CZK300型汽輪機連通管改造方案探討?

高勝利

（山西大學，山西 太原 030013）

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)電機組，高中壓部分采用合缸反流布置，低壓缸采用雙流反向布置，共有七級非調整回熱抽汽，分別供給3臺高壓加熱器、1臺除氧器和3臺低壓加熱器。中低壓連通管從中壓排汽口接出后由一根母管分成兩根支管，到低壓缸進汽處合二為一，進入低壓缸，兩只連通管壓力調節(jié)閥呈倒置形式，安裝于低壓缸進口轉角處。連通管壓力調節(jié)閥處由3個彈簧支架支撐，中壓缸出口轉角處由1個彈簧支架和3個彈簧拉桿形成組合連接。連通管壓力調節(jié)閥通過抗燃油控制，以滿足中壓缸排汽壓力大于0.379MPa，以保證機組安全運行。

2 連通管運行現(xiàn)狀

1、2號機組自投產以來，1號機組中低壓連通管軸向晃動約8mm、橫向晃動約2mm；2號機組中低壓連通管軸向晃動約4mm、橫向晃動約1mm?；蝿与S著負荷的增減變化，中低壓缸連通管晃動大，使機組連通管法蘭螺栓、三通處焊口、膨脹節(jié)、EH油管道疲勞加劇，油動機與操縱座連接螺栓、油缸緊固螺栓松動，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，油動機接口及接頭滲油，影響機組安全穩(wěn)定運行。

對連通管壓力調節(jié)閥線性進行測量，連通管壓力調節(jié)閥在閥門開度為27%～100%時，壓力調節(jié)閥沒有節(jié)流；閥門開度在0%～27%內壓力調節(jié)閥才有調節(jié)功能，但閥門調節(jié)流量與閥門開度線性較差。

對于CZK300型亞臨界機組，中低壓連通管設計為“一二一”型式（見圖1、圖2），設計有2個三通、4個彎頭、2個角形調節(jié)閥，連通管各工況下設計壓力損見表1。表1中，THA為熱耗率驗收工況，TRL為銘牌工況。

圖1 中低壓連通管（俯視圖）

圖2 中低壓連通管（主視圖）

實際運行過程對于中低壓連通管壓損按照不同負荷工況進行測定，測量數(shù)據(jù)見表2。

實際測定的連通管壓損遠遠超過設計值，由于連通管壓損超過設計值，再熱壓損對汽輪機熱耗影響約為0.45%，約40kJ/kWh。

表1 連通管各工況下的設計壓損

表2 實際運行中壓損測量數(shù)據(jù)

3 連通管晃動消除方案分析

3.1 晃動原因分析

造成連通管晃動的原因主要有：①連通管設計平衡性較差，膨脹節(jié)補償量不足，運輸用小拉桿未拆除或大拉桿螺母松動；②連通管支架荷載計算有誤，彈簧支架選型不當；③連通管支架彈簧安裝不到位，熱態(tài)時彈簧未在工作位置；④連通管安裝時存在錯口，連通管存在較大安裝應力；⑤連通管法蘭螺栓緊固力矩未達到設計值。

3.2 解決方案

3.2.1 設計方面

通過核算，發(fā)現(xiàn)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晃動；膨脹節(jié)補償量滿足要求；彈簧支架荷載符合要求。膨脹節(jié)支座彈簧設計型號為TH3-117、膨脹節(jié)拉桿彈簧設計型號為TH1-C-211、壓力調節(jié)閥支座彈簧設計型號為TH3-115。對現(xiàn)場安裝彈簧進行核對，與設計型號相符。

3.2.2 安裝方面

（1）對連通管膨脹節(jié)進行檢查，運輸用小拉桿在安裝完成后已拆除，大拉桿螺母無松動且鎖緊。

（2）對連通管支架彈簧、拉桿彈簧安裝位置進行檢查。機組在冷態(tài)時有3個彈簧筒內外鎖定孔錯位約2mm，對偏差彈簧進行調整到鎖定孔同心，消除誤差；核對壓力調節(jié)閥支座彈簧、膨脹節(jié)支座彈簧熱態(tài)安裝高度，發(fā)現(xiàn)右側彈簧高度不符合設計值556mm的要求，偏差在8mm左右，主要由于汽流在“口”型連通管中存在擾動導致左、右側彈簧受力不均。

