邹县电厂300MW汽轮机的改造.doc

300MW汽轮机的改造
摘要国产30OMW汽轮机在设计上和工艺上存在不少缺陷。针对原机组经济性和可靠性低、调峰能力差、自动化程度落后等问题,采用了最先进的子午收缩型调节级和弯扭马刀叶片及DEVA自润滑等先进技术,从根本上解决了机组存在问题,消除了安全隐患,提高了机组效率。
山东邹县发电厂是一座现代化特大型坑口电站,始建于1983年,现有装机容量2400MW(4×300MW 2×600MW)。其中,1985年到1989年相继投产的4×300MW汽轮发电机组是上海汽轮机厂设计生产的N300一165/550/550型、亚临界压力、单轴四缸四排汽、中间再热、冲动凝汽式汽轮机,适宜带基本负荷。由于当时设计水平和制造工艺上的局限,该型机组的经济性、可靠性及电网调峰性能较低,已无法满足目前电网调峰及市竞争的需要。为了提高机组经济性和可靠性,降低发电煤耗,确保企业效益,邹县电厂对300MW汽轮机进行了改造(4号、3号机组分别于2001年5月和2002年4月改造完毕)。
一、300MW汽轮机存在的问题

限于当时计算机技术水平,在汽轮机通流部分设计中,只能采用二元设计方法(简单径向平衡设计法,不考虑流线曲率和斜率在力平衡方程中的作用);气动设计没有考虑力场作用下叶片的反扭曲效应,造成了较大的能量损失,直接影响了汽轮机通流部分的效率。
由于机械加工工艺水平低,汽轮机子午通流加工粗糙,无法形成光滑的流道,大大增加了附加的涡流损失,降低了汽缸效率。
该汽轮机的热耗量和各级压力缸的效率,其实际值与设计值有较大差距(见表1),,严重影响了机组经济性,浪费能源。
、转子死点前移
汽轮机高中压缸支承方式为中分面上猫爪支承,正常状态下,下汽缸通过汽缸法兰螺栓吊在上汽缸上,汽轮机高中压内外缸及缸内隔板套和转子等部件的所有荷重均由1号~3号轴承箱承担。另外,高中压静止部分以中低压缸间的轴承箱死点为中心向前膨胀最大行程达32mm,因此,1号、2号轴承箱负荷重,轴向位移大,而上半猫爪支承造成支承高度和推拉机构较高,推力矩偏大,不利膨胀。
汽轮机滑销系统制造材料硬度不高、润滑材料可靠性低,造成了膨胀滞止,对机组的安全生产构成了威胁。
汽轮机轴承箱刚性差的底板、端板、侧板的厚度无法抵御汽缸膨胀时产生的轴向推力,使1、2、3号轴承箱拱起,高中压转子中心偏移,死点前移,造成瓦温升高而轴瓦损坏,严重威胁着汽轮机的安全运行,降低了机组寿命和效益。

汽轮机轴瓦全部采用椭圆瓦,对转子振动的吸收能力较差,特别是高中压转子的轴瓦在机组启停过程中,振动特别大,严重威胁了机组安全。

汽轮机所属4个缸均为双层结构,为在启动过程中减少汽缸各部分温差和膨胀,高中压内外缸设有法兰螺栓和夹层加热装置。另外,由于汽缸为中分面上半猫爪支承,汽轮机高中压内外缸及缸内隔板套和转子等部件的所有荷重由汽缸法兰承受,因此,汽缸法兰特别宽厚。在机组启停时,由于要保持汽缸法兰和螺栓膨胀一致,因而法兰螺栓加热装置的操作是一个复杂的过程,所以汽缸预暖缓慢,机组启停不迅速。
,末级叶片效率低
汽轮机高中压缸通流部分,特别是第一级喷嘴及动叶固体微粒侵蚀严重,降低了机组寿命,威胁了机组安全。
汽轮机的低压末级700mm自由式叶片是20世纪60年代我国自行设计的,限于当时的技术水平,没有考虑力场作用下叶片的反扭曲效应,动叶型线背弧,出汽边拱度大,没有采用平直型跨音叶栅,型损大,根部反动度为—13%(太小),低负荷工况回流迅速扩大,使排汽损失大大增加,效率低,经济性差。
该叶片的材料为2Crl3-5,对叶片进口背面上部进行了镀铬,但实际证明该工艺抗水蚀性能低。另外,低压末级叶片顶部不设松拉筋或围带,在机组运行中自由振动,低温蒸汽夹带水滴对叶片进行冲击与水蚀时叶片强度无法保障。

以旋转阻尼为信号元件的全液压调节系统,其旋转阻尼与离心式主油泵轴连为一体,旋转阻尼输出一次油压信号通过放大器放大为二次油压,再经过6只油压转换器将产生的三次油压分别引入2只高压油动机和4只中压油动机供油门的继动器活塞上部,操纵油动机,控制高压调节汽门和中压调节汽门的进汽量,以达到调节机组负荷的目的。系统庞大、复杂,调节速度受制约。
由于调节系统用油和润滑系统用油为同一油源(油品),而润滑系统的清洁度和严密性不高,轴封漏汽极易进入轴承箱,油质无法保证,而调节系统的活塞、错油门的配合间隙极小,已多次发生因油质不合格造成活塞、错油门卡涩、晃动的停机事故,经济损失巨大,严重威胁着机组安全。全液压调节系统的人工调节对机组升速、带负荷的科学性、合理性提出了挑战。
二、改造措施