1000MW二次再熱汽輪發電機凝汽器組合工藝流程改進研究與應用

何志華

摘? 要：凝汽器是熱力電廠汽輪機重要設備，將汽輪機做功后的排汽冷凝成水，又叫復水器。在電廠建設中作為汽輪機安裝關鍵路徑上的關鍵工作，凝汽器組合安裝影響著汽輪機施工主線。凝汽器安裝有成熟固定施工工藝流程，對工期調整有較高要求時按常規流程調整空間很小。對深能（河源）電力2×1 000 MW燃煤發電機組凝汽器組合工藝流程改進以達到解決汽輪機安裝工期調整需求進行的研究應用進行介紹。

關鍵詞：工藝流程? ?平行施工? 模塊化? 整體吊裝? 經濟效益

中圖分類號： TU74? ? ? ?文獻標識碼：A

Abstract： Condenser is an important equipment of steam turbine in thermal power plant. It condenses the exhaust steam of steam turbine into water， which is also called water recovery device. As a key work in the key path of steam turbine installation in power plant construction， the combined installation of condenser affects the main construction line of steam turbine generator. The condenser is installed with mature fixed construction process. When there are high requirements for construction period adjustment， the adjustment space according to the conventional process is very small. For ShenZhen Energy （Heyuan） power 2 × Research and application introduction on the improvement of condenser combination process flow of 1000MW coal-fired generator unit to meet the needs of steam turbine installation period adjustment.

Key Words： Process flow; Parallel construction; Modularization; Integral hoisting; Economic Performance

深能（河源）電力2×1 000 MW燃煤發電機組凝汽器由上海電氣輔機設備有限公司供貨的N-60000型凝汽器。布置方式為：橫向布置、單流程，布置在汽機房0米層。形式為：雙背壓、雙殼體、表面型、殼體和水室，為全焊接結構。到貨方式為散件現場組合拼裝。常規安裝工藝流程先后銜接緊湊時間長，按正常流程的人力和機械配置單個凝汽器組合安裝一般2.5到3個月工期，600 MW及以上兩個凝汽器正常工期3到3.5個月。2020年1月下旬至2月底受新冠疫情影響，工程項目復工復產受到嚴重影響。估計影響工期為1.5個月，因此在汽輪機安裝關鍵路徑考慮必要的工期調整。

1工藝的現狀

凝汽器屬于標準型設備，各廠家之間也只是局部結構優化設計。200 MW以上汽輪機凝汽器安裝均是相同工藝流程。現場也只是對流程細微調整更改。核電站汽輪機凝汽器安裝也一樣，但基于甲方對工藝有較高要求。為最大限度保證設備的工藝質量在廠內制造關鍵部件，廠家對管束一般采取廠內制造成多個模塊發貨運輸到現場[1]，現場再進行整體拖運。另外，百萬核電機組都是半速機蒸汽流量比全速機大，采用的凝汽器尺寸、重量相較同容量常規火電機組大。采用這種方式成本無疑是巨大的，此方式也僅限于核電。

深能（河源）電力2×1 000 MW燃煤發電機組汽輪機為五缸四排汽，兩個低壓缸即雙凝汽器。凝汽器為散件到貨，正常施工周期長[2]。

對以往施工同為1 000 MW二次再熱燃煤機組凝汽器安裝工期進行了統計（見表1）。

從統計數據看，工期集中在低加吊裝完成的前面工序，占總工期2/3達到2.1個月。而且凝汽器安裝影響汽輪機關鍵路徑[1]，為凝汽器喉部低加吊裝后的前面部分。

因此，考慮從凝汽器組合開始到完成低加吊裝的前面工序優化調整。

2工藝流程改進

為有效調整汽機安裝關鍵路徑工期，從施工進度因素影響分析，制定相應緩解工期進度計劃的對策[3]，從施工流程、方法研究解決問題。施工創新、工序調整成為補救工期的關鍵，從關鍵路徑工序壓縮工期只能從調整工序增加作業面、新方法提高人員工效、大部件組合，對應措施如下：采用平行施工工藝、高效的隔板組合工藝、部件模塊化吊裝[4]。

2.1平行施工工藝流程

常規安裝流程（只對影響低壓缸外下缸、內缸就位進行分析）：從基礎驗收及標高、中心復查→支座就位找正→組裝殼體底板平臺制作→殼體底板拼裝焊接→側板就位及前后水室臨時存放→殼體側板拼裝焊接→殼體組合→喉部組合與殼體連接→低加吊裝。

凝汽器位于汽輪機底部，四周為基座立柱，空間狹小。按流程安裝是由下到上組合拼接施工，為單向施工，受工序制約時工期會無形中拉長。常規拼裝不能實現可行的工期調整。

優化施工邏輯，把部分組合工作調整至基礎外同步進行。即將以往常規單向施工改為并行同步施工。減少過多的前后銜接工序，防止前后工序的制約，讓施工流程變得更順暢。

為使凝汽器組合工期得到合理優化，對相關工序進行調整，包括底板、殼體、側板、隔板模塊轉移至組合場區域組合。具體調整前后的流程如見表2。

經過調整優化后，縮短基礎上的組合時間，提高施工效率，縮短安裝工期。

2.2隔板組合工藝

在進行凝汽器隔板室外組合前根據隔板模塊隔板與隔板之間的間距尺寸制作凝汽器隔板模塊組合工裝（見圖1），用于進行隔板模塊組合（見圖2）。用#10槽鋼及200 mm方鋼制作成一個高3 600 mm，長7 000 mm，寬6 750 mm的隔板快速組合工裝，并在隔板工裝底部及側面采用#6槽鋼焊接9對定位塊，相鄰限位塊間隔為700 mm。

