摘  要：某電廠#3、#4汽輪機(jī)是東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N-200/130/535/535型超高壓、中間再熱、三缸三排汽冷凝式汽輪機(jī)，該汽輪機(jī)進(jìn)行三缸全優(yōu)化增容改造，對(duì)節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境都有重大意義。通過(guò)對(duì)#3、#4汽輪機(jī)改造后，熱力試驗(yàn)表明：機(jī)組效率得到提高，降低了熱耗，增加機(jī)組出力，提高機(jī)組運(yùn)行可靠性。

　　關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；通流;改造

　　A Power Plant 200MW Steam Turbine Flow Path Retrofit

　　ZHANG Wei

　　(East Electric Power Administration Bureau of the Fourth Engineering Company, Shenyang 111000, Liaoning, China)

　　Abstract: In a power plant, # #34 turbine is Oriental turbine factory production N-200/ 130/ 535/ 535 type high pressure reheat, three cylinder, three rows of condensing steam turbine, the steam turbine of three cylinder full optimization upgrading, to save energy and protect environment are of great significance. By3, 4# # retrofitted steam turbine, thermal test showed: unit efficiency, reduces the heat consumption, increase efficiency, improve the operating reliability of power unit.

　　Key words: steam turbine flow path; transformation;

　　中圖分類號(hào)： TK269  文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A   文章編號(hào)： 2095-0802-(2011)11-0095-02

　　0 引言

　　隨著對(duì)汽輪機(jī)組通流部分改造技術(shù)的日趨成熟，汽輪機(jī)制造廠對(duì)部分早期國(guó)產(chǎn)200 MW機(jī)組進(jìn)行了增容改造，成功地提高了機(jī)組出力、降低發(fā)電煤耗。山東省淄博市某電廠#3、#4汽輪機(jī)組進(jìn)行了通流部分節(jié)能增容改造，改造后的熱力試驗(yàn)表明，缸效及熱耗值均達(dá)到改造設(shè)計(jì)值，大修工程實(shí)現(xiàn)全優(yōu)，達(dá)到了改造的預(yù)期目標(biāo)，被華能國(guó)際電力股份有限公司命名為“技改項(xiàng)目達(dá)標(biāo)投產(chǎn)機(jī)組”。

　　1 通流部分改造目的

　　山東省淄博市某電廠#3、#4汽輪機(jī)，由于該類型機(jī)組采用的是四十年代設(shè)計(jì)技術(shù)，整機(jī)設(shè)計(jì)完成于六十年代初期，所以經(jīng)濟(jì)性大大落后于同類型機(jī)組的先進(jìn)水平。因此，采用目前先進(jìn)的汽輪機(jī)技術(shù)對(duì)200 MW汽輪機(jī)進(jìn)行三缸全優(yōu)化增容改造是十分必要的，對(duì)節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境都有重大意義。通過(guò)改造不僅可以提高機(jī)組效率，降低熱耗，增加機(jī)組出力；降低機(jī)組檢修和運(yùn)行費(fèi)用，提高機(jī)組運(yùn)行可靠性；還能適當(dāng)延長(zhǎng)機(jī)組總的服役期。

　　2 改造后主要技術(shù)規(guī)范

　　型號(hào)：N220-12.7/535/535

　　型式：超高壓中間再熱三缸三排汽凝汽式汽輪機(jī)

　　功率：額定功率：220 MW；

　　最大功率：229 MW

　　額定工況蒸汽參數(shù)：新蒸汽壓力：  12.7 MPa(130 ata)；

　　新蒸汽溫度：  535 ℃；

　　再熱蒸汽壓力：2.219 MPa；

　　再熱蒸汽溫度：535 ℃；

　　3 改造范圍

　　#3、#4汽輪機(jī)高、中、低壓汽缸，汽封及軸瓦采用全改方案。

　　a) 低壓缸（3×5壓力級(jí)，其中5級(jí)在中壓缸內(nèi)）：第3×5級(jí)動(dòng)葉片、隔板、隔板套更換；第3×5級(jí)葉輪更換；進(jìn)汽導(dǎo)流環(huán)更換；低壓接合面間隙檢查處理及裂紋檢查處理。

