CZK300型汽輪機(jī)連通管改造方案探討

摘要：文章對CZK300-16.7/0.4/537/537型汽輪機(jī)組的連通管運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，對運(yùn)行中連通管隨負(fù)荷變化擺動較大進(jìn)行了原因分析，在維持設(shè)備現(xiàn)狀的情況下尋找解決擺動大的原因，同時(shí)對連通管對機(jī)組熱耗的影響進(jìn)行分析，對比改造方案，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，消除連通管擺動。

關(guān)鍵詞：CZK300型汽輪機(jī)；連通管；負(fù)荷變化；機(jī)組熱耗；壓力調(diào)節(jié)閥 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2015）33-0024-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.33.013

1 概述

CZK300-16.7/0.4/537/537型亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、直接空冷供熱凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，中壓缸排汽經(jīng)一根母管引出分成兩根支管連接到低壓缸進(jìn)汽處合二為一，進(jìn)入低壓缸，兩只連通管壓力調(diào)節(jié)閥呈倒置形式，安裝于低壓缸進(jìn)口轉(zhuǎn)角處。連通管壓力調(diào)節(jié)閥處由三個彈簧支架支撐，中壓缸出口管道轉(zhuǎn)角處由一根彈簧支架和三根彈簧拉桿組合。連通管壓力調(diào)節(jié)閥通過抗燃油控制，以滿足中壓缸排汽壓力大于0.379MPa的要求，保證機(jī)組安全運(yùn)行。

2 連通管運(yùn)行現(xiàn)狀

2.1 安全性方面

1、2號機(jī)組自投產(chǎn)以來，1號機(jī)組中低壓連通管擺動軸向8mm，橫向2.2mm；2號機(jī)組中低壓連通管擺動軸向4.3mm，橫向1.2mm。擺動幅度與負(fù)荷的變化方向一致。由于連通管擺動大，使機(jī)組連通管法蘭螺栓、管道焊口、管道膨脹節(jié)、EH油管道擺動增大，疲勞加劇，容易造成螺栓疲勞斷裂，焊口和膨脹節(jié)拉裂，管道焊口疲勞，油動機(jī)接口及接頭滲油，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 連通管壓力調(diào)節(jié)閥性能方面

對連通管壓力調(diào)節(jié)閥線性進(jìn)行測量，連通管壓力調(diào)節(jié)閥的閥門開度在20%～100%之間，壓力調(diào)節(jié)閥沒有節(jié)流，閥門開度在0%～20%內(nèi)壓力調(diào)節(jié)閥才有調(diào)節(jié)性能，但閥門調(diào)節(jié)流量與閥門開度線形較差。

2.3 經(jīng)濟(jì)性方面

對于CZK300型亞臨界機(jī)組，中低壓連通管設(shè)計(jì)為“一二一”型式，設(shè)計(jì)有2個三通、4個彎頭、2個角形調(diào)節(jié)閥，連通管設(shè)計(jì)壓力損失為4.5%。對于中低壓連通管壓損按照不同負(fù)荷工況進(jìn)行測定，測量數(shù)據(jù)如表1所示：

表1

負(fù)荷（MW） 300 270 240 180

壓損（%） 10.01 9.99 10.02 10.09

實(shí)際測定的連通管壓損遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)值，由于連通管壓損超過設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致汽輪機(jī)熱耗比設(shè)計(jì)值偏差40kJ/kWh。

圖1

圖2

3 連通管擺動消除方案分析

3.1 擺動原因分析

造成連通管擺動大的原因主要有：（1）連通管設(shè)計(jì)平衡性較差；（2）連通管支架荷載計(jì)算有誤，彈簧支架選型不當(dāng)；（3）連通管支架彈簧安裝存在偏差，熱態(tài)時(shí)彈簧受力不平衡；（4）連通管安裝工藝差，存在較大安裝應(yīng)力；（5）連通管法蘭螺栓力矩未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.2 解決方案

3.2.1 設(shè)計(jì)方面。汽輪機(jī)廠進(jìn)行了核算，連通管平衡性較弱，在汽流不穩(wěn)的情況下容易造成連通管擺動；膨脹節(jié)補(bǔ)償量滿足要求；彈簧支架荷載符合要求。彈簧設(shè)計(jì)型號為膨脹節(jié)支座彈簧為TH3-117、膨脹節(jié)拉桿彈簧為TH1-C-211、壓力調(diào)節(jié)閥支座彈簧為TH3-115。對現(xiàn)場安裝彈簧進(jìn)行核對，與設(shè)計(jì)型號相符。

3.2.2 安裝方面。（1）對連通管膨脹節(jié)進(jìn)行檢查，拆除小拉桿在，禁錮大拉桿螺母；（2）對連通管支架彈簧、拉桿彈簧安裝位置進(jìn)行檢查，機(jī)組在冷態(tài)時(shí)有三個彈簧筒內(nèi)外鎖定孔錯位約2mm，對不符合要求的彈簧進(jìn)行了中心調(diào)整，消除誤差。檢查核對LV閥支座彈簧、膨脹節(jié)支座彈簧熱態(tài)安裝位置，發(fā)現(xiàn)右側(cè)彈簧高度不符合原設(shè)計(jì)值556mm的要求，存在8mm左右偏差，主要由于汽流在“口”型連通管中存在擾動導(dǎo)致左右側(cè)彈簧受力不均；（3）結(jié)合機(jī)組檢修對連通管進(jìn)行檢查，拆除軸向管道法蘭螺栓進(jìn)行錯口檢查，左側(cè)法蘭錯位20mm，右側(cè)法蘭錯位5mm，對左側(cè)錯位管道重新安裝，消除法蘭錯位；（4）使用力矩扳手檢查連通管法蘭螺栓，符合設(shè)計(jì)要求。

