汽轮机揭缸提效工作方案及大修准备情况综述分解.docx
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汽轮机揭缸提效工作方案及大修准备情况综述分解
大唐鸡西热电有限责任公司125MW机组
大修及汽轮机通流改造技术方案
2015年4月1日
目录
一、汽轮机节能降耗目标
1、汽轮机热耗：
1号汽轮机是由哈尔滨汽轮机厂生产的C100/N125—13.2/535/535/0.245型汽轮机，属于90年代末期产品，在哈汽厂125MW系列机组中属于首台，初始设计纯凝热耗值为8196KJ/kwh,2007年12月鸡西公司致函哈尔滨汽轮机厂要求对两台125MW机组汽轮机热耗进行核算，哈汽厂研究院复函中对机组的情况进行了说明，并将汽轮机纯凝额定工况热耗调整为8290KJ/kwh。
综合2014年大唐东北试验研究所对1号机组性能诊断，修前汽轮机额定负荷下试验热耗核算值为8438.7KJ/kwh，较汽轮机设计热耗值高148.7KJ/kwh，按照集团公司汽轮机揭缸提效节能目标的要求，2015年汽轮机大修热耗控制目标确定为：
“确保汽轮机热耗达到8290KJ/kwh，争取优于设计值”。
2、汽轮机效率：
2.1高压缸效率
目前高压缸效率为80.00％，比设计高压缸效率81.97％低1.97％，高压缸大修争取效率提高0.97个百分点，控制效率偏离设计值小于1个百分点。
2.2中低压缸效率
低压缸效率为85.39％，比设计低压缸效率90.65％低5.26％，中低压缸大修争取效率提高4.26个百分点，控制效率偏离设计值小于1个百分点。
二、汽轮机揭缸提效工作规划
1、落实责任：
根据各企业实际情况，成立机组检修质量管理和过程控制组织机构，设立测量组、验收组、检修工艺组，每组设两名负责人，并落实到具体人员。
2、人员培训：
各大修企业要高度重视参修人员的培训工作，首先要保证测量组、验收组、检修工艺组负责人培训到位，以就地聘请或外出培训的形式，针对机组检修内容，结合各小组的职责进行培训，培训以实际操作为主，落实责任，培训要做到过程监督，对没有达到培训要求的人员要及时替换，培训结束后要组织考试。
3、专用工器具：
各大修企业盘点好检修工器具是否齐全好用，对起重行车进行维护保养及载荷试验工作，确保行车使用性能完好可靠，落实专人进行统计和检验。
4、备品配件：
结合机组状况，做好机组检修易损件的备件计划，现在计划已经准备完毕，进入采购阶段同时了解相关部件（如：
汽缸螺栓、轴瓦、弹性环等）生产厂家的加工周期，做好突发状况的应急准备工作。
5、修前数据：
修前数据记录齐全、准确，结合运行状态做好分析工作，为检修调整工作提供可靠依据。
6、网络图的编制：
结合检修工期，协调各专业，合理编排大修网络进度计划，严格控制节点工期，确保编制的网络图具有可操作性和准确性。
7、标准化管理：
进一步细化检修作业指导书等管理文件和重大项目施工方案，指导书、方案必须符合现场实际，质量标准明确、可操性强，真正发挥指导作用。
三、汽轮机节能降耗技术路线
1、总体现状
鉴于汽轮机揭缸提效对公司节能减排的关键作用，综合评定1号汽轮机2010年大修后状态，并对本公司汽轮机本体检修技术能力的评估。
该汽轮机轴系及洼窝中心在上次大修中调整状态较好，汽轮机运行4年各项振动数值优良，做好常规检修项目的同时，对本台汽轮机检修的基本思路是进行汽轮机本体的整体外包，提效的方式通过调整优化汽轮机通流间隙修正各段抽汽压力达到设计值，使汽轮机级间效率趋于设计参数。
2、提效方案
其中高压缸重点进行动静叶的清理及间隙的调整，高压隔板汽封采用侧齿汽封，端部汽封使用梳齿式汽封与刷式汽封相结合（降低造价保证密封效果），叶顶汽封更换；中低压缸重点进行叶顶汽封更换，端部汽封及低压隔板汽封更换梳齿汽封，低压排汽侧汽封采用刷式汽封，中压隔板采用侧齿汽封，排汽缸结合面的治漏工作。
