CZK300型汽輪機連通管改造方案探討

摘要：文章對CZK300-16.7/0.4/537/537型汽輪機組的連通管運行現狀進行了分析，對運行中連通管隨負荷變化擺動較大進行了原因分析，在維持設備現狀的情況下尋找解決擺動大的原因，同時對連通管對機組熱耗的影響進行分析，對比改造方案，提高機組經濟性，消除連通管擺動。

關鍵詞：CZK300型汽輪機；連通管；負荷變化；機組熱耗；壓力調節閥 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2015）33-0024-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.33.013

1 概述

CZK300-16.7/0.4/537/537型亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、直接空冷供熱凝汽式汽輪發電機組，中壓缸排汽經一根母管引出分成兩根支管連接到低壓缸進汽處合二為一，進入低壓缸，兩只連通管壓力調節閥呈倒置形式，安裝于低壓缸進口轉角處。連通管壓力調節閥處由三個彈簧支架支撐，中壓缸出口管道轉角處由一根彈簧支架和三根彈簧拉桿組合。連通管壓力調節閥通過抗燃油控制，以滿足中壓缸排汽壓力大于0.379MPa的要求，保證機組安全運行。

2 連通管運行現狀

2.1 安全性方面

1、2號機組自投產以來，1號機組中低壓連通管擺動軸向8mm，橫向2.2mm；2號機組中低壓連通管擺動軸向4.3mm，橫向1.2mm。擺動幅度與負荷的變化方向一致。由于連通管擺動大，使機組連通管法蘭螺栓、管道焊口、管道膨脹節、EH油管道擺動增大，疲勞加劇，容易造成螺栓疲勞斷裂，焊口和膨脹節拉裂，管道焊口疲勞，油動機接口及接頭滲油，影響機組安全穩定運行。

2.2 連通管壓力調節閥性能方面

對連通管壓力調節閥線性進行測量，連通管壓力調節閥的閥門開度在20%～100%之間，壓力調節閥沒有節流，閥門開度在0%～20%內壓力調節閥才有調節性能，但閥門調節流量與閥門開度線形較差。

2.3 經濟性方面

對于CZK300型亞臨界機組，中低壓連通管設計為“一二一”型式，設計有2個三通、4個彎頭、2個角形調節閥，連通管設計壓力損失為4.5%。對于中低壓連通管壓損按照不同負荷工況進行測定，測量數據如表1所示：

表1

負荷（MW） 300 270 240 180

壓損（%） 10.01 9.99 10.02 10.09

實際測定的連通管壓損遠遠超過設計值，由于連通管壓損超過設計值，導致汽輪機熱耗比設計值偏差40kJ/kWh。

圖1

圖2

3 連通管擺動消除方案分析

3.1 擺動原因分析

造成連通管擺動大的原因主要有：（1）連通管設計平衡性較差；（2）連通管支架荷載計算有誤，彈簧支架選型不當；（3）連通管支架彈簧安裝存在偏差，熱態時彈簧受力不平衡；（4）連通管安裝工藝差，存在較大安裝應力；（5）連通管法蘭螺栓力矩未達到設計要求。

3.2 解決方案

3.2.1 設計方面。汽輪機廠進行了核算，連通管平衡性較弱，在汽流不穩的情況下容易造成連通管擺動；膨脹節補償量滿足要求；彈簧支架荷載符合要求。彈簧設計型號為膨脹節支座彈簧為TH3-117、膨脹節拉桿彈簧為TH1-C-211、壓力調節閥支座彈簧為TH3-115。對現場安裝彈簧進行核對，與設計型號相符。