　　b)汽封更換：高壓缸前后汽封及中壓缸前汽封、高壓缸第2~12級(jí)、中壓缸第13~22級(jí)隔板汽封更換為鐵素體汽封；低壓缸前后汽封、低壓缸23~37級(jí)隔板汽封更換為銅汽封。

　　c)軸瓦更換：#1、#3、#4、#5軸瓦更換為橢圓瓦

　　d) 高壓缸（1調(diào)節(jié)級(jí)+11壓力級(jí)）：調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴組、動(dòng)葉片更換；第2~12級(jí)動(dòng)葉片、隔板、隔板套更換；#4號(hào)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子更換；高壓前后汽封套更換；調(diào)節(jié)級(jí)葉頂汽封環(huán)更換；高壓內(nèi)外缸接合面間隙檢查處理及裂紋檢查處理。

　　e) 中壓缸（10壓力級(jí)）：第13~22級(jí)動(dòng)葉片、隔板、隔板套更換；第20~22級(jí)葉輪更換；中壓前汽封套更換；中壓接合面間隙檢查處理及裂紋檢查處理。

　　4 改造技術(shù)內(nèi)容

　　4.1 汽缸中心改造技術(shù)。

　　經(jīng)過(guò)對(duì)原汽缸中心的測(cè)量發(fā)現(xiàn)高、中、低壓三缸中心都有偏差，影響汽缸通流。高壓汽缸采用調(diào)整內(nèi)缸及偏裝隔板的方法；中、低壓汽缸采用偏裝隔板套及隔板的方法；

　　4.2 汽輪機(jī)滑銷系統(tǒng)改造技術(shù)。

　　汽輪機(jī)高壓靜轉(zhuǎn)子所有負(fù)荷、中壓靜轉(zhuǎn)子部分負(fù)荷均由前、中軸承箱負(fù)擔(dān)。由于前、中軸承箱負(fù)荷重、軸向位移大，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，現(xiàn)在已經(jīng)不利于汽缸膨脹。所以在前、中軸承箱原基架上安裝鑲嵌膨脹石墨的自潤(rùn)滑滑塊。

　　4.3 高壓通流部分改進(jìn)技術(shù)

　　為減小二次流損失和動(dòng)葉攻角損失，新設(shè)計(jì)的高效調(diào)節(jié)級(jí)首先是用3D-NS程序進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，最終經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究，選取合適的子午端壁流道線，并經(jīng)改型設(shè)計(jì)減小動(dòng)葉進(jìn)口攻角，改進(jìn)后級(jí)效率提高約10%。

　　高壓前幾級(jí)，壓差大，為保主隔板必要的剛度，將第2~5級(jí)靜葉采用分流葉柵，使級(jí)效率提高約2~3%；第2~9級(jí)動(dòng)葉改用先進(jìn)的低型損層流扭曲動(dòng)葉，與沖動(dòng)式直葉片相比，不但型線損失減小，而且優(yōu)化了徑向氣流流型，減小了動(dòng)葉攻角；第2~12級(jí)動(dòng)葉改為自帶冠、多齒汽封，齒數(shù)增加一倍，漏汽量大大減小。

　　4.4 中壓通流部分改進(jìn)技術(shù)

　　為加強(qiáng)隔板的剛度及強(qiáng)度，減小損失，第13級(jí)采用大剛度高效靜葉隔板，第14~19級(jí)采用分流彎曲靜葉；為減小拉筋擾動(dòng)主流引起的附加損失，取消第17、18和22級(jí)動(dòng)葉中拉筋；第13~16級(jí)動(dòng)葉改為自帶冠、多齒汽封，使汽封片數(shù)增加一倍，漏汽量大大減小；第17~22級(jí)動(dòng)葉采用自帶冠內(nèi)斜外平葉頂，形成光滑子午流道和便于多齒汽封結(jié)構(gòu)的布置；第20~22級(jí)隔板外環(huán)子午端壁采用斜通道，使流道更光滑；第13~22級(jí)隔板靜葉采用薄出汽邊技術(shù)。

　　4.5 低壓通流部分改進(jìn)技術(shù)

