摘要：廣東粵電油頁巖發(fā)電項(xiàng)目電廠一期2×210MW循環(huán)流化床發(fā)電工程三大主機(jī)于2006年11月完成招標(biāo)并簽訂技術(shù)協(xié)議，三大主機(jī)均由東方電氣集團(tuán)中標(biāo)。東方汽輪機(jī)有限公司在實(shí)施該項(xiàng)目過程中，對(duì)汽輪機(jī)部分技術(shù)參數(shù)作了變更調(diào)整，特別是對(duì)該機(jī)組的通流部分作了較大的設(shè)計(jì)變更，本文敘述了該項(xiàng)目汽輪機(jī)部分技術(shù)參數(shù)變更前、后的情況及機(jī)組通流部分設(shè)計(jì)變更后對(duì)汽輪機(jī)組的影響比較和我公司當(dāng)時(shí)采取的技術(shù)措施及應(yīng)對(duì)方法。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；技術(shù)設(shè)計(jì)；變更

前言

廣東粵電油頁巖發(fā)電項(xiàng)目電廠一期2×210MW循環(huán)流化床發(fā)電工程，是國家鼓勵(lì)扶持開發(fā)的綜合開發(fā)利用項(xiàng)目，該工程是礦電聯(lián)營項(xiàng)目，屬坑口電廠。三大主機(jī)均由東方電氣集團(tuán)中標(biāo)。東方汽輪機(jī)有限公司在實(shí)施該項(xiàng)目過程中，為保證對(duì)投標(biāo)時(shí)該機(jī)組技術(shù)指標(biāo)經(jīng)濟(jì)性、可靠性及交貨期的承諾，東方汽輪機(jī)有限公司經(jīng)充分研究考慮之后，對(duì)原投標(biāo)汽輪機(jī)部分技術(shù)參數(shù)作了變更調(diào)整，特別是對(duì)該機(jī)組的通流部分作了較大的設(shè)計(jì)變更。該型號(hào)機(jī)組是東方汽輪機(jī)有限公司為我公司設(shè)計(jì)的第一臺(tái)210MW高中壓合缸且具備中壓缸啟動(dòng)功能的機(jī)組，雖然東方汽輪機(jī)有限公司是一個(gè)特大型的國有企業(yè)，且技術(shù)力量雄厚，對(duì)200MW等級(jí)汽輪機(jī)組來說技術(shù)也是很成熟的，但本著對(duì)雙方負(fù)責(zé)任的態(tài)度，我公司對(duì)該項(xiàng)目汽輪機(jī)技術(shù)的設(shè)計(jì)變更方案采取了相應(yīng)的措施及應(yīng)對(duì)方法。

1.汽輪機(jī)設(shè)計(jì)變更說明及匯總

東方汽輪機(jī)有限公司為保證對(duì)廣東粵電油頁巖發(fā)電項(xiàng)目機(jī)組經(jīng)濟(jì)性、可靠性和交貨期的承諾，經(jīng)充分研究考慮后對(duì)原投標(biāo)機(jī)組熱力、通流等部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)變更，變更后的通流設(shè)計(jì)降低了分缸壓力，提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，并提高了高中壓模塊的通用性，可縮短設(shè)計(jì)制造周期。其調(diào)整后的技術(shù)數(shù)據(jù)變化匯總?cè)缦拢?/p>

1.1通流級(jí)數(shù)

經(jīng)設(shè)計(jì)變更后，高壓缸、中壓缸及低壓缸的通流級(jí)數(shù)分別調(diào)整為（見表1）：

經(jīng)通流設(shè)計(jì)變更后高壓缸效率提高0.4%、中壓缸效率提高0.58%、低壓缸效率降低0.34%。但總體缸效率是提高了（見表2）。

經(jīng)通流設(shè)計(jì)變更后，總體上各級(jí)抽汽參數(shù)變化不大，各加熱器均能滿足變更后的參數(shù)要求（見表3）。

1.2通流調(diào)整后各工況熱耗比較

由表4可看出，經(jīng)通流設(shè)計(jì)調(diào)整后，THA工況熱耗維持不變，但T-MCR、VWO工況熱耗均有改善，特別是TRL工況熱耗下降了9k J/kW.h，對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行是有利的。

1.3軸系設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介

根據(jù)該機(jī)組的總體設(shè)計(jì)方案：高中壓缸采用合缸結(jié)構(gòu)的全新設(shè)計(jì)，低壓缸參考東方汽輪機(jī)有限公司200MW機(jī)組的成熟低壓模塊進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。以下為該機(jī)組軸系簡(jiǎn)圖及計(jì)算結(jié)果：

