某电厂200MW汽轮机组通流改造

　　摘 要：某电厂#3、#4汽轮机是东方汽轮机厂生产的N-200/130/535/535型超高压、中间再热、三缸三排汽冷凝式汽轮机，该汽轮机进行三缸全优化增容改造，对节约能源和保护环境都有重大意义。通过对#3、#4汽轮机改造后，热力试验表明：机组效率得到提高，降低了热耗，增加机组出力，提高机组运行可靠性。

　　关键词：汽轮机；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;

　　中图分类号： TK269 文献标识码： A 文章编号： 2095-0802-(2011)11-0095-02

　　0 引言

　　随着对汽轮机组通流部分改造技术的日趋成熟，汽轮机制造厂对部分早期国产200 MW机组进行了增容改造，成功地提高了机组出力、降低发电煤耗。山东省淄博市某电厂#3、#4汽轮机组进行了通流部分节能增容改造，改造后的热力试验表明，缸效及热耗值均达到改造设计值，大修工程实现全优，达到了改造的预期目标，被华能国际电力股份有限公司命名为“技改项目达标投产机组”。

　　1 通流部分改造目的

　　山东省淄博市某电厂#3、#4汽轮机，由于该类型机组采用的是四十年代设计技术，整机设计完成于六十年代初期，所以经济性大大落后于同类型机组的先进水平。因此，采用目前先进的汽轮机技术对200 MW汽轮机进行三缸全优化增容改造是十分必要的，对节约能源和保护环境都有重大意义。通过改造不仅可以提高机组效率，降低热耗，增加机组出力；降低机组检修和运行费用，提高机组运行可靠性；还能适当延长机组总的服役期。

　　2 改造后主要技术规范

　　型号：N220-12.7/535/535

　　型式：超高压中间再热三缸三排汽凝汽式汽轮机

　　功率：额定功率：220 MW；

　　最大功率：229 MW

　　额定工况蒸汽参数：新蒸汽压力： 12.7 MPa(130 ata)；

　　新蒸汽温度： 535 ℃；

　　再热蒸汽压力：2.219 MPa；

　　再热蒸汽温度：535 ℃；

　　3 改造范围

　　#3、#4汽轮机高、中、低压汽缸，汽封及轴瓦采用全改方案。

　　a) 低压缸（3×5压力级，其中5级在中压缸内）：第3×5级动叶片、隔板、隔板套更换；第3×5级叶轮更换；进汽导流环更换；低压接合面间隙检查处理及裂纹检查处理。

　　b)汽封更换：高压缸前后汽封及中压缸前汽封、高压缸第2~12级、中压缸第13~22级隔板汽封更换为铁素体汽封；低压缸前后汽封、低压缸23~37级隔板汽封更换为铜汽封。

　　c)轴瓦更换：#1、#3、#4、#5轴瓦更换为椭圆瓦

　　d) 高压缸（1调节级+11压力级）：调节级喷嘴组、动叶片更换；第2~12级动叶片、隔板、隔板套更换；#4号机高压转子更换；高压前后汽封套更换；调节级叶顶汽封环更换；高压内外缸接合面间隙检查处理及裂纹检查处理。

　　e) 中压缸（10压力级）：第13~22级动叶片、隔板、隔板套更换；第20~22级叶轮更换；中压前汽封套更换；中压接合面间隙检查处理及裂纹检查处理。

　　4 改造技术内容

　　4.1 汽缸中心改造技术。

　　经过对原汽缸中心的测量发现高、中、低压三缸中心都有偏差，影响汽缸通流。高压汽缸采用调整内缸及偏装隔板的方法；中、低压汽缸采用偏装隔板套及隔板的方法；

　　4.2 汽轮机滑销系统改造技术。

　　汽轮机高压静转子所有负荷、中压静转子部分负荷均由前、中轴承箱负担。由于前、中轴承箱负荷重、轴向位移大，经过长期运行，现在已经不利于汽缸膨胀。所以在前、中轴承箱原基架上安装镶嵌膨胀石墨的自润滑滑块。

　　4.3 高压通流部分改进技术

　　为减小二次流损失和动叶攻角损失，新设计的高效调节级首先是用3D-NS程序进行方案设计，最终经过试验研究，选取合适的子午端壁流道线，并经改型设计减小动叶进口攻角，改进后级效率提高约10%。

　　高压前几级，压差大，为保主隔板必要的刚度，将第2~5级静叶采用分流叶栅，使级效率提高约2~3%；第2~9级动叶改用先进的低型损层流扭曲动叶，与冲动式直叶片相比，不但型线损失减小，而且优化了径向气流流型，减小了动叶攻角；第2~12级动叶改为自带冠、多齿汽封，齿数增加一倍，漏汽量大大减小。