　　提高根徑，第1~5級(jí)采用等根徑，使U/Co更接近最佳值。

　　第1~2級(jí)靜葉采用可控渦設(shè)計(jì)的新葉型，第3~4級(jí)采用型損較低的層流葉型；第1~4級(jí)動(dòng)葉采用性能優(yōu)良，型損較低且寬度加大的新葉型，從而提高級(jí)效率且降低蒸汽彎應(yīng)力，提高了效率；改進(jìn)第一級(jí)葉輪結(jié)構(gòu)，取消其內(nèi)孔軸向鍵，加徑向鍵傳遞扭矩到主軸；加大葉輪圓角尺寸，減小應(yīng)力集中系數(shù)；末級(jí)以高效851葉片型線作為母型進(jìn)行設(shè)計(jì)，靜葉采用層流葉型和斜置技術(shù)；末級(jí)葉輪增加了不開(kāi)缸做軸系平衡的螺孔，使用專用工具可以不開(kāi)缸進(jìn)行機(jī)組軸系動(dòng)平衡。

　　5 改造總體簡(jiǎn)介

　　5.1 根據(jù)東方汽輪機(jī)廠《N200-12.7/535/535型凝汽式汽輪機(jī)通流部分改造主機(jī)證明書(shū)》提供的標(biāo)準(zhǔn)，在安裝中各部套間隙值經(jīng)調(diào)整后，由甲方、制造廠共同進(jìn)行驗(yàn)收。

　　5.2 在檢修、裝配過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及處理措施：

　　5.2.1 高壓部分

　　a)高壓缸水平結(jié)合面有兩個(gè)螺栓（M76）不能拆卸，進(jìn)汽接管也有部分螺栓無(wú)法拆除。通過(guò)檢修將不能拆卸的螺栓鉆除，并將絲扣重新復(fù)扣，更換新螺栓；

　　b)高壓缸貓爪橫向間隙小，貓爪下墊塊拆卸困難，經(jīng)拆除后檢查發(fā)現(xiàn)貓爪橫銷配合處銹蝕嚴(yán)重，將銹皮清除后貓爪下墊塊可靈活拆卸，根據(jù)制造廠意見(jiàn)將配合間隙擴(kuò)至0.1 mm~0.12 mm，并取消貓爪冷卻水；

　　c)高壓缸前貓爪內(nèi)弧處漏汽問(wèn)題處理。拆除階段發(fā)現(xiàn)高壓缸前貓爪內(nèi)弧處因漏汽已焊死，根據(jù)電廠要求對(duì)該處進(jìn)行改造，將螺栓加熱進(jìn)汽口改道，頂部加不銹鋼板后補(bǔ)焊，加寬密封面然后用平板研平，增大了該處水平結(jié)合面接觸面積；

　　d)高壓缸結(jié)合面間隙處理。高壓缸經(jīng)合缸檢查發(fā)現(xiàn)兩側(cè)間隙較大，不把螺栓情況下約0.45 mm間隙，把螺栓后局部有0.09 mm間隙，揭缸后采用平板修磨高點(diǎn)的方法進(jìn)行了處理，再次合缸后把緊螺栓檢查，0.03 mm塞尺不入；

　　e)高壓缸法蘭螺栓加熱聯(lián)箱水壓試驗(yàn)。對(duì)法蘭螺栓加熱聯(lián)箱進(jìn)行0.1 Mpa水壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)多處漏水，進(jìn)補(bǔ)焊合格后消除漏點(diǎn)；

　　f)高壓缸內(nèi)部管道改造。根據(jù)制造廠要求對(duì)高壓缸內(nèi)部管道進(jìn)行如下改造：(a) 取消內(nèi)缸法蘭加熱管道，將內(nèi)外缸上管道接頭堵死；(b) 拆除原內(nèi)短節(jié)漏汽管道、內(nèi)汽封漏汽管道，重新安裝內(nèi)短節(jié)漏汽管道，使之排到擋熱板后，新造內(nèi)汽封沒(méi)有漏汽接口，不需要安裝管道；