2.1高压缸效率偏差大，热耗高
解决方案：
动静叶片喷砂处理，增大通流面积；
叶顶汽封修复、隔板采用侧齿汽封调整，减少级间漏气；
高压缸前、后轴端汽封更换，共计30圈汽封，选择普通梳齿汽封与少量的刷式汽封即可，减少轴端漏气；
2.2中低压缸效率偏差大，热耗高
解决方案：
中压部分动静叶片喷砂处理，减小喷嘴损失和动叶损失；
中低压转子叶片尺寸较大，重点对中低压叶顶汽封修复，减少叶顶漏气损失；
中压隔板采用侧齿汽封并且调整间隙，减少级间漏气；
中压缸前汽封更换，共计11圈汽封，选择普通梳齿汽封与少量的刷式汽封相结合，减少轴端漏气；
低压隔板汽封更换，共计6圈汽封，选择普通侧齿汽封，减少级间漏气损失；
低压缸后汽封更换，共计4圈，更换为刷式汽封，提高排汽缸真空严密性；
2.3其他改造方案
因为叶顶汽封的泄漏量是隔板汽封的4倍，效益可观
机组低压末级原来结构没有密封齿结构，在该处加装密封齿对机组的效率提高也有一定的帮助。
具体图示如下：
加装阻汽片的数量根据揭缸后具体尺寸确定。
四、汽轮机揭缸提效组织措施方案
1汽轮机揭缸人员情况及作业条件
鸡西热电公司125MW机组A级检修标准工期38天，考虑停机降温时间及油循环、恢复保温时间，揭缸作业时间约为30天，现场配有一台桥式起重机进行大修起吊作业。
汽机检修专业现有人员32人，汽机主机班11人，其中参加两次以上汽轮机本体检修的3人（组长1人、检修工1人、吊车工1人），汽机专业参加过一次汽轮机本体检修的10人，检修技术力量不足以承担揭缸提效目标。
2、汽轮机本体检修整体外包
从技术能力构成上讲，整体外包以质量、工期目标为验收标准，我公司检修人员不参与汽轮机本体检修，负责现场的安全管理，协助设备部进行进度、质量的跟踪，具体工作组织方式如下：
2.1外包单位人员作业范围
汽轮机化妆板拆除及恢复工作；
汽轮机保温拆除工作；
大修必须的检修工器具及起吊用具准备；
现场胶皮的铺设及围栏设置；
关键节点的数据验收；
2.2外包单位的作业范围
汽轮机本体检修的组织协调
汽轮机本体揭缸作业；
汽轮机轴系调整、包括轴瓦修刮；
汽轮机洼窝中心测量及组织调整；
高中压动静叶的喷砂除垢工作；
主油泵及润滑油箱清理；
汽轮机滑销系统检修；
汽轮机结合面的间隙控制；
扣半实缸、扣实缸检验；
相关间隙数据的测量与记录；
发电机密封瓦检修；
汽轮机本体拆、装中未尽事宜；
2.3需要外包单位供货、安装及调整服务项目
叶顶汽封由厂家负责更换并进行调整，费用核算在大修费用内。
隔板及轴端汽封由外包单位更换与调整，费用核算在大修费用内。
2.3.4工作组织形式及费用需求
汽轮机本体检修承包单位为作业主体，所聘专家组织进行项目监理，需要协调的外委单位只有阻汽片、汽封厂家，节能降耗的目标与总承包单位详细签订。
前期与火电一公司人员进行了沟通，125MW汽轮机本体大修全部承包的费用报价约为110万元，该方案整体费用需求较高，优势在于可以集中精力进行质量、进度的监督管理。
节能降耗的目标控制有承包单位承担，进行合同约定。
故该方案的整体费用约为220万元，不包括汽轮机大修材料。
五、汽封及阻汽片形式及特点
本次揭缸提效调整的汽封型式，包括普通梳齿汽封、侧齿汽封、刷式汽封、叶顶汽封。
1、梳齿式汽封
目前被广泛应用于大、中、小型汽轮机的传统汽封主要为迷宫式汽封。
迷宫式汽封中根据断面的形状不同常用的有枞树型汽封和梳齿式汽封。
其中梳齿式汽封因其汽封成本低、结构简单、安全可靠且易于安装而被广泛应用。
其结构如下图：
梳齿式迷宫汽封简图
传统梳齿式汽封安装时径向间隙一般为0.60~0.80mm，根据转子不同情况，有时间隙更大。
梳齿汽封主要有以下缺点：
（1）汽轮机在起停机过程中过临界转速时，转子振幅较大，若汽封径向安装间隙较小，汽封齿很容易磨损；