組合工裝能快速將隔板定位，但還存在間距要細微調整，通過將螺桿為隔板調整定距，再點焊固定隔板，組合效率有了很大提高。而且在室外組合不需要在廠房內進行，不依賴廠房內行車使用進行拼裝，在室外組合場組合好后轉運至廠房汽輪機平臺即可。

現場凝汽器隔板模塊組合實踐證明了工裝具有的高效性，有效解決了凝汽器在設備殼體上的低下效率。在增加作業面時也不會與殼體組合作業交叉沖突，也有效縮短了工序流程。

2.3模塊化吊裝

凝汽器安裝過程使用汽機房行車進行吊裝作業，沒有其他可以替代的起重機械。而且一般現場只配備兩臺主行車，是作為兩臺汽輪發電機組安裝的唯一起重吊裝機械，具有不可替代性。在主廠房的建筑施工、安裝施工都要使用行車，行車使用十分緊張。

為減少凝汽器在基礎上安裝過程中對行車使用，在室外進行凝汽器底板、側壁板、隔板模塊拼裝作業。將部件組合成較大整體模塊，再對模塊進行吊裝。

凝汽器單側壁板及管板預先組合，再按單側板整塊吊裝。側壁板整體尺寸大，室外組合采用分段焊接[5]。隔板組合成8個模塊，運至汽機房再吊裝就位到底座及側板基礎上（見圖3）。

采用較大整體模塊吊裝，有效減少行車使用，比在基礎上組合效率更高。

3改進后工藝流程效能

凝汽器組合安裝采取改進后的工藝流程在安全性、施工質量、經濟性上都有明顯提升。

3.1安全性

采用拼裝好的模塊組合在吊裝安全性上有明顯優勢，不存在散件吊裝工作量大、部件零散且需要專用夾具及作業配合人員多等缺點。

減少安全風險大的起重吊裝。對行車使用吊裝頻率統計表分析，對比前后使用頻率，行車頻率由148次減少到72次，吊裝量大大減少。

在基礎外組合焊接，減少了基礎上焊接量，避免基礎上作業空間狹小，減少交叉施工作業[6]。基礎上焊接量的減少，避免密閉有限空間[7]發生火災、降低窒息風險。

3.2施工質量

采用預先拼裝成模塊部件在工裝設計階段[8]解決常規拼裝工藝質量不容易控制問題，工裝拼裝的隔板模塊尺寸公差均比設備基礎上優異，尺寸超差減少，變形在允許范圍內。

在室外不存在狹小不容易焊接操作及部件組對尺寸控制難的問題，焊接環境條件改善，薄板焊接變形[9]更容易控制，保證焊接的質量。

3.3經濟性

新流程經濟性有較大提升，體現在工期、人工成本、行車占用效率上。

3.3.1工期

調整流程后的工期為1.6月，工期縮短：2.1-1.6=0.5月（低加吊裝完成，同類為2.1月）。

3.3.2成本

按調整所需要的人力與未調整所需的人力工日及工期節省確定成本。

人工成本差值：12 000×（20-17.9）=25 200元

工期成本節省：12 000×0.5×10=60 000元

節省成本用：25 200+60 000=85 200元

注：人工費用按12 000元/人月，人力配置按平均10人。

3.3.3行車占用效率

參考同類型機組，統計了改進前后汽輪機主廠房行車吊裝量的變化。

行車占用率降低：72÷148×100%=48.6%

實現汽輪機本體安裝關鍵路徑0.5個月的工期調整，為汽輪機低壓外下缸就位創造條件。減少行車占用為其他作業提供了機械保障。

4改進后工藝流程的推廣應用

模塊室外組合不受空間限制，組合時間少，吊裝效率高，減少機械、人工投入，節省成本，減少吊裝需求。起重機械選擇多樣，可靈活安排，提高了凝汽器組合工作效率。

通過平行施工及室外組合，縮短在基礎上組合時間，吊裝次數，減少行車依賴，創造經濟效益，對后續相同或相似機組凝汽器安裝提供指導借鑒，有工期調整的項目有重大意義。

參考文獻

[1] 陳佳.凝汽器殼體焊接工藝研究[D]. 青島：中國石油大學（華東），2018.

[2] 任一峰.大型核電凝汽器工廠組裝殼體模塊[J].發電設備，2016，30（2）：103-105.

[3] 王文飚，薛建明，譚銳，等.二次再熱超超臨界汽輪發電機組軸系軸承標高分布及載荷特性研究[J].工業控制計算機，2020，33（11）：89-91.

[4] 常樂.DMTO裝置設備模塊化組焊施工技術[J].石化技術，2019，26（4）：208.

[5] 程家元.分段焊法在船舶行業大薄板拼接變形控制中的應用[J].科學技術創新，2017（23）：74-75.

[6] 張泰輝. 高危作業交叉風險評估與控制模型及應用研究[D].廣州：華南理工大學，2019.

[7] 楊文虎.1350 MW超超臨界汽輪機技術特點及分析[J].中國電力，2020，53（1）：162-168，176.

[8]? 王浩.電力工程施工安全管理及質量控制分析[J].中國標準化，2019（4）：147-148.