　　g)根據(jù)廠家出廠證明書(shū)要求的定位尺寸，將各轉(zhuǎn)子軸向定位后，測(cè)量各部軸向間隙。由于制造廠部套加工不準(zhǔn)確，偏差較多。為保證多數(shù)隔板軸向間隙合格，經(jīng)制造廠同意，高壓轉(zhuǎn)子軸向定位尺寸由5 mm改為5.5 mm，其它定位尺寸未變。轉(zhuǎn)子軸向定位后，根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)不合格的隔板、汽封進(jìn)行立車加工，其中軸向位移最大的為第五級(jí)隔板套：將隔板套一側(cè)補(bǔ)焊，另一側(cè)車削向調(diào)端移動(dòng)6.5 mm，復(fù)裝后再次測(cè)量各部軸向位移間隙均符合要求；

　　h)高壓#2后軸封套軸向位置相差約1.5 mm，將該軸封套法蘭結(jié)合面軸向車削1.5 mm；

　　i)第10～12級(jí)隔板通流間隙偏小，將進(jìn)汽側(cè)車削0.8 mm。

　　5.2.2 中壓部分

　　a) 中壓缸結(jié)合面間隙處理。中壓缸經(jīng)合缸檢查發(fā)現(xiàn)中壓缸前部中調(diào)門(mén)處，水平接合面間隙較大，不把螺栓情況下約1 mm左右間隙，把緊1/3螺栓后最大間隙為0.65 mm，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)中缸前汽封處沒(méi)有間隙，用塞尺仔細(xì)測(cè)量后揭缸，并將上半翻轉(zhuǎn)，用大平尺及平板檢查也發(fā)現(xiàn)前部為高點(diǎn)，為此采用平板研磨的方法修低中缸前部，然后再次合缸檢查間隙情況，重復(fù)上述工作，經(jīng)多次修研檢查，把緊螺栓情況下，中缸前部?jī)?nèi)側(cè)達(dá)到0.05 mm塞尺不入，外側(cè)局部仍存在0.2 mm間隙，為此采用電火花補(bǔ)焊方法處理，但由于補(bǔ)焊處過(guò)渡不好，局部仍存在間隙，右側(cè)兩處間隙0.12 mm約40 mm寬。現(xiàn)場(chǎng)又進(jìn)行局部補(bǔ)焊，然后用平板修磨補(bǔ)焊處，最終消除間隙；

　　b) #5隔板套內(nèi)兩級(jí)隔板通流間隙偏大，將隔板套凸緣進(jìn)汽側(cè)車削3 mm、出汽側(cè)補(bǔ)焊。為調(diào)整中壓缸通流間隙，將推力軸承后調(diào)整環(huán)減薄，前調(diào)整環(huán)加厚，中壓轉(zhuǎn)子向調(diào)端移0.80 mm；

　　c) 中壓轉(zhuǎn)子軸向定位尺寸由16 mm改為6 mm。

　　5.2.3低壓部分

　　a) 低壓缸結(jié)合面間隙處理。低壓缸經(jīng)合缸，在不把螺栓情況下水平接合面間隙較大，把緊1/3螺栓后只有各段交界處存在間隙，最大處約0.2 mm，寬20 mm。低壓缸前中、中后端交界處水平結(jié)合面有漏汽痕跡，各段交界處存在錯(cuò)口現(xiàn)象。經(jīng)調(diào)查其它電廠同類型機(jī)組也存在此現(xiàn)象，分析原因主要是由于低壓缸中段為鑄鐵，前后段為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，各段膨脹系數(shù)不一致所至，經(jīng)研究采用在漏汽處加裝石墨墊片（0.5 mm）消除間隙。前后汽封水平結(jié)合面間隙較大，約0.2 mm，將上半拆除后重新安裝，消除間隙；

　　b) 第27級(jí)（中壓轉(zhuǎn)子低壓末級(jí)）、第32級(jí)（低壓轉(zhuǎn)子正向末級(jí)）、第37級(jí)（低壓轉(zhuǎn)子反向末級(jí)）隔板徑向汽封體端面影響蓋缸（缸體變形），軸向車削8 mm。

