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当工业汽轮机增容改造技术研究

发布时间:2021-09-10 11:31:13 阅读: 来源:冷冻机厂家

工业汽轮机增容改造技术研究

中图分类号:TK269 文献标识码:A

文章编号:1001-2060(2000)03-Technical Study of a Power Output Uprating-oriented Modification of Industrial Steam TurbinesQin Xiaocheng Gao Lei Qiu Zufa

(Harbin No.703 Research Institute, Harbin, China, Post Code 150036)Described in this paper is the technical modification of a Model EC-301T steam turbine for enhancing its rated power output by 15%. The power uprating of the steam turbine has been achieved through a technical modification of such components as nozzle box, diaphragms and couplings, etc. However, the steam turbine rotor has been kept unchanged.

Key words: steam turbine, power output uprating1 引言smm讯:1边是下游新能源汽车补贴大幅退坡1.1 机组情况

大修中发现该汽轮机部分喷嘴出汽边有不同程度的冲刷磨损,并逐年趋向严重,第四级隔板因变形较大,与汽轮机转子叶轮进气侧端面严重擦伤磨损,曾在前次大修时更换了第四级隔板,但运行后该级隔板同样出现变形问题。此外,正常运行工况时汽轮机的轴向位移保护装置经常处于报警值,严重时被迫降负荷运行。同时还存在机组出力不足等问题。

1.2 改造目标

应厂家需求对汽轮机组通流部分进行技术改造,提高汽轮机的功率,使汽轮机组的轴端额定输出功率由20.79 MW提高到24 MW。2 汽轮机增容改造的方案论证2.1 进行现场的仔细测绘

2.2 核算原汽轮机的强度和热力性能核算结果如下:

机组发出的功率在19~20.4 MW之间,验证了在机组改造前运行参数条件下,机组已经发出了接近原设计20.79 MW的额定功率。

机组第四级隔板前后压差达1.55 MPa(15.85 kgf/cm2),隔板突出值约为倒棱值的计算挠度值达3.33 mm。由此可见原设计的第四级隔板应力及挠度偏大才导致隔板的严重变形。

2.3 技术改造方案

根据多方案比较优选的结果,采用的方案是:只需改造更换第一级喷嘴箱、第二至七级隔板,调节抽汽阀(V2阀)和三套联轴器。由于此方案不改造转子,使价值数百万元的在用转子和备用转子依旧可以使用;改造静子造价低,使改造费用大幅度降低。由于转子结构不改变,转速不变,因此由离心力引起的应力保持不变;虽然增大功率所需的蒸汽流量也相应增加,但各级叶片的蒸汽弯曲应力及转子轴径的扭应力,仍均在设计规范要求范围内。3 通流部分增容改造的施工设计3.1 热力设计

在保证通流部分安装间隙,转子和冷凝器不作任何改动的情况下,汽轮机增容15%额定功率。

在诸多因素限制的条件下,增加功率就是设法增加流量即增大通流面积。在设计中采用两个途径:第一,静叶在允许的动叶超高限定范围内,适当增加高度;第二,在部分进汽度进汽的隔板中,增大部分进气度,对全周进汽的隔板则适当增大静叶出口角度(该角度增加在叶型性能允许范围内)。在热力设计中,对汽轮机各级焓降重新作了合理的分配,使原第工作面的光洁度为△7四级隔板压差过大的问题得到解决。由于流量的增大、叶片出口角的增大,导致了轴向推力的增大。在设计中通过调整级内反动度及丰富的市场回报是源于过硬的产品技术控制静叶叶根反动度的方法,使轴向推力尽可能减少增加量,保证了推力轴承负荷在允许的范围内。

3.2 强度与结构设计

机组第一级喷嘴室和第三级调节抽汽隔板采用20CrMoV耐高温铸钢材料,第二、四、五、六、七级的隔板体均采用15CrMoA铸件,第一级喷嘴均采用Cr11MoV耐热不锈钢材(原设计第一级喷嘴经化学成分分析为铬不锈钢)。

原设计的隔板是带内外围带的焊接隔板,改造后的上述诸级隔板为整锻铣制的装焊隔板,即在整锻板体上的进汽侧端面上铣制出加强筋和进汽道,静叶片直接镶装在出汽侧的槽道内再与板体焊牢,从而使隔板的结构刚度得以提高。此外,在通流部分的轴向间隙许可下,还适当增加了隔板的厚度,使得改造后的隔板静挠度和工作应力均小于原机组设计值。

机组第三级调节抽汽阀(V2)的技术改造:通过理论计算及阀门台架试验,第一是获得了流量系数曲线,以计算阀门的气动特性;第二是获得了提升力系数曲线,用以正确计算阀门的提升力。改造后的V2阀压损与原阀相当,阀门提升力满足了原机调控系统的要求。

原机的三段联轴器,在历次检修中均发现无键锥面过盈联接处有相对滑移现象,即在锥轴锥面上发现明显擦伤。经复核计算,原设计安全系数偏小,为了在改造中解决此问题,经过台架试验及精确计算,确定了严格的安装要求和新的过盈等参数,增加了联接传扭能力,确保了增容后的可靠性。

在热力设计的基础上,对汽轮机进行了全面的强度计算,计算结果表明,改造后的汽轮机强度、振动均在安全范围内。

经过施工设计,实现了在保证机组安全可靠运行的条件下,机组功率增大到24 MW(见表1)。表

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