（2）由于轴封漏汽量较大（尤其在汽封齿被磨损后），蒸汽对轴的加热区段长度有所增加，并且温度也有所升高，使胀差变大，轴上凸台和汽封块的高、低齿发生相对位移而倒伏，造成漏气量增加，密封效果得不到保证。
（3）汽封齿与轴发生碰磨时，瞬间产生大量热量，造成轴局部过热，甚至可能导致大轴弯曲，所以在机组检修时，电厂只能把汽封径向间隙调大，以牺牲经济性为代价来确保机组的安全性。
曲径汽封环形腔室的不均匀性，是产生汽流激振的重要原因，而汽轮机高压转子产生的汽流激振一旦发生就很难解决，危及机组的安全运行。
2、侧齿汽封
侧齿汽封
侧齿汽封可按照梳齿汽封间隙进行调整。
梳齿汽封主要有以下特点：
（1）侧齿汽封在迷宫汽封腔室中增加侧齿及顶齿，增大了汽封的热力学效应和摩阻效应。
侧齿汽封由于其良好的阻汽特性和减振效果，以及在结构、安装方面的优势，在机组改造和新机组的使用上有广泛的应用前景。
（2）高低齿汽封及侧齿汽封的数值计算表明，相比高低齿汽封，采用综合改进措施的侧齿汽封漏汽量可减少28.39%，侧齿汽封阻汽效果明显。
必须指出，相比高低齿汽封，侧齿汽封漏汽量的减少与齿隙变化、齿宽变化、腔室结构、侧齿汽封等多个因素相关。
要获得良好的效果，选择专业的侧齿汽封设计生产商尤为重要。
（3）侧齿汽封是在齿式汽封的基础上变化而来，它与原齿式汽封的特性和阻汽特性密切相关。
应进一步加强系统的齿式汽封及侧齿汽封的研究，特别是阻气特性的试验研究。
3、刷式汽封
刷式汽封间隙可以控制到小于厂家设计值。
刷式汽封其结构原理为：
刷握式密封由前面板、后面板和夹装与两者之间的高密度的高温合金细金属丝组成的刷毛构成，刷毛沿转子旋转方向有一定的倾角，以吸引转子的径向偏移，形成闭合状态。
刷握式密封使介质泄漏主要发生在密集排列的细金属丝之间形成的微小缝隙中，这些缝隙所形成的曲折路径保了流体在其中流动的不均匀性，使流体产生自密封效应，从而减少泄漏。
刷式汽封属于小间隙汽封范畴，在国外的新机设计时采用，并对轴面进行硬化处理。
因进口价格极高，目前国内少有采用。
国内使用刷子汽封多为国产，其缺点主要有以下几方面：
刷子汽封在安装时，汽封间隙无法准确的测量；
因安装时对应的轴面未做硬化处理，如果安装间隙过小或过盈时，长期运行会导致磨轴；
由于刷丝密度很大，焊接工艺无法保证100%焊牢，因此运行中会出现掉丝的现象。
脱落的刷丝在蒸汽系统内循环，会对阀门等精密设备产生研磨、损坏，不利于系统设备的稳定运行。
4、叶顶汽封（围带汽封）
围带汽封设置在叶片顶部与隔板外缘的凸缘之间，常采用镶嵌片式或薄片式平齿汽封，汽封片直接镶嵌在凸缘上。
也有在围带上直接车出汽封齿，对应的静止部分嵌上软金属制成的汽封环。
在末几级无围带的叶片上，将叶顶削薄，使动静部分保持最小的径向间隙。
一般在叶片进汽侧顶部和根部设置轴向汽封。
叶顶的轴向汽封由围带端部车薄而成；叶根的轴向汽封通常在叶片进汽侧根部车出牙齿形汽封齿。
六、机组检修及汽封改造具体说明
根据我公司情况，在大修中对各项汽轮机检修标准项目进行严格控制，另外决定按照三个部分进行汽封改造：
高压缸活动式汽封进行侧齿汽封改造；中低压缸活动汽封进行蜂窝汽封改造；高中低压叶顶镶嵌式汽封（阻汽片）重新更换并优化间隙。
另外，在检修的过程中对机组的变形量精确测量，保证机组汽封安装间隙最优化，制定的方案如下：
序号
改造部位
改造形式
改造后间隙
数量（圈）
备注
活动汽封部分
1.
高压前汽封
内侧两圈侧齿其余梳齿
0.45-0.55
20
2.
高压后汽封
内侧两圈侧齿其余梳齿
0.55-0.65
10
3
高压隔板汽封
侧齿汽封
0.45-0.55
14
4.
中压前汽封
内侧两侧齿窝其余梳齿
0.5-0.6
11
5.
中低压隔板汽封
侧齿汽封
0.5-0.6
12
6.
低压后汽封
刷式汽封
0.45-0.55
4
合计
侧齿汽封：
32圈，梳齿汽封：
35圈，刷式汽封：
4圈
序号
改造部位
改造形式
改造后间隙
数量（圈）
备注
阻汽片部分
1.