　　4.4 中压通流部分改进技术

　　为加强隔板的刚度及强度，减小损失，第13级采用大刚度高效静叶隔板，第14~19级采用分流弯曲静叶；为减小拉筋扰动主流引起的附加损失，取消第17、18和22级动叶中拉筋；第13~16级动叶改为自带冠、多齿汽封，使汽封片数增加一倍，漏汽量大大减小；第17~22级动叶采用自带冠内斜外平叶顶，形成光滑子午流道和便于多齿汽封结构的布置；第20~22级隔板外环子午端壁采用斜通道，使流道更光滑；第13~22级隔板静叶采用薄出汽边技术。

　　4.5 低压通流部分改进技术

　　提高根径，第1~5级采用等根径，使U/Co更接近最佳值。

　　第1~2级静叶采用可控涡设计的新叶型，第3~4级采用型损较低的层流叶型；第1~4级动叶采用性能优良，型损较低且宽度加大的新叶型，从而提高级效率且降低蒸汽弯应力，提高了效率；改进第一级叶轮结构，取消其内孔轴向键，加径向键传递扭矩到主轴；加大叶轮圆角尺寸，减小应力集中系数；末级以高效851叶片型线作为母型进行设计，静叶采用层流叶型和斜置技术；末级叶轮增加了不开缸做轴系平衡的螺孔，使用专用工具可以不开缸进行机组轴系动平衡。

　　5 改造总体简介

　　5.1 根据东方汽轮机厂《N200-12.7/535/535型凝汽式汽轮机通流部分改造主机证明书》提供的标准，在安装中各部套间隙值经调整后，由甲方、制造厂共同进行验收。

　　5.2 在检修、装配过程中出现的问题及处理措施：

　　5.2.1 高压部分

　　a)高压缸水平结合面有两个螺栓（M76）不能拆卸，进汽接管也有部分螺栓无法拆除。通过检修将不能拆卸的螺栓钻除，并将丝扣重新复扣，更换新螺栓；

　　b)高压缸猫爪横向间隙小，猫爪下垫块拆卸困难，经拆除后检查发现猫爪横销配合处锈蚀严重，将锈皮清除后猫爪下垫块可灵活拆卸，根据制造厂意见将配合间隙扩至0.1 mm~0.12 mm，并取消猫爪冷却水；

　　c)高压缸前猫爪内弧处漏汽问题处理。拆除阶段发现高压缸前猫爪内弧处因漏汽已焊死，根据电厂要求对该处进行改造，将螺栓加热进汽口改道，顶部加不锈钢板后补焊，加宽密封面然后用平板研平，增大了该处水平结合面接触面积；

　　d)高压缸结合面间隙处理。高压缸经合缸检查发现两侧间隙较大，不把螺栓情况下约0.45 mm间隙，把螺栓后局部有0.09 mm间隙，揭缸后采用平板修磨高点的方法进行了处理，再次合缸后把紧螺栓检查，0.03 mm塞尺不入；

　　e)高压缸法兰螺栓加热联箱水压试验。对法兰螺栓加热联箱进行0.1 Mpa水压试验，发现多处漏水，进补焊合格后消除漏点；

　　f)高压缸内部管道改造。根据制造厂要求对高压缸内部管道进行如下改造：(a) 取消内缸法兰加热管道，将内外缸上管道接头堵死；(b) 拆除原内短节漏汽管道、内汽封漏汽管道，重新安装内短节漏汽管道，使之排到挡热板后，新造内汽封没有漏汽接口，不需要安装管道；

　　g)根据厂家出厂证明书要求的定位尺寸，将各转子轴向定位后，测量各部轴向间隙。由于制造厂部套加工不准确，偏差较多。为保证多数隔板轴向间隙合格，经制造厂同意，高压转子轴向定位尺寸由5 mm改为5.5 mm，其它定位尺寸未变。转子轴向定位后，根据测量结果对不合格的隔板、汽封进行立车加工，其中轴向位移最大的为第五级隔板套：将隔板套一侧补焊，另一侧车削向调端移动6.5 mm，复装后再次测量各部轴向位移间隙均符合要求；

　　h)高压#2后轴封套轴向位置相差约1.5 mm，将该轴封套法兰结合面轴向车削1.5 mm；

　　i)第10～12级隔板通流间隙偏小，将进汽侧车削0.8 mm。

　　5.2.2 中压部分

　　a) 中压缸结合面间隙处理。中压缸经合缸检查发现中压缸前部中调门处，水平接合面间隙较大，不把螺栓情况下约1 mm左右间隙，把紧1/3螺栓后最大间隙为0.65 mm，经检查发现中缸前汽封处没有间隙，用塞尺仔细测量后揭缸，并将上半翻转，用大平尺及平板检查也发现前部为高点，为此采用平板研磨的方法修低中缸前部，然后再次合缸检查间隙情况，重复上述工作，经多次修研检查，把紧螺栓情况下，中缸前部内侧达到0.05 mm塞尺不入，外侧局部仍存在0.2 mm间隙，为此采用电火花补焊方法处理，但由于补焊处过渡不好，局部仍存在间隙，右侧两处间隙0.12 mm约40 mm宽。现场又进行局部补焊，然后用平板修磨补焊处，最终消除间隙；

