上汽B151改造方案Word文档格式.docx
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连州电厂1#，2#汽轮机和云浮电厂一样，同为上海汽轮机厂的B151机型，分别于2000年3月，2000年8月投产，该机组设计热耗为8499kJ/kwh，1#，2#机组热力性能验收试验值分别为8687kJ/khw，8644kJ/khw，比设计值偏高。
125MW机组通流部分效率低的主要原因是：
·
叶片型线是40~50年代前苏联老型线，气动热力性能差，叶型损失大、效率低；
某些级的速比和焓降分配不合理，导致热力性能参数偏离最佳值，级效率低；
通流子午面不光顺，特别是中压缸后段和整个低压缸呈明显的阶梯形通道，容易产生脱流，加大了通流损失；
动、静叶片匹配不佳，叶片来流攻角偏大，增加了攻角损失；
部分级动叶顶部无围带或拉金，增加了漏汽损失和绕流损失；
近几年来，我国电力工业进一步加快了老机组改造的步伐。
采用当代汽轮机先进技术来改造老机组不仅必要而且可行，现在已有不少成功的先例。
事实已证明，老机组改造可达到大幅度增容降耗、延长机组寿命、提高机组运行可靠性、增强调峰性能等目的，是电力工业技术进步的一项重要措施。
北京全三维能源科技股份有限公司对原125MW汽轮机组改造的突出特点是采取了具有当代先进水平的多级汽轮机一维/准三维/全三维气动热力设计体系，使通流部分设计达到当代先进水平。
加上生产厂通过近年来对关键加工工艺的改进和引进新型精密加工设备，使制造工艺和产品质量上了一个新台阶，从而保证了机组实现现代化改造后，其性能可达到当代先进水平。
从已完成的机组改造的效果来看，经济效益等各种指标明显提高，下面是其中部分我们改造的部分电厂热耗值：
电厂地址
电厂机组
热耗
浙江省半山市
半山4#
8176.3kj/kwh
浙江省台州市
台州2#
8164.2kj/kwh
浙江省温州市
温州1#
8160.0kj/kwh
山东省莱芜市
莱芜1#
8185.0kj/kwh
山东省临沂市
临沂3#
8164.0kj/kwh
针对云浮电厂，连州电厂的共性，对该机组提出以下改造方案：
二、改造方案
2.1改造内容
●高中低压通流部分按全三维技术进行设计，更换喷嘴组、30级隔板及31级动叶。
●更换高中压转子、低压转子（均整锻结构）共2根。
●更换中箱内及箱内的#2支持轴承和推力轴承
●更换全部汽封体、汽封环
●更换低压缸分流环
机组改造（更换）后所需提供的部套清单如下：
序号
名称
数量（套）
备注
1.主机设备
1
分流环
2
高中压间汽封
3
高压后汽封
4
中压缸后汽封
5
低压汽封
6
喷嘴组
7
第2～31级隔板
8
第1～31级叶片
9
高中压转子
10
低压转子
11
联接螺栓（高-低间）
12
联接螺栓（低-发间）
13
螺栓电加热装置
14
汽轮机备品备件
2.油系统设备
１
#2推力支持联合轴承
中轴承箱
3.保护部分
轴向位移发讯器支架
2.2原125MW机组改造后与改造前在汽轮机本体结构上有如下不同点：
●喷嘴组子午面收缩
●静叶型线及隔板型式
●动叶自带围带型式
●低压转子改为整锻结构
●增大通流间隙采用径向汽封
●阀门结构型式及阀门的密封形式
●2＃轴承为联合推力轴承
2.2.1喷嘴组
喷嘴的流道设计采用先进的子午面收缩静叶栅。
调节级喷嘴内环弧段直接铣制成型，外环和隔叶件采用焊接方式与内环相接，然后装于喷嘴室上，靠定位销固定，两端有密封键密封。
喷嘴材料为1Cr11MoV。
2.2.2隔板
整机共30级隔板：
高压8级、中压10级、低压12级。
全部静叶片采用气动性能良好的后加载叶型。
高压第2~9级隔板静叶片为直叶片，隔板全部为分流叶栅结构。
中压第10~19级隔板叶片为等截面弯扭叶片，低压第20~31级隔板采用弯扭叶片。
高压第2~9级隔板、中压第10~17级隔板采用传统的叶片先与围带组焊，再与隔板的外环、板体焊接的结构。
中压第18~19级隔板低压第20-31级叶片尺寸较长，且所处区域的压差较小，采用叶片与隔板、外环直接焊接的结构。
导叶片的材料高温区为1Cr11MoV，中低温区为1Cr13。
隔板体材料高温区为ZG20CrMoV，中低温区为ZG230-450或Q235-A。
2.2.3动叶片
传统的动叶片顶部通常采用铆接方式。
125MW改造机组全部采用自带围带结构形式，如图8。
所谓自带围带或称整体围带就是将围带与叶片连成一个整体，装配后使动叶片形成整圈连接的一种结构形式。
这种结构的动叶片，振动应力小，可以避免由于铆接造成的应力集中，故而运行安全可靠。
在本机组中，所有动叶片全部采用自带围，只有末级有一根整圈松拉筋。
整圈松拉筋通常不与叶片焊接。
为了增强其阻尼效果，往往做成半圆形的两半拉筋，并将其交错装配。
本机组叶片有两种形式：
等截面直叶片和变截面扭叶片。