高压隔板叶顶阻汽片
重新更换优化间隙
1-8级1.0-1.1
9-12级1.1-1.2
12级X2
2.
中低压叶顶阻汽片
重新更换优化间隙
13-24级1.2-1.3
12级X2
合计
48圈
改造的关键点说明：
1）、中低压汽封由于蒸汽参数低，利用侧齿汽封的密封及稳定效果，减少对汽封的腐蚀，提高机组效率。
2）、高压部分，隔板及内侧轴端利用侧齿汽封的扰流阻汽片效果，提高机组效率，由于侧齿汽封结构与原梳齿汽封结构相同，所有可以按照原机组间隙下限调整甚至可以比设计值间隙减小0.1mm，保证机组的安全运行。
3）、轴端外侧汽封采用普通梳齿汽封，间隙进行优化，减少成本投入。
4）、低压后轴封采用刷式汽封，缩小间隙，保证真空严密性。
5）、高中低压叶顶阻汽片改造包括现场拔出旧片、现场镶装新片、和采用专用刮齿机现场精修刮间隙。
叶顶阻汽片的施工直接关系着机组改造的效果，因为叶顶汽封的泄漏量是隔板汽封的4倍，效益可观，改造中的工作量也很大，所以建议进行高中低压叶顶阻汽片的改造。
高中低压叶顶阻汽片改造应该是本次改造的关键，必须高度重视。
6）、为了提高机组的效率，在汽封改造安装过程中要进行汽轮机汽缸洼窝的变形量测量，以便汽封间隙的优化调整。
a、必须有专用的测量设备，测量过程中不能有人为测量因素的干扰，数据必须全部由专用设备测量；
b、给出全实缸与半实缸洼窝的变形量数值；
c、给出变化的数值，给出汽封间隙的修整数值；
、揭缸后，检查中分面，看中分面是否有漏汽、串汽现象，如果有漏汽、串汽现象，根据实际情况，补焊研缸面或进行中分面开槽处理。
、喷砂处理
揭缸后，视机组叶片结构及腐蚀情况，对动静叶片进行喷砂处理，如果喷嘴组不进行改造，如果汽蚀严重的，对喷砂无法达到预期效果的手工对凹凸不平的腐蚀点进行圆滑过度修磨。
通过动静叶片的喷砂清理对提高机组的效率也有一定的效果。
9）低压缸缸面开槽
揭缸后，观察缸面汽蚀情况，同时测量空缸严密性，根据缸面的变形及汽蚀情况，对缸面进行处理，对于缸面变形较小的1mm以内，可进行补焊对研处理，工期一般在10-15天左右。
如果缸体变形比较严重，考虑到把合螺栓的紧力问题，对漏汽点进行开槽处理，具体开槽的宽度和深度揭缸测绘后，根据开槽面的宽度确定，工期一般在1-2天即可完成。
七、大修及汽封改造后预计效果
应用我公司推荐的改造方案，使热耗下降140-150kJ/kw.h左右。
如果从检修质量上严格控制轴系中心及各部的配合按标准执行，通过动静叶片的喷涂改善通流损失的话，估计热耗还能再有所下降。
8、相应考核
1经本次改造、检修后，汽轮机额定工况参数下的热耗率超过8290kJ/（kW·h）时考核承包单位5％承包项目资金，在此基础上每增加10kJ/（kW·h）的热耗量，增加考核投标方2万元；热耗率超过8340kJ/（kW·h）时每增加5kJ/（kW·h）的热耗量，增加考核投标方5万元。
2修后正常运行过程中各轴瓦振动值（优秀值：
轴振小于75μm，瓦振小于25μm）、轴瓦金属温度、差胀、缸胀、上下缸温差及施工范围内的各项运行监测数值达不到优秀标准值，每发现一项考核承包方2万元。
3修后机组启动过临界转速时：
任一轴承轴振超过150μm，瓦振超过80μm考核承包方0.5万元；任一轴承轴振超过260μm，瓦振超过100μm，或因振动原因而造成机组启动困难，考核承包方1万元。
4修后正常运行时（单阀及顺序阀方式下）：
任一轴承轴振超过125μm，瓦振超过50μm，考核承包方5万元。
5修后轴端汽封漏汽、汽缸漏汽、主调汽门漏汽，每一处考核承包方3万元；修后因低压后轴封漏汽造成真空严密性不合格，考核承包方3万元。
6对于修前提出的重大缺陷（东侧高压主汽门结合面漏汽），修后未消除的，考核承包方5万元。
125MW汽轮机汽封间隙调整目标值列表
表1．各级叶片及隔板汽封径向间隙
级号
叶片汽封L值
隔板汽封S值
厂家标准
目标值
厂家标准
目标值
2
1.25～1.50
1.25
0.40～0.50
0.40
3
1.25～1.50
1.25
0.40～0.50
0.40
4
1.25～1.50
1.25
0.40～0.50
0.40
5
1.25～1.50
1.25
0.40～0.50
0.40
6
1.25～1.50
1.25
0.40～0.50
0.40
7
1.25～1.50