　　b) #5隔板套内两级隔板通流间隙偏大，将隔板套凸缘进汽侧车削3 mm、出汽侧补焊。为调整中压缸通流间隙，将推力轴承后调整环减薄，前调整环加厚，中压转子向调端移0.80 mm；

　　c) 中压转子轴向定位尺寸由16 mm改为6 mm。

　　5.2.3低压部分

　　a) 低压缸结合面间隙处理。低压缸经合缸，在不把螺栓情况下水平接合面间隙较大，把紧1/3螺栓后只有各段交界处存在间隙，最大处约0.2 mm，宽20 mm。低压缸前中、中后端交界处水平结合面有漏汽痕迹，各段交界处存在错口现象。经调查其它电厂同类型机组也存在此现象，分析原因主要是由于低压缸中段为铸铁，前后段为钢板焊接结构，各段膨胀系数不一致所至，经研究采用在漏汽处加装石墨垫片（0.5 mm）消除间隙。前后汽封水平结合面间隙较大，约0.2 mm，将上半拆除后重新安装，消除间隙；

　　b) 第27级（中压转子低压末级）、第32级（低压转子正向末级）、第37级（低压转子反向末级）隔板径向汽封体端面影响盖缸（缸体变形），轴向车削8 mm。

　　5.2.4 汽缸裂纹检查及螺栓检查

　　汽缸裂纹检查采用磁粉检查，在中压缸左侧发现一处新裂纹，根据裂纹情况进行钻止裂孔方法处理。对汽缸螺栓打磨检修处理，然后进行光谱分析、硬度检验等常规金属检查，不合格螺栓进行更换。

　　5.2.5 滑销系统检修改造

　　a) 前箱加装自润滑石墨柱。首先对前中箱台板进行研磨，接触面积达75%且均匀分布，各处检查无间隙，验收合格后交制造厂钻孔，安装石墨柱后，重新进行研磨，合格后涂好润滑脂将前箱就位。

　　b) 滑销系统检修。前中箱下纵销间隙符合标准，前中箱就位后左右横推，前箱移动0.02 mm 中箱移动0.03 mm；高压内缸前立销间隙过大0.40 mm，采取了补焊加工处理，间隙符合标准。

　　5.2.6 #3~#5瓦轴承室漏油问题处理

　　经检查#3~#5瓦轴承室没有裂纹，但轴承室下部排污管全部堵塞，采用压缩空气反吹、水冲洗的方法处理，轴承室下排污管全部疏通。

　　5.2.7转子轴系找中及隔板找中

　　a) 检查转子，测量其轴径椭圆度、锥度、进行晃度瓢偏检查，均符合标准；

　　b) 轴系找中工作。轴系找中工作主要根据拆前记录，各转子就位后测量油档汽封瓦窝，根据拆前记录粗研瓦块，分别测量低-发、中-低、高-中对轮的轴系中心，然后采用瓦块加减的方法对轴系进行调整，调整后对轮中心及张口均符合要求。调整过程中#2瓦左右基本保持不变，为了消除上张口，向上抬起0.75 mm，调整后低压转子扬度与拆前记录基本相符，#4瓦前扬0.06 mm/m，#5瓦后扬0.25 mm/m，轴系找中合格后对各油挡洼窝中心进行复查，其中#4瓦处油挡洼窝中心偏差最大，右侧比左侧大1.88 mm；

　　c) 隔板找中心工作按安装技术措施正常进行。上下不合格，调整挂耳下垫片，左右不合格调整底键。由于隔板找中心需要，对高压内缸进行整体移动，进汽端不动，调端向右侧平移1 mm。经过调整隔板找中心合格后，采用压铅丝法测量各部套膨胀间隙、挂耳间隙，对不合格采取车床加工处理。

　　5.2.8 转子轴向定位

　　推力瓦安装完，轴向定位尺寸合格，高中对轮之间垫片19.4 mm；中低对轮之间垫片5 mm。

　　6 结语

　　#3、#4汽轮机增容改造后，三缸效率及热耗率均达到设计指标。改造后经济性达到了目前国内同类型机组的先进水平。经过改造后，机组额定出力由200 MW增至220 MW，增强了机组的调峰能力，提高了电网的安全性和可靠性。