300MW发电机组汽轮机通流改造可研性报告

1大唐石门发电有限责任公司技术工作（方案、措施、汇报、请示、总结）报告题目：#2汽轮机高中低压缸通流改造项目可行性研究报告编写：初审：审核：审定：批准：2007年08月14日1#2汽轮机高中低压缸通流改造项目可行性研究报告一、前言(一)项目名称:#2汽轮机高中低压缸通流改造项目(二)项目性质:技术改造(三)可研编制人:(四)项目负责部门:检修公司(五)项目负责人：二、项目提出的背景及改造的必要性(一)承担可行性研究的单位:大唐XXXXX发电有限责任公司(二)项目提出的背景:早期国产引进型300MW汽轮机组，是80年代初我国引进美国西屋公司汽轮机制造技术，分别由上海汽轮机有限公司(简称上汽公司)和哈尔滨汽轮机有限责任公司(简称哈汽公司)生产制造，热力系统由各有关的电力设计院设计，设备由相关的火电公司安装、调试。该部分机组投产以来，从目前各电厂机组运行情况及部分机组试验结果来看，缩小了我国大型火电机组与国际水平的差距。但由于设计、制造、安装、运行与维护等方面的因素，又不同程度地暴露出一些问题，影响到机组运行的安全和经济性。国产引进型300MW机组和日本三菱公司引进西屋公司技术经优化改进制造的350MW机组属同类型机组。据1999、2000年度所公布的各项技术指标，国内进口己投运的日本三菱公司机组，平均负荷率74.7％，非计划停运409h，等效强迫停运率0.08%，等效可用系数92.56%，厂用电率3.97％，补水率0.8％，凝汽器真空度95.0％，锅炉效率92.31％，供电煤耗率320.75g/(kW.h)。与其相比较，国产引进型300MW机纽平均负荷率74.0%，但等效可用系数低4.12个百分点，补水率高出2.4个百分点，厂用电率高出1.57个百分点，凝汽器真空度低1.55个百分点，锅炉效率低2.73个百分点，供电煤耗率高出30.48g／(kWh)。由此可见，现运行的早期国产引进型300MW机组各项经济性指标与同类型进口机组相差甚大，机组经济效益不能得到充分发挥。通过制造厂、设计院多年对引进技术的消化、吸收和改进，新型机组的经济性和可靠2性得到了大幅度的提高，机组实际运行的各项参数基本达到设计值。如哈汽公司对300MW机组汽轮机的内部结构在将近20年内进行三次较大的改进，目前73B型机组的效率、可靠性、经济性等远优于早期产品。我公司＃2汽轮机（及原＃1汽轮机）低压转子末两级叶片围带采用铆接拱形围带，该结构形式的围带经过一段时间的运行后就会出现不同程度的断裂或裂纹。经过1997年、2002年分别对＃1、2机组末两级叶片围带进行加厚改造后，断裂情况有所好转，但在每年小修停机后检查时发现，末两级围带及拉筋仍然存在不同程度的断裂情况，因为小修中无法处理，只能采取监视运行的方式，机组存在较大的安全隐患。如2004年＃2机组B级检修时对低压末级叶片和围带进行检查发现低压转子末级拱形围带断裂6处，围带飞脱2处，拉金断裂4处。另外，国内同类型的机组绝大部分已经将末两级叶片进行了更换，没有进行更换的机组如渭河电厂、哈三电厂等，在机组运行中还出现过末两级叶片断裂的情况，损失惨重。衡水电厂次末级叶片也出现过断裂的情况，该厂已更换末两级叶片。而且，我公司＃2汽轮机转子振动对于质量不平衡的响应特别敏感，在1m的直径上，反对称加1Kg质量，将会导致轴振动变化180um～200um，一旦发生末级叶片断裂情况，将严重威胁主机的安全运行。根据我公司了解到的情况，目前低压转子末两级叶片已经改造的电厂有双辽电厂、铁岭电厂、鹤岗电厂、衡水电厂、西柏坡电厂、青山电厂和妈湾电厂一号机以及我公司＃1机等。没有改造的只有渭河电厂、珠江电厂、妈湾电厂一台机和我公司＃2机。(三)进行技术改造的必要性:1、从汽轮机本身的角度来看大唐XXXXX发电有限责任公司＃1、＃2机组于1995年12月，1996年9月分别投产，属哈汽公司73型产品，出厂编号为73N16、73N17。