1.25
0.40～0.50
0.40
8
1.25～1.50
1.25
0.40～0.50
0.40
9
1.50～1.75
1.50
0.40～0.50
0.40
10
1.50～1.75
1.50
0.40～0.50
0.40
11
1.50～1.75
1.50
0.40～0.50
0.40
12
1.50～1.75
1.50
0.40～0.50
0.40
13
1.50～1.75
1.50
0.10～0.175
0.10
14
1.50～1.85
1.50
0.40～0.625
0.40
15
1.50～1.85
1.50
0.40～0.625
0.40
16
1.50～1.85
1.50
0.40～0.625
0.40
17
1.50～1.85
1.50
0.40～0.625
0.40
18
1.50～1.85
1.50
0.40～0.625
0.40
19
1.50～1.85
1.50
0.40～0.625
0.40
20
1.50～1.85
1.50
0.45～0.725
0.45
21
1.50～1.85
1.50
左右0.45～0.725
0.50
上下0.65～0.925
0.65
22
1.50～1.85
1.50
左右0.45～0.725
0.50
上下0.65～0.925
0.65
23
-（无叶顶）
1.85
左右0.45～0.725
0.50
上下0.65～0.925
0.65
24
-（无叶顶）
1.85
左右0.45～0.725
0.50
上下0.65～0.925
0.65
表2.调节级汽封径向间隙
代号
U1
U2
U3
U4
厂家标准
0.95
0.95
0.95
0.95
目标值
左
0.85
0.85
0.85
0.85
右
0.85
0.85
0.85
0.85
上
0.85
0.85
0.85
0.85
下
0.85
0.85
0.85
0.85
表3．高压端部汽封径向间隙
高压前端部汽封径向间隙
高压后端部汽封径向间隙
位置
段号
厂家标准
目标值
段号
厂家标准
目标值
汽封Ⅰ套（10圈）
0.45～0.50
0.50
汽封Ⅰ套（3圈）
0.60～0.90
0.60
上
0.45～0.50
0.50
0.60～0.90
0.60
下
0.45～0.50
0.50
0.40～0.65
0.50
右
0.45～0.50
0.50
0.40～0.65
0.50
左
汽封Ⅱ套（5圈）
0.45～0.50
0.50
汽封Ⅱ套（2圈）
0.60～0.90
0.60
上
0.45～0.50
0.50
0.60～0.90
0.60
下
0.45～0.50
0.50
0.40～0.65
0.50
右
0.45～0.50
0.50
0.40～0.65
0.50
左
汽封Ⅲ套（2圈）
0.45～0.50
0.50
汽封Ⅲ套（5圈）
0.60～0.90
0.60
上
0.45～0.50
0.50
0.60～0.90
0.60
下
0.45～0.50
0.50
0.40～0.65
0.50
右
0.45～0.50
0.50
0.40～0.65
0.50
左
汽封Ⅳ套（3圈）
0.45～0.50
0.50
-
-
-
上
0.45～0.50
0.50
-
-
下
0.45～0.50
0.50
-
-
右
0.45～0.50
0.50
-
-
左
表4．低压端部汽封径向间隙
低压前端部汽封径向间隙
低压后端部汽封径向间隙
位置
段号
厂家标准
目标值
段号
厂家标准
目标值
汽封Ⅰ套（5圈）
0.60～0.90
0.60
汽封Ⅰ套（4圈）
0.60～0.90
0.60
上
0.60～0.90
0.60
0.60～0.90
0.60
下
0.45～0.70
0.50
0.45～0.70
0.45
右
0.45～0.70
0.50
0.45～0.70
0.45
左
汽封Ⅱ套（3圈）
0.60～0.90
0.60
-
-
-
上
0.60～0.90
0.60
-
-
下
0.45～0.70
0.50
-
-
右
0.45～0.70
0.50
-
-
左
汽封Ⅲ套（3圈）
0.60～0.90
0.60
-
-
-
上
0.60～0.90
0.60
-
-
下
0.45～0.70
0.50
-
-
右
0.45～0.70
0.50
-
-
左
升级会员 