试论三缸三排汽MW纯凝汽轮机组背压改造中中压缸改造的措施及难点

董凤亮

摘 要：三缸三排气200MW纯凝发电机组通过背压改造实现供热、供电互相切换一直是业界研究的方向，该改造技术实现了机组利用率最大化，低压缸光轴改造中“双转子”技术是一项技术突破。本文将就汽轮机背压改造中中压缸部分的改造难点进行分析论证，并提出相应措施。

关键词：三缸三排汽；200MW纯凝汽轮；中压缸改造

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）24-0161-02

现阶段，我国环境问题日益突出，国家要求燃煤电厂进行相关设备节能改造，提高煤炭清洁利用、改善环境质量。本文对华电能源股份有限公司富拉尔基发电厂200MW汽轮发电机组高背压供热改造项目可行性研究。200MW汽轮发电机组供热期高背压供热改造项目，在供热期采用高背压供热改造技术，#1、#2、#3低压缸全部解列（中压排汽全部去热网加热器）的方式，对原纯凝机组进行相关改造，可减少对原机组本体及相关辅助系统改造。改造后，机组运行安全可靠，改造费用低，回收周期短。

1 项目简介

华电能源股份有限公司富拉尔基发电厂位于富拉尔基区新电街1号，距富拉尔基城区中心8.5km，总装机容量1200MW，分为二期建设：一期3台200MW机组，二期扩建3台200MW机组，共6台200MW凝汽式机组。汽轮机均为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司八十年代产品，汽轮机为冲动式三缸三排汽凝汽式汽轮机。分别于1982、1983、1984、1987、1988、1989年投产发电。

2 背压改造技术方案论证

中低压缸为单层缸结构，中压缸由前、中、后三部分组成，前部为中压汽缸，中部为#1低压缸，后部为低压排汽缸，在中压缸装有13级～27级隔板和5个隔板套，其中13～22级隔板属于中压部分，23～27属于低压部分。#2、#3低压缸为对称分流式，由中间进汽，两端排汽三段组成，在低压缸中装有28级～37级隔板和两个隔板套。

2.1 汽轮机改造原则

汽轮机供热改造遵循以下原则：

（1）汽轮机组现有的高、中通流不变；（2）汽轮机进汽参数不变；（3）汽轮机高、中、低压缸安装尺寸及对外接口尺寸不变；（4）汽轮机中压主汽门、调门不动，前、中、后轴承座与基础接口不变，转子与发电机及主油泵的联接方式不变，与盘车装置连接方式及位置不变；（5）汽轮机组的基础不动，对基础负荷基本无影响，机组的轴向推力满足设计要求。

2.2 汽轮机改造方案分析

2.2.1 采暖期运行

（1）在#1低压缸增加低压缸喷水冷却系统，对低压缸进行喷水减温。减温水为除盐水，流入低压缸热井，经水泵抽出。（2）为保证原中压转子、低压转子与新设计中压转子、低压光轴转子的互换性，高-中压联轴器以及低压-发电机联轴器均采用液压螺栓结构。（3）机组在供热运行期间，在#2、#3低压缸隔板槽内安装新设计隔板槽保护部套，以防止低压隔板槽在供热运行时变形、锈蚀[1]。

2.2.2 非采暖期运行

机组在非供热期（夏季）要恢复纯凝汽工况运行，在冬季供热期应将换下的原中压转子、原低压转子、低压隔板等设备部件进行维护保养，便于夏季重新安装后直接恢复纯凝汽运行，为此须向电厂提供专用的转子及隔板支架。夏季纯凝汽运行时，同样应保养好换下的供热中压转子、低压光轴转子等设备。

3 背压改造难点分析

（1）中压缸与#1低压缸为合缸结构，在冬季供热运行时，中压缸内中压通流部分维持原结构，中压缸内#1低压通流部分去掉原来的5级低压叶轮叶片及全部低压隔板，重新设计三级密封堵板安装在#1低压缸槽挡位置。阻止中压排汽进入#1低壓排汽缸，防止#1低压缸超温。（2）新设计中压转子保留原中压部分通流，低压部分为无叶片光轴转子，用新设计的5级配重套筒代替原5级叶轮叶片，中压转子仍采用套装结构，以保证新设计中压转子尽量与原纯凝转子扬度及临界转速相近。（3）机组在供热运行期间，在#2、#3低压部分隔板槽安装新设计保护部套，以防止低压隔板槽在供热运行时变形、锈蚀。（4）为防止供热运行期间低压缸超温，凝汽器仍维持真空并小流量运行，以降低转子鼓风及机组热传导所造成的低压缸温升。

4 中压缸改造技术措施及影响

从图1和图2可以看出，改造后新设计中压转子与原中压转子相比，用5级配重套筒代替原中压转子低压部分的5个套装叶轮，中压调端轴封尺寸减小，其它结构均不发生变化。

4.1 中压缸转子

新设计中压转子保留原中压部分通流，低压部分转子为无叶片光轴转子，只起到传递扭矩的作用。新设计中压转子的低压5级叶轮由配重套筒代替，仍采用套装结构，这样能够保证套筒重量及位置与原叶轮基本相同，使得改造后的转子重量、扬度和临界转速与原低压转子接近。主轴轴径处尺寸与原中压转子轴径尺寸相同，转子动平衡槽及配重块安装位置维持原有结构位置。在转子互换时无需更换原中压支持轴承。

4.2 轴向推力

由于取消#1低压缸通流部分，机组正向推力减小，为维持机组推力不发生变化，需要对中压缸前汽封改造。将机组的中压转子调端轴封直径减小，即可增加正向推力，以平衡#1低压缸停运减小的轴向推力。改造后机组轴向推力将维持与改造前基本相同，完全满足机组安全运行需要。

4.3 对中压缸隔板叶片强度影响

原机组额定纯凝汽工况下，中低压缸分缸压力为0.23 MPa，改造后中压缸排汽压力为0.22-0.245MPa，排汽压力通过供汽管道上调节阀来调整，使末级压差压力范围终保持在不大于原纯凝汽运行时的最大压差，从而保证中压末级的安全。

5 结语

本文主要对汽轮机中压缸改造中中压转子、隔板、汽封、平衡轴向推力等几个方面论述背压改造中中压缸各部改造的措施及难点，并分析改造前后的变化及影响。

参考文献

[1]王学栋，成渫畏，段军赛.两种150MW等级机组高背压供热改造方式的技术经济分析[A].山东电机工程学会.山东电机工程学会2012年度学术年会论文集[C].山东电机工程学会，2012：6.endprint