等截面直叶片特点是沿叶高截面形状相同，截面面积不变，相邻两截面间无扭转，通常用于小功率机组和大机组的高压缸叶片，如本机组的高压部分及中压前几级。
变截面扭叶片特点是沿叶片高度截面形状不同，截面面积减小，相邻两截面间有相对扭转。
这种叶片无论在气动性能和强度方面都能较大限度地满足设计上的要求，所以得到了广泛的应用。
它通常适用于大功率机组的中、低压缸叶片，如本机组的中压后部与低压缸叶片。
125MW改造机组末级长叶片采用变截面扭叶片，叶根为叉形。
考虑到调频的需要，采用了一根拉筋加自带围带形成整圈连接的结构。
此外，由于末级叶片工作在湿蒸汽区，运行中叶片进汽边受到水滴的冲蚀，所以在叶片顶部进汽侧采用钎焊硬质合金片的方法来加强叶片的抗水蚀能力。
2.2.4转子
改造后的转子仍分为高中压转子及低压转子两部分，且均为整锻结构（改造前低压转子为焊接结构）。
整锻转子是叶轮与主轴一体锻造而成的，它的优点是结构紧凑，装配零件少，刚性好，转子强度性能高。
焊接转子是由若干个托盘和两个端轴拼焊而成，它的优点是结构紧凑，重量轻，易于保证锻件质量，还可以按转子不同区段工作温度要求，采用不同钢种的锻件。
高中压、低压转子的支撑与改造前保持一致，仍为三支点结构。
为了调整通流间隙的需要，转子间设有调整垫片，可根据安装时的测量值配准垫片的厚度来调整。
2.2.5隔板汽封、动叶叶顶汽封
所有隔板汽封采用疏齿式汽封，并调整了汽封的径向间隙、汽封齿数及汽封管道的流速，减少蒸汽的泄露量，避免抽汽不畅。
较早机组的隔板与转子间的汽封齿一般采用轴向汽封，既要防止漏汽过多，又要有一定的膨胀间隙，所以效果不理想。
北京全三维动力工程公司对已改造过的机组均改为径向汽封，径向汽封的间隙可以很小，一般为0.5mm，同时可以具有较大的轴向间隙，这样就可以适应机组的快速起停的需要。
动叶叶顶汽封均由原设计两片增加为四片，并采用了高低齿的结构来减少漏汽量，降低漏汽损失。
2.2.6更换中轴承箱及联合推力支持轴承
上汽产125MW机组由于中轴承箱内采用推力轴承和支持轴承分开的结构在以往的老125机组上存在下部#8、#9、#10推力瓦块在自重下自位能力差，造成推力轴承全部瓦块温度不均，整体看温度并不高，但下部的#8、#9、#10瓦块温度偏高的现象。
这一问题在台州、温州、半山等电厂均有反映。
考虑到机组长期安全稳定运行的必要性，因而增加更换中轴承箱及联合推力支持轴承内容。
三、在此次125MW汽轮机改造中使用的全三维新技术
3.1前言
北京全三维能源科技股份有限公司对125MW汽轮机组改造的突出特点是采取了具有当代先进水平的多级汽轮机一维/准三维/全三维气动热力设计体系，加上生产厂通过近年来对关键加工工艺的改进和引进新型精密加工设备，使制造工艺和产品质量上了一个新台阶，从而保证了机组实现现代化改造后，其性能可达到当代先进水平。
3.2通流部分全三维气动热力设计概念与方法
北京全三维能源科技股份有限公司是国内最早采用三维技术研制、推广、改造老机组的公司，应用全三维技术并获得专利的弯扭叶片已改造了150多台老机组。
在本次125MW机组通流部分现代化改造中，北京全三维公司采用多级汽轮机通流部分气动热力准三维/全三维气动热力设计体系，使通流部分设计达到当代先进水平。
这一先进设计体系主要特征是：
·
对每一排静、动叶片不同截面叶型的流动性能进行详细的一维/准三维计算分析与设计优化
对每一排静、动叶栅内部的流动进行全三维计算分析与设计优化
对高、中、低压缸多级透平各级静、动叶片排的相互匹配进行准三维与全三维流场计算与设计优化
上述大量的计算分析与设计优化都是在现代电子计算机上由先进、可靠的计算机软件来完成，所有的静、动叶片都是采用先进的CAD软件在电子计算机上进行全三维造型，然后，还对设计方案进行了大量的实验研究，在验证了其性能的先进性之后，再由全三维公司交制造厂采用先进的工艺加工制造出来的。
实践已证明，一维/准三维/全三维气动热力设计方法比传统的设计方法更先进、更可靠，也更加快捷，从而保证了125MW机组通流部分现代化改造设计的高水平和高质量。
3.3主要新技术
在125MW汽轮机通流部分现代化改造中，老机组的全部静、动叶片将被更换，在新的隔板、转子中采用了下列具有当代先进水平的新技术。
3.3.1新一代“后加载”高效静叶型
这是新一代高效率透平叶型，见图1，其突出特点是：
叶片表面最大气动负荷在叶栅流道的后部（传统叶片则在前部）
吸力面、压力面均由高阶连续光滑曲线（不是圆弧）构成
叶片前缘小圆半径较小且具有更好的流线形状，在来流方向（攻角）大范围变化时仍能保持叶栅低损失特性
叶片尾缘小圆半径较小，减少尾缘损失
叶型最大厚度较大增强了叶片刚性
图1新（左）老（右）叶型比较
全三维公司在老机组改造，及新机组设计中已成功地应用了“后加载”系列叶型，理论分析和实验验证均表明这一新
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