3.2.2 安裝方面。（1）對連通管膨脹節進行檢查，拆除小拉桿在，禁錮大拉桿螺母；（2）對連通管支架彈簧、拉桿彈簧安裝位置進行檢查，機組在冷態時有三個彈簧筒內外鎖定孔錯位約2mm，對不符合要求的彈簧進行了中心調整，消除誤差。檢查核對LV閥支座彈簧、膨脹節支座彈簧熱態安裝位置，發現右側彈簧高度不符合原設計值556mm的要求，存在8mm左右偏差，主要由于汽流在“口”型連通管中存在擾動導致左右側彈簧受力不均；（3）結合機組檢修對連通管進行檢查，拆除軸向管道法蘭螺栓進行錯口檢查，左側法蘭錯位20mm，右側法蘭錯位5mm，對左側錯位管道重新安裝，消除法蘭錯位；（4）使用力矩扳手檢查連通管法蘭螺栓，符合設計要求。

3.3 效果檢驗

對1號機組連通管支座彈簧進行調整，消除左側連通管錯口后，在機組啟動后檢查連通管擺動情況，軸向擺動約5mm，橫向擺動約2mm，通過對現連通管的調整，雖然擺動情況有所改善，但未消除連通管擺動問題，需要對現連通管進行改造，以徹底解決連通管擺動大及壓損較大的問題。

4 連通管改造方案探討

雖然1號機組連通管擺動略有改善，但仍然存在連通管擺動及連通管壓損超標的問題。特提出對連通管進行改造，將現有連通管改造成單管型式，彎頭采用熱壓彎頭，閥門的操縱型式及安裝位置進行了設計計算及調研分析。

4.1 供熱機組單管式連通管擺動情況調查

現有單連通管300MW供熱機組，連通管壓力調節閥安裝位置有在水平管道上、中壓缸出口垂直管道上、低壓缸進汽口處等方案，300MW機組連通管壓力調節閥由主機抗燃油進行調節，無電動調節方式的運行經驗，但200MW機組有采用電動調節蝶閥的經驗，針對以上方案進行了論證及調研。

4.1.1 連通管壓力調節閥控制方式的確定。對于連通管壓力調節閥工作環境及狀態進行分析，此閥對調節性能不要求實現快關功能，且必須保證最小流量為100t/h，同時使用抗燃油控制的壓力調節閥存在油缸抖動的情況，造成抗燃油接頭滲油或油缸滲油的現象，由此建議采用電動調節蝶閥。

4.1.2 連通管壓力調節閥安裝位置的確定。連通管壓力調節閥安裝在水平管道上（如圖3）時，由于液動閥門重量約5.5t，需要設計支架，已承擔閥門重量，此方案已在多家300MW供熱汽輪機機組中實施，但運行中發現油缸存在抖動現象。

連通管壓力調節閥安裝在中壓缸排汽口處或中壓缸排汽垂直管道上，此方案可以不設計支架，減小了壓力調節閥的抖動情況，部分電廠已對布置在水平管道上的壓力調節閥進行了改造，布置在中壓缸出口的垂直管道上。

圖3

圖4

通過調研分析，連通管壓力調節閥布置在水平管道上將需要增加支架，并且存在抖動現象，就現運行機組連通管壓力調節閥布置在垂直管道上的方案連通管振動較小，可以滿足機組安全穩定運行。

4.2 連通管改造方案確定

通過調研及理論核算，連通管改造方案確定為單管方式，壓力調節閥布置于低壓缸進口處（如圖5）。閥門采用電動調節蝶閥，彎頭采用熱壓彎頭，以降低連通管壓損，提高機組經濟性。

圖5

4.3 連通管改造經濟性分析

連通管改造方案確定后，對連通管進行核算，電動調節閥在全開狀態壓損為0.5%，管道壓損約2.5%，連通管設計壓損約3%。預計降低機組熱耗約50kJ/kWh。

5 結語

經過對CZK300型汽輪機“一二一”型式連通管在該表結構的情況下進行調整，未徹底解決連通管擺動的前提下，確定連通管改造方案，同時對壓力調節閥布置位置對機組的實際影響進行調研分析，確定了本機組連通管改造方案，預計降低機組熱耗約50kJ/kWh，具體數據待改造后進行測定。

參考文獻

[1] 上海汽輪機廠設計圖紙[S].

作者簡介：李鵬剛（1981-），男，山西大唐國際臨汾熱電有限責任公司助理工程師，研究方向：熱能動力。

（責任編輯：周 瓊）