由于该型号的机组是早期引进的技术，由于设计和加工等多方面的原因，机组在投产后高中压本体存在各段抽汽参数超标、高中压缸效率低、经济性差、各项指标大幅偏离机组设计参数等问题。机组经过10多年的运行，由于设备的不断损耗，这些问题目前变得尤为突出。根据我们的调研，其他同型号机组的问题基本相似。2007年，我公司利用＃1机组大修的机会对＃1汽轮机高中低压缸通流部分进3行了改造，从运行情况来看，效果较好。表－1为其他厂同类型73机组的运行参数对比，表－2、表－3为我公司＃2机2007年的试验数据：表－173型机组参数对比名称设计西柏坡＃2妈湾＃2妈湾＃1渭河＃6渭河＃5采集时间2003.52006.62006.62004.102005.11功率MW300300294270303.6303主蒸汽压力MPA16.716.8516.416.416.8116.95主蒸汽温度℃537535.6535540537536.4调节级压力MPA12.1112.9411.911.911.9312.01调节级温度℃488483.3一抽压力MPA5.96.536.26.46.016.096一抽温度℃383402.4401402369.1393.5高排压力MPA3.664.023.953.63.6263.825高排温度℃317339.2339334334.9339.9二抽压力MPA3.624.023.83.523.6263.825二抽温度℃317339.2343343334339.9三抽压力Mpa1.841.881.741.641.7071.79三抽温度℃433.6449.8443（460）463465.2431.6高压缸效率%88.2279.42中压缸效率%91.6488主蒸汽流量t/h9111062.6933900919924汽耗kg/kwh3.043.52热耗kJ/kwh79559225.1凝汽器压力Kpa4.99.877.35.655.9表－2XXXXX#2机组额定工况抽汽参数(2006、10、8)额定工况设计值#2机300MW工况压力(Mpa)温度(℃)压力(Mpa)温度(℃)主蒸汽16.653716.34534.9一段抽汽5.93836.820417.2二段抽汽3.6316.74.18348.94再热蒸汽3.25373.82535.8三段抽汽1.8433.1.93458.7四段抽汽0.8334.60.89335.2低排压力5．48．5344．6表－3XXXXX＃2机组近期额定工况试验结果（2006、10、8）从上述三表中可以看出,各厂的实际值与设计值相比，存在较大的差距，有进行技术改造的必要。其中我公司和西柏坡电厂的机组经济性最差、安全可靠性低,而西柏坡电厂已进行了改造。项目单位设计值＃2机试验值2006、10、8主蒸汽压力Mpa16.6716．34主蒸汽温度℃537534．4主蒸汽流量T／H911.0996．95高排汽压力Mpa3.6624．240高排汽温度℃316.7349．1再热汽压力Mpa3.263．82再热汽温度℃537536．0中排汽压力Mpa0.7950．997中排汽温度℃334.27335．9排汽压力Mpa5.398．53给水流量T／H911.0976．89给水温度℃272.3268．7试验电功率MW300.168300．06试验热耗率KJ/kw.h7954.98882．84试验汽耗率g/kw.h3.0353．411修正后功率MW300.168314．612修正后热耗率KJ/kw.h7954.98623．57高压缸内效率％88.2279．49中压缸内效率％91.6488．6352、从主要辅机的角度来看我公司＃2机为汽轮机配套的三台高加是哈尔滨锅炉厂生产的，是按汽轮机热力系统超压5％工况进行设计的。其最初设计参数如表－4表－4高加最初设计参数＃1高加＃2高加＃3高加型号JG－1100-2-1JG－1180-2-2JG－820-2-3P工作maxMpa6.133.721.64T工作max℃376.3311.3424.3由于实际的抽汽参数远远高于三台高加的设计参数，我们要求哈尔滨锅炉厂重新核算，后来将三台高加的安全门动作参数作了调整，已经到了高加设计材质的承受极限，并且哈尔滨锅炉厂对高加如此超参数运行，其安全不予保证。