年以來受到很大沖擊，而聯(lián)合循環(huán)機組日益得到業(yè)主青睞。常見的燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組的軸系配置有以下三種形式：(1)“一拖一”單軸配置，即燃氣輪機、蒸汽輪機、發(fā)電機同軸布置，燃氣輪機和蒸汽輪機共同拖動一臺發(fā)電機運行；(2)“一拖一”分軸配置，即燃氣輪機和蒸汽輪機分別帶發(fā)電機運行；(3)“二拖一”多軸配置，即2臺燃氣輪機和2臺余熱鍋爐帶一臺蒸汽輪機，燃氣輪機和蒸汽輪機分別拖動發(fā)電機運行。具體的軸系配置方式需根據(jù)電廠實際需求以及工程造價等因素進行選擇。發(fā)電機中置的單軸機型指燃氣輪機、發(fā)電機和蒸汽輪機串軸安裝，燃氣輪機和發(fā)電機由剛性聯(lián)軸器串聯(lián)，發(fā)電機另一側亦通過剛性聯(lián)軸器與蒸汽輪機聯(lián)接，并通過3S離合器實現(xiàn)同步轉速自動聯(lián)軸，根據(jù)運行出力要求切換蒸汽輪機是否參與運行。由于發(fā)電機位于中間，也稱此種布置為發(fā)電機雙端驅動布置。當發(fā)電機需進行大修等檢查時，必須通過合理方式為發(fā)電機提供足夠的裝、抽轉子空間，才能進行裝、抽轉子操作。

本文總結了目前中置型單軸配置聯(lián)合循環(huán)機組中發(fā)電機常用的幾種裝抽轉子移動方案，并將其在工期、成本、場地要求等方面進行對比，對雙端驅動聯(lián)合循環(huán)機組選用合理的發(fā)電機移動方案提供參考。

以某電廠燃機發(fā)電機為例，基本參數(shù)如下：

(1) 發(fā)電機整體重量423 t；

(2) 發(fā)電機轉子重量70．4 t；

(3) 發(fā)電機轉子外形尺寸φ1.3 m×12.6 m；

(4) 發(fā)電機定子外形尺寸(長×寬×高)9.4 m×5.3 m×4.2 m；

(5) 主廠房寬度約為28 m。

1 中置發(fā)電機的三種移動技術方案

由于發(fā)電機位于整個軸系中間位置，兩端均有聯(lián)軸器聯(lián)接，無法像常規(guī)機組那樣在定子無需移動的情況下直接從非機械聯(lián)接端(勵磁端)進行轉子的裝、抽工作。發(fā)電機設計過程中，必須提前考慮中置發(fā)電機的裝、抽轉子方案，評估其可行性與經(jīng)濟性，最終滿足機組實際檢修的需求。

中置發(fā)電機裝、抽轉子出發(fā)點均為將發(fā)電機移出原運行位置，為裝、抽轉子的操作預留創(chuàng)造出足夠的施工空間。故停機后，首先需斷開所有與外部有連接的接口，包括管路、閥門、電氣連接等。拆除隔音罩刷架及其底部定位鍵、發(fā)電機汽、勵端端蓋、出線罩、監(jiān)測電刷裝置、汽端底部定位鍵等妨礙轉子裝、抽的設備及零件，還需要對高壓套管等機組重要且脆弱的電氣部件進行有效的防護。一般可采取如下三種技術方案。

方案A：使用專用同步液壓頂升工具將發(fā)電機整體抬高一定高度，滿足超過相對燃機高度較矮的汽輪機缸體后，在汽輪機缸體上搭建臨時平臺，即可滿足裝、抽轉子的空間需求。但對于燃機頂部有進風布置的，此方案受空間限制，無法實施。采用此方案，廠房行車考慮發(fā)電機轉子檢修最大重量，吊車能力可設為100 t，具體實施方案見圖1。

圖1 實施方案A示意圖

發(fā)電機原始安裝位置在燃氣輪機和蒸汽輪機中間；使用專用同步液壓頂升工具將發(fā)電機整體抬高約3.5 m，使之底腳面位于汽輪機缸體頂面以上，并用鋼結構支架妥善支撐發(fā)電機定子；搭建臨時檢修平臺和安全護欄；使用用戶提供的專用工具抽出轉子。

方案B：使用預先設計安裝的廠房吊車將發(fā)電機整體吊到檢修位置抽轉子。采用此方案，廠房吊車必須要能起吊整個發(fā)電機，建議廠房行車選擇2臺235 t配置，且需配置專用的定子吊梁，以保證在定子吊裝過程中的穩(wěn)定，見圖2。

圖2 實施方案B示意圖

方案C：使用專用工具將發(fā)電機整體側移后抽轉子。采用此方案側移時，定子側移時無需使用吊車，但需在定子底部預留側移工具安裝接口，廠房行車僅需后續(xù)裝、抽轉子時使用。具體實施方案見圖3。

圖3 實施方案C示意圖

進行相關準備工作，安裝轉子保護塊，支撐桿等保護固定工具，防止側移時對發(fā)電機轉子及軸承相關部件引起損傷；安裝每個底腳兩端的同步液壓頂升裝置并逐步增加配墊墊塊，將發(fā)電機定子緩慢穩(wěn)定的完全頂起，頂起高度滿足插入側移工具需要；安裝滑軌等側移工具，并將側移工具固定到發(fā)電機底腳上預留的接口，一般側移工具由兩組滑軌組成；進行發(fā)電機側移，側移方式為采用液壓油缸將發(fā)電機沿滑軌緩慢推離原安裝位置。

方案A、方案B、方案C將發(fā)電機移動到規(guī)定的位置后，使用發(fā)電機自帶的裝、抽轉子專用工具，將轉子從定子膛內抽出。對于以上三種移動方案，后續(xù)的抽轉子過程完全與常規(guī)的裝抽轉子方式相同，見圖4。

圖4

2 三種移動技術方案對比

(1) 工期對比(見表1)

表1 三種方案工期對比表

(2) 三種方案成本估算對比(見表2)

表2 成本估算對比

表2(續(xù))

(3) 場地需求對比(見表3)

表3 場地需求對比

電廠的場地空間在廠房進行初步設計時已確定，后期很難更改。故必須在電廠設計初期即確定發(fā)電機移動方案。

3 結論

由于發(fā)電機定子重量很大，所有相關零部件的設計均需重點考慮載荷要求，以保證整個移動過程的安全性。三種方案囊括了目前市場上主要的中置型單軸配置聯(lián)合循環(huán)機組中發(fā)電機移動技術方案，并對每種方案進行了詳細的方法說明，從工期、成本和場地需求方面進行對比。

根據(jù)對比分析采用第三種發(fā)電機側移方案成本最低，第二種發(fā)電機整體起吊的工期最短，其余兩種方案工期相近。場地需求方面，不同方案對場地三維方向上的空間需求各不相同，總體來說第二種方案的空間需求最大。目前來看，將發(fā)電機側移逐步成為雙端驅動發(fā)電機移動的主流方案，后續(xù)還可對側移工具進行優(yōu)化，以獲得成本和工期均滿足用戶需求的最佳方案。