3.3 效果檢驗(yàn)

對1號機(jī)組連通管支座彈簧進(jìn)行調(diào)整，消除左側(cè)連通管錯口后，在機(jī)組啟動后檢查連通管擺動情況，軸向擺動約5mm，橫向擺動約2mm，通過對現(xiàn)連通管的調(diào)整，雖然擺動情況有所改善，但未消除連通管擺動問題，需要對現(xiàn)連通管進(jìn)行改造，以徹底解決連通管擺動大及壓損較大的問題。

4 連通管改造方案探討

雖然1號機(jī)組連通管擺動略有改善，但仍然存在連通管擺動及連通管壓損超標(biāo)的問題。特提出對連通管進(jìn)行改造，將現(xiàn)有連通管改造成單管型式，彎頭采用熱壓彎頭，閥門的操縱型式及安裝位置進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算及調(diào)研分析。

4.1 供熱機(jī)組單管式連通管擺動情況調(diào)查

現(xiàn)有單連通管300MW供熱機(jī)組，連通管壓力調(diào)節(jié)閥安裝位置有在水平管道上、中壓缸出口垂直管道上、低壓缸進(jìn)汽口處等方案，300MW機(jī)組連通管壓力調(diào)節(jié)閥由主機(jī)抗燃油進(jìn)行調(diào)節(jié)，無電動調(diào)節(jié)方式的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，但200MW機(jī)組有采用電動調(diào)節(jié)蝶閥的經(jīng)驗(yàn)，針對以上方案進(jìn)行了論證及調(diào)研。

4.1.1 連通管壓力調(diào)節(jié)閥控制方式的確定。對于連通管壓力調(diào)節(jié)閥工作環(huán)境及狀態(tài)進(jìn)行分析，此閥對調(diào)節(jié)性能不要求實(shí)現(xiàn)快關(guān)功能，且必須保證最小流量為100t/h，同時(shí)使用抗燃油控制的壓力調(diào)節(jié)閥存在油缸抖動的情況，造成抗燃油接頭滲油或油缸滲油的現(xiàn)象，由此建議采用電動調(diào)節(jié)蝶閥。

4.1.2 連通管壓力調(diào)節(jié)閥安裝位置的確定。連通管壓力調(diào)節(jié)閥安裝在水平管道上（如圖3）時(shí)，由于液動閥門重量約5.5t，需要設(shè)計(jì)支架，已承擔(dān)閥門重量，此方案已在多家300MW供熱汽輪機(jī)機(jī)組中實(shí)施，但運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)油缸存在抖動現(xiàn)象。

連通管壓力調(diào)節(jié)閥安裝在中壓缸排汽口處或中壓缸排汽垂直管道上，此方案可以不設(shè)計(jì)支架，減小了壓力調(diào)節(jié)閥的抖動情況，部分電廠已對布置在水平管道上的壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)行了改造，布置在中壓缸出口的垂直管道上。

圖3

圖4

通過調(diào)研分析，連通管壓力調(diào)節(jié)閥布置在水平管道上將需要增加支架，并且存在抖動現(xiàn)象，就現(xiàn)運(yùn)行機(jī)組連通管壓力調(diào)節(jié)閥布置在垂直管道上的方案連通管振動較小，可以滿足機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2 連通管改造方案確定

通過調(diào)研及理論核算，連通管改造方案確定為單管方式，壓力調(diào)節(jié)閥布置于低壓缸進(jìn)口處（如圖5）。閥門采用電動調(diào)節(jié)蝶閥，彎頭采用熱壓彎頭，以降低連通管壓損，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。

圖5

4.3 連通管改造經(jīng)濟(jì)性分析

連通管改造方案確定后，對連通管進(jìn)行核算，電動調(diào)節(jié)閥在全開狀態(tài)壓損為0.5%，管道壓損約2.5%，連通管設(shè)計(jì)壓損約3%。預(yù)計(jì)降低機(jī)組熱耗約50kJ/kWh。

5 結(jié)語

經(jīng)過對CZK300型汽輪機(jī)“一二一”型式連通管在該表結(jié)構(gòu)的情況下進(jìn)行調(diào)整，未徹底解決連通管擺動的前提下，確定連通管改造方案，同時(shí)對壓力調(diào)節(jié)閥布置位置對機(jī)組的實(shí)際影響進(jìn)行調(diào)研分析，確定了本機(jī)組連通管改造方案，預(yù)計(jì)降低機(jī)組熱耗約50kJ/kWh，具體數(shù)據(jù)待改造后進(jìn)行測定。

參考文獻(xiàn)

[1] 上海汽輪機(jī)廠設(shè)計(jì)圖紙[S].

作者簡介：李鵬剛（1981-），男，山西大唐國際臨汾熱電有限責(zé)任公司助理工程師，研究方向：熱能動力。

（責(zé)任編輯：周 瓊）