修改后三台高加的安全门动作参数见表－5：表－5高加修改后三台高加的安全门动作参数＃1高加＃2高加＃3高加型号JG－1100-2-1JG－1180-2-2JG－820-2-3P工作maxMpa6.774．291.96T工作max℃400375450即使作了调整，＃2机在满负荷时的实际抽汽参数仍然有超出高加设计运行参数极限的情况，对三台高加的安全运行构成了重大隐患。我公司＃1机改造后，高加进汽参数基本达到了设计要求。3、从安全的角度来看我公司＃2汽轮机末两级叶片围带和拉金经常断裂，其主要表现有如下形式：围带断裂的区域，拉金也同时发生断裂。从机组围带断裂的情况来看，断裂的叶片处有较大的错位，说明围带断裂除与机组的结构强度有关外，还承受较大的预应力，当围带6断裂后，预应力得到释放，在中部的松拉金本应不再断裂，但实际情况是在同一区域发生围带和拉金同时飞脱和断裂的情况，说明在运行中的叶轮叶片系统局部受到了较大的应力。末两级的叶片的连接方式为整圈拱形围带加一道拉筋，而松拉筋沿圆周有一个缺口。从结构上分析，在松拉筋缺口的位置围带应较容易断裂，但从多次大修的情况来看，围带断裂位置并没用出现在该处。1995年、1996年机组安装时对末两级轮系振动频率进行检测，m＝3时（m为节径数），末级轮系的静频率为95Hz，制造厂要求m＝3时（m为节径数），末级轮系的静频率为99Hz，故轮系的振动频率是合格的。1999年、2002年机组大修时对＃1、＃2机组的末两级围带更换为加厚围带后，测得末级轮系频率在m＝3时（m为节径数），轮系的静频率为101Hz，大于制造厂的要求。从以上数据可知，由于该型号的机组是早期引进的技术，一直存在着低压转子末两级叶片围带容易断裂的问题，虽然对机组的末两级叶片的围带进行了加厚，但由于连接刚度的增加，机组轮系的静频率提高，尤其是当节径数m＝3时，机组轮系的静频率由原来的95Hz提高到101Hz，大于制造厂的要求，长期运行中存在一定的安全风险。为了解决机组末两级叶片围带、拉筋易断裂的安全性问题，根据哈尔滨汽轮机厂73B型机组良好的运行稳定性和成功的经验，我公司低压转子末两级叶片有必要改为73B型机组的自带冠结构形式。(四)调查研究的主要依据、过程及结论:我公司＃1、＃2机组为哈汽公司早期生产的73型机组，该机型高中压缸效率低、抽汽参数严重超标、经济性差、安全可靠性低，尤其设备经过多年运行的损耗，该问题进一步突出，已严重制约我公司可持续性发展。目前哈汽公司对引进型300MW机组的技术进行多年的消化和吸收，已发展到生产73B型机组，该机组良好的经济性和运行的稳定性已得到普遍的认可。如对73型机组采取73B型机组技术进行改造，可以取得较好的效果。我国目前安装哈汽公司生产的引进型73型300MW机组共计约31台，该类型机组普遍存在高中压缸效率差，热耗偏高，轴汽参数超标、末两级叶片围带、拉筋容易断裂等缺点，各项指7标与机组的设计值相差较大。针对机组的实际情况，各电厂进行了不同规模的技术改造，这些改造不同程度地提高机组的可靠性和经济性。根据我公司机组运行的实际情况，厂部在2002年、2004年和2006年安排我公司技术人员对相关单位进行调研考察。2002年对陕西渭河电厂进行调研，考察该机组改造后的运行情况。渭河电厂共计4台300MW机组，其中＃3、＃4机组为上汽生产的四缸四排汽机组，＃5、＃6机组与我公司同类型哈汽公司生产73型机组，存在与我公司类似的问题，02年该厂对＃6机组的高压缸调节级汽封和隔板汽封进行改造，机组高压缸的效率有较大的幅度提高，但机组的各段抽汽参数与设计值相差较远，没有从根本解决问题。2004年根据西柏坡电厂改造成果的反馈，公司再次组织部分技术人员到西柏坡电厂、哈汽公司、铁岭电厂进行相关调研。西