（3）結合機組檢修對連通管進行檢查，拆除軸向管道法蘭螺栓進行錯口檢查，左側法蘭錯位20mm，右側法蘭錯位5mm，對左側錯位管道重新安裝，消除法蘭錯位。

（4）使用力矩扳手檢查連通管法蘭螺栓，符合設計要求。

3.3 效果檢驗

對1號機組連通管支座彈簧進行調整，消除左側連通管錯口后，在機組啟動后檢查連通管晃動情況，軸向晃動約5mm，橫向晃動約2mm，通過對現(xiàn)連通管的調整，雖然晃動情況有所改善，但未消除，故需要對現(xiàn)連通管進行改造，以徹底解決連通管晃動大及壓損較大的問題。

4 連通管改造方案探討

雖然1號機組連通管晃動略有改善，但仍然存在連通管晃動及連通管壓損超標的問題。特提出對連通管進行改造，將現(xiàn)有連通管改造成單管型式，彎頭采用熱壓彎頭。

4.1 供熱機組單管式連通管晃動情況調查

現(xiàn)有單連通管300MW供熱機組，連通管壓力調節(jié)閥安裝位置有以下幾種：在水平管道上、在中壓缸出口垂直管道上、在低壓缸進汽口處等。300MW機組連通管壓力調節(jié)閥由主機抗燃油進行調節(jié)，無電動調節(jié)方式的運行經(jīng)驗，但有200MW機組采用電動調節(jié)蝶閥的經(jīng)驗。

4.1.1 連通管壓力調節(jié)閥控制方式的確定

對于連通管壓力調節(jié)閥工作環(huán)境及狀態(tài)進行分析，對此閥不要求實現(xiàn)快關功能，但必須保證低壓缸最低冷卻流量122t/h。由于使用抗燃油控制的壓力調節(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，因此建議采用電動調節(jié)蝶閥。

4.1.2 連通管壓力調節(jié)閥安裝位置的確定

連通管壓力調節(jié)閥安裝在水平管道上（如圖3（a）所示）時，由于液動閥門重量約5.5t，需要設計支架以承擔閥門重量，此方案已在多家300MW供熱汽輪機機組中實施，但運行中發(fā)現(xiàn)油缸存在抖動現(xiàn)象。

連通管壓力調節(jié)閥安裝在中壓缸排汽口處或中壓缸排汽垂直管道上，此方案可以不設計支架，減小了壓力調節(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節(jié)閥進行了改造，將其布置在中壓缸出口的垂直管道上。

通過調研分析，連通管壓力調節(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)運行機組而言，將連通管壓力調節(jié)閥布置在垂直管道上的方案可使連通管振動較小，滿足機組安全穩(wěn)定運行要求。

4.2 連通管改造方案確定

通過調研及理論核算，連通管改造方案確定為單管方式，壓力調節(jié)閥布置于低壓缸進口處（如圖3（b）所示）。閥門采用電動調節(jié)蝶閥，彎頭采用熱壓彎頭，以降低連通管壓損，提高機組經(jīng)濟性。

圖3 改造后中低壓連通管

4.3 連通管改造經(jīng)濟性分析

連通管改造方案確定后，對連通管進行核算，電動調節(jié)閥在全開狀態(tài)壓損為0.5%，管道壓損約2.5%，連通管設計壓損約3%。預計降低機組熱耗約60kJ/kWh。

5 總結

經(jīng)過對CZK300型汽輪機“一二一”型式連通管在不改變結構的情況下進行調整，未徹底解決連通管晃動的前提下，確定連通管改造方案，同時對壓力調節(jié)閥布置位置的對機組的實際影響進行調研分析，確定了本機組連通管改造方案，預計降低機組熱耗約60kJ/kWh，具體數(shù)據(jù)待改造后進行測定。

［1］郭延秋.大型火電機組檢修適用技術叢書［M］.北京：中國電力出版社，2003.

［2］吳季蘭.汽輪機設備及系統(tǒng)［M］.第2版.北京：中國電力出版社，2006.