　　5.2.4 汽缸裂紋檢查及螺栓檢查

　　汽缸裂紋檢查采用磁粉檢查，在中壓缸左側(cè)發(fā)現(xiàn)一處新裂紋，根據(jù)裂紋情況進(jìn)行鉆止裂孔方法處理。對(duì)汽缸螺栓打磨檢修處理，然后進(jìn)行光譜分析、硬度檢驗(yàn)等常規(guī)金屬檢查，不合格螺栓進(jìn)行更換。

　　5.2.5 滑銷系統(tǒng)檢修改造

　　a) 前箱加裝自潤(rùn)滑石墨柱。首先對(duì)前中箱臺(tái)板進(jìn)行研磨，接觸面積達(dá)75%且均勻分布，各處檢查無(wú)間隙，驗(yàn)收合格后交制造廠鉆孔，安裝石墨柱后，重新進(jìn)行研磨，合格后涂好潤(rùn)滑脂將前箱就位。

　　b) 滑銷系統(tǒng)檢修。前中箱下縱銷間隙符合標(biāo)準(zhǔn)，前中箱就位后左右橫推，前箱移動(dòng)0.02 mm  中箱移動(dòng)0.03 mm；高壓內(nèi)缸前立銷間隙過(guò)大0.40 mm，采取了補(bǔ)焊加工處理，間隙符合標(biāo)準(zhǔn)。

　　5.2.6 #3~#5瓦軸承室漏油問(wèn)題處理

　　經(jīng)檢查#3~#5瓦軸承室沒(méi)有裂紋，但軸承室下部排污管全部堵塞，采用壓縮空氣反吹、水沖洗的方法處理，軸承室下排污管全部疏通。

　　5.2.7轉(zhuǎn)子軸系找中及隔板找中

　　a) 檢查轉(zhuǎn)子，測(cè)量其軸徑橢圓度、錐度、進(jìn)行晃度瓢偏檢查，均符合標(biāo)準(zhǔn)；

　　b) 軸系找中工作。軸系找中工作主要根據(jù)拆前記錄，各轉(zhuǎn)子就位后測(cè)量油檔汽封瓦窩，根據(jù)拆前記錄粗研瓦塊，分別測(cè)量低-發(fā)、中-低、高-中對(duì)輪的軸系中心，然后采用瓦塊加減的方法對(duì)軸系進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后對(duì)輪中心及張口均符合要求。調(diào)整過(guò)程中#2瓦左右基本保持不變，為了消除上張口，向上抬起0.75 mm，調(diào)整后低壓轉(zhuǎn)子揚(yáng)度與拆前記錄基本相符，#4瓦前揚(yáng)0.06 mm/m，#5瓦后揚(yáng)0.25 mm/m，軸系找中合格后對(duì)各油擋洼窩中心進(jìn)行復(fù)查，其中#4瓦處油擋洼窩中心偏差最大，右側(cè)比左側(cè)大1.88 mm；

　　c) 隔板找中心工作按安裝技術(shù)措施正常進(jìn)行。上下不合格，調(diào)整掛耳下墊片，左右不合格調(diào)整底鍵。由于隔板找中心需要，對(duì)高壓內(nèi)缸進(jìn)行整體移動(dòng)，進(jìn)汽端不動(dòng)，調(diào)端向右側(cè)平移1 mm。經(jīng)過(guò)調(diào)整隔板找中心合格后，采用壓鉛絲法測(cè)量各部套膨脹間隙、掛耳間隙，對(duì)不合格采取車床加工處理。

　　5.2.8 轉(zhuǎn)子軸向定位

　　推力瓦安裝完，軸向定位尺寸合格，高中對(duì)輪之間墊片19.4 mm；中低對(duì)輪之間墊片5 mm。

　　6 結(jié)語(yǔ)

　　#3、#4汽輪機(jī)增容改造后，三缸效率及熱耗率均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。改造后經(jīng)濟(jì)性達(dá)到了目前國(guó)內(nèi)同類型機(jī)組的先進(jìn)水平。經(jīng)過(guò)改造后，機(jī)組額定出力由200 MW增至220 MW，增強(qiáng)了機(jī)組的調(diào)峰能力，提高了電網(wǎng)的安全性和可靠性。