2汽轮机高中低压缸通流改造项目可行性实施报告.docx
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2汽轮机高中低压缸通流改造项目可行性实施报告
#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:
某发电有限责任公司
（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机组汽轮机的部结构在将近20年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。
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、电厂、鹤岗电厂、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
某发电有限责任公司＃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
2003.5
2006.6
2006.6
2004.10
2005.11
功率MW
300
300
294
270
303.6
303
主蒸汽压力MPA
16.7
16.85
16.4
16.4
16.81
16.95
主蒸汽温度℃
537
535.6
535
540
537
536.4
调节级压力MPA
12.11
12.94
11.9
11.9
11.93
12.01
调节级温度℃
488
483.3
一抽压力MPA
5.9
6.53
6.2
6.4
6.01
6.096
一抽温度℃
383
402.4
401
402
369.1
393.5
高排压力MPA
3.66
4.02
3.95
3.6
3.626
3.825
高排温度℃
317
339.2
339
334
334.9
339.9
二抽压力MPA
3.62
4.02
3.8
3.52
3.626
3.825
二抽温度℃
317
339.2
343
343
334
339.9
三抽压力Mpa
1.84
1.88
1.74
1.64
1.707
1.79
三抽温度℃
433.6
449.8
443（460）
463
465.2
431.6
高压缸效率%
88.22
79.42
中压缸效率%
91.64
88
主蒸汽流量t/h
911
1062.6
933
900
919
924
汽耗kg/kwh
3.04
3.52
热耗kJ/kwh
7955
9225.1
凝汽器压力Kpa
4.9
9.87
7.3
5.6
5
5.9
表－2**#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
16.6
537
16.34
534.9
一段抽汽
5.9
383
6.820
417.2
二段抽汽
3.6
316.7
4.18
348.9
再热蒸汽
3.2
537
3.82
535.8
三段抽汽
1.8
433.
1.93
458.7
四段抽汽
0.8
334.6
0.89
335.2
低排压力
5．4
8．53
44．6
表－3**＃2机组近期额定工况试验结果（2006、10、8）
项目
单位
设计值
＃2机试验值
2006、10、8
主蒸汽压力
Mpa
16.67
16．34
主蒸汽温度
℃
537
534．4
主蒸汽流量
T／H
911.0
996．95
高排汽压力
Mpa
3.662
4．240
高排汽温度
℃
316.7
349．1
再热汽压力
Mpa
3.26
3．82
再热汽温度
℃
537
536．0
中排汽压力
Mpa
0.795
0．997
中排汽温度
℃
334.27
335．9
排汽压力
Mpa
5.39
8．53
给水流量
T／H
911.0
976．89
给水温度
℃
272.3
268．7
试验电功率
MW
300.168
300．06
试验热耗率
KJ/kw.h
7954.9
8882．84
试验汽耗率
g/kw.h
3.
3．411
修正后功率
MW
300.168
314．612
修正后热耗率
KJ/kw.h
7954.9
8623．57
高压缸效率
％
88.22
79．49
中压缸效率
％
91.64
88．63
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。
2、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－1100-2-1
JG－1180-2-2
JG－820-2-3
P工作max
Mpa
6.13
3.72
1.64
T工作max
℃
376.3
311.3
424.3
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－1100-2-1
JG－1180-2-2
JG－820-2-3
P工作max
Mpa
6.77
4．29
1.96
T工作max
℃
400
375
450
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，根据汽轮机厂73B型机组良好的运行稳定
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