淺談200 MW三缸三排汽機組光軸改造技術

賈公禮

摘? 要：國家《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》要求，平均供電煤耗高于310 g/kW燃煤機組將陸續關停，現役較大功率機組必須進行節能降耗和環保升級改造。汽輪機低壓轉子采用轉子和光軸互換，供熱期使用光軸轉子，減少機組冷源損失，非供熱期使用低壓轉子，增加了勞動強度，提高了電廠的運行指標和經濟效益。

關鍵詞：汽輪機;光軸改造;節能減排

中圖分類號：TM72? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

富拉爾基發電廠#4機為沖動式三缸三排汽凝汽式汽輪機，1987年投產發電，型號為N200-12.75/535/535-55，哈爾濱汽輪機廠八十年代產品。為了提高機組經濟性，改善機組運行狀況，1996年9月采用全三維技術進行過增容。

1 改造目的及設計原則

根據國家及華電集團節能減排、改善環境的方針政策，華電富拉爾基發電廠#4機組于2016年10月18日停機10月21日揭低壓缸開始進行低壓光軸供熱改造，11月11日中午12點機組與系統并列，改造后運行狀態穩定。

#4機光軸改造原則：不改變機組運行參數，不改變高中壓缸通流間隙，不改變軸徑尺寸，不改變軸承箱基礎，不影響機組軸向推力。在供熱期機組采用低壓光軸技術運行，低壓#1缸正常進汽做功發電，低壓#2、#3缸不進汽，對機組低壓轉子和隔板進行改造，改造后機組供熱能力大，運行安全可靠，投資回收周期短，非供熱期仍采用原機組低壓轉子，恢復低壓缸凝汽式運行。因為該次改造為國內首臺200 MW三缸三排汽機組光軸改造，沒有施工經驗可以借鑒。

該次改造后#4機基本類似背壓機組，如果熱網無用汽需求，必須減負荷至最低并投油穩燃，因此，受外網影響較大。光軸改造后#4機供熱能力大幅提高，按照設計最大抽汽量為330 t/h，最大供熱能力為214 MW，供熱面積可達379萬㎡。

改造中4、5瓦標高降低100 um，消除低壓缸排汽室溫度升高對標高的影響。從實際運行數據分析影響較小（光軸運行155 MW相當于純凝運行200 MW），#3瓦升高1.6 um，#4瓦升高8.6 um，#5瓦升高5.3 um。因標高對振動影響小，2018年-2019年供暖期更換光軸轉子時測量4、5軸瓦標高，發現并未降低，正常執行哈汽廠設計標準。改造前后的機組瓦振數據見表1。

2 設計和施工改造過程注意事項

（1）改造前電廠技術人員與設計單位進行充分地技術溝通，包括圖紙交流和現場測繪（軸徑尺寸、對輪形式、對輪連接螺栓孔徑、中心距、軸徑揚度等），防止發生設備不匹配情況。

（2）隔板護套必須現場調整好軸向和徑向間隙，防止下次拆卸隔板護套時卡澀或與汽缸頂部發生接觸。

（3）對輪螺栓鉸孔必須制作2根專用鉸孔銷子，安裝專用銷子時不能蹩勁，各銷孔對正、均勻，緊好2根銷子后才能進行鉸孔，緊好新銷子后才能盤動轉子，防止銷孔錯位。

（4）設計時應將發電機軸向變化進行校核，與汽輪機改造結合考慮，通過中低對輪調整墊實現調整，防止發電機軸向部件碰磨。

（5）光軸轉子安裝后原轉子的儲存保養或供熱期結束后光軸轉子的儲存保養，新舊隔板的儲存保養問題，防止轉子隔板彎曲變形或銹蝕損壞。

3 運行調整中遇到的問題及處理情況

（1）暖機或低負荷時，低壓缸脹差調整困難，#2、#3排汽室溫度比#1排汽室高，啟動后脹差一直在4 mm～6 mm，哈汽廠原設計為6.5 mm～-4 mm，通過調整循環水進水量和對噴水減溫設備進行控制，定參數或帶大負荷后趨于穩定+3.7左右。

分析認為啟機初期或低負荷鼓風損失造成轉子熱膨脹大，提高真空時轉子更熱，排汽室更涼，造成正脹差增大。為了減小鼓風損失，除了引一部分冷卻蒸汽進入低壓缸進行冷卻外，還需要提高轉子光潔度，應對轉子表面進行拋光處理，或者棄用套裝轉子使用整鍛轉子，套裝轉子各套之間間隙增加摩擦面積。2017年9月光軸轉子返廠進行了磨光，表面粗糙度達到3.2以上。

（2）低負荷時（100 MW）軸向位移1.03 mm，正常運行時為0.66 mm左右，供熱抽汽量小，高壓調速汽門進汽量小，機頭方向的軸向推力小，加負荷至120 MW左右時，軸向位移逐漸趨于正常，為0.86 mm，負荷為140 MW時軸向位移0.94 mm。

（3）如熱網首站加熱器事故停運，供熱抽汽主管道壓力突升，安全門將超壓動作，此時機組應及時減負荷，減小低壓缸抽汽壓力，防止汽輪機軸系承受反向作用力，損壞設備，安全門壓力整定必須準確，低于哈汽廠設計低壓缸防爆門動作壓力，一旦超壓造成低壓缸防爆門損壞，必須停機處理，影響較大。為了防止發生較大損壞，#4機投入“供熱抽汽壓力高停機”保護，動作壓力為0.21 MPa，有光字牌報警顯示。“供熱抽汽壓力高停機”保護取點為中壓22級與23級之間供熱抽汽管道上部。

4 試驗結果

國網黑龍江省電力有限公司電力科學研究院于2017 年 3 月 26 日對光軸改造進行了后期試驗。試驗結果表明：4 號機組光軸改造后，工況1（610 t/h 進汽時，最大抽汽工況），其最大抽汽量為 301.424 t/h，該工況試驗熱耗率為 5972.701 kJ/kWh;工況 2（320 t/h 進汽時，最大抽汽工況），其最大抽汽量為161.576 t/h，該工況試驗熱耗率為 6 187.849 kJ/kWh;工況 3（320t/h 進汽時，最大抽汽工況），其最小抽汽量為 120.495 t/h，該工況試驗熱耗率為 7 307.989 kJ/kWh; 610 t/h進汽時，最大抽汽工況高壓缸試驗效率為 79.89%，機組該運行狀態下測算的反平衡試驗發電煤耗為 232.09 g/kWh。汽輪機通流改造后額定工況627 t/h時熱耗率為 8 108 kJ/kWh，從試驗結果看熱耗、煤耗明顯降低。

5 結語

國家《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》要求，平均供電煤耗高于310 g/kW燃煤機組將陸續關停，許多高耗能、小容量、環保差的中小型燃煤火電機組將陸續退出運行，現役較大功率機組必須進行節能降耗和環保升級改造。

富拉爾基發電廠#4汽輪機改造后，低壓轉子采用轉子和光軸互換，供熱期使用光軸轉子，減少機組冷源損失，非供熱期使用低壓轉子，增加了勞動強度，但是提高了電廠的運行指標和經濟效益。我們將在今后的運行維護中不斷學習，盡快掌握改造后經濟運行方式，提高機組運行的安全性和經濟性。

參考文獻

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