1.3.1機(jī)組軸系簡(jiǎn)圖

1.3.2計(jì)算結(jié)果

（1）臨界轉(zhuǎn)速

從表5及表6可以看出，通流設(shè)計(jì)變更后，軸系各階臨界轉(zhuǎn)速依然能滿足設(shè)計(jì)規(guī)范避開率-10%～+15%（2700 rpm ～3450rpm）的區(qū)間，是能夠滿足機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行要求的。

（2）軸承形式

通流設(shè)計(jì)變更后，為保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，1#～4#的軸瓦形式不變，但1#軸承的軸頸由φ300mm調(diào)整為φ360mm，這樣更有利機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）軸承比壓

通流設(shè)計(jì)變更后，由于1#軸承的直徑有調(diào)整，1#軸承的軸頸由φ300mm調(diào)整為φ360mm，為保證各軸承的安全穩(wěn)定運(yùn)行，各軸承比壓的調(diào)整仍能滿足可傾瓦為0.6～1.6，橢圓瓦1.0～1.8的比壓設(shè)計(jì)規(guī)范，是能夠滿足機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的（軸承比壓數(shù)據(jù)見表7）。

1.3.3計(jì)算結(jié)果分析

計(jì)算結(jié)果表明：①軸承是沿用300MW機(jī)組的軸承及成熟的軸承技術(shù)，負(fù)載裕度大，抗擾性好，能滿足機(jī)組各工況的安全運(yùn)行。②機(jī)組軸系臨界轉(zhuǎn)速滿足-10%～+15%的避開率要求，軸系的臨界轉(zhuǎn)速分布合理。③該方案的軸系動(dòng)力特性與東方汽輪機(jī)有限公司的成熟機(jī)組一致，軸系靜動(dòng)特性良好，能夠滿足機(jī)組各工況下的安全穩(wěn)定運(yùn)行，是能夠達(dá)到當(dāng)時(shí)投標(biāo)的技術(shù)要求的。

1.4末級(jí)長(zhǎng)葉片說明

1.4.1東方末級(jí)長(zhǎng)葉片設(shè)計(jì)程序

根據(jù)工程需要，首先選擇某只有良好運(yùn)行業(yè)績(jī)的葉片型線為母型進(jìn)行?；O(shè)計(jì)，以保證良好的氣動(dòng)特性，并采用CFD方法進(jìn)行驗(yàn)證。然后初步確定動(dòng)葉片結(jié)構(gòu)型式，采用有限元進(jìn)行強(qiáng)度、振動(dòng)分析。 強(qiáng)度、振動(dòng)、氣動(dòng)的數(shù)值分析必須滿足設(shè)計(jì)要求。首臺(tái)葉片生產(chǎn)出來后，必須在廠內(nèi)做動(dòng)調(diào)頻試驗(yàn)，以確定圍帶最終車削量。

1.4.2低壓末級(jí)動(dòng)葉片由原762mm改為800mm

低壓末級(jí)動(dòng)葉片由原762mm改為800mm的原因：

（1）采用762mm葉片，排汽速度為239m/s；而采用800mm葉片，排汽速度為220m/s，所以改為800mm葉片排汽損失更低。

（2）800mm葉片是東方汽輪機(jī)有限公司在新引進(jìn)的856mm葉片型線的基礎(chǔ)上模化設(shè)計(jì)而來，其具有更優(yōu)良的汽動(dòng)性能。

（3）800mm葉片其結(jié)構(gòu)是采用當(dāng)今行業(yè)最廣泛采用的自帶冠加阻尼拉金凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，葉根采用大剛度的5叉葉根，所以其安全性更高。其材料為1Cr12Ni2W1Mo1V（即300MW機(jī)組851mm末葉的材料）。

以上分析結(jié)果表明，通流設(shè)計(jì)變更后，機(jī)組的低壓末級(jí)動(dòng)葉片由原762mm葉片改為800mm葉片，既能保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，又能提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，與原投標(biāo)設(shè)計(jì)相比較，對(duì)機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)更有利。

1.4.3 800mm葉片型線來源

800mm葉片是東方汽輪機(jī)有限公司在新引進(jìn)的856mm葉片型線的基礎(chǔ)上?；O(shè)計(jì)而來，其具有優(yōu)良的氣動(dòng)性能；856mm葉片是日立公司最新一代300MW機(jī)組末級(jí)動(dòng)葉，該機(jī)組在來賓電廠已安全投運(yùn)幾年了。

1.4.4 800mm葉片結(jié)構(gòu)

800mm葉片其結(jié)構(gòu)是采用當(dāng)今行業(yè)最廣泛采用的自帶冠加阻尼拉金凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，葉根采用大剛度的5叉葉根，該葉根與東汽公司投運(yùn)多年的老800mm葉片（拱型圍帶）的葉根一樣，而這兩只葉片離心力相當(dāng)，所以葉根安全得以保證。防水蝕措施是東汽公司非常成熟的高頻淬火，其具有良好的防水蝕效果。

1.4.5 800mm葉片強(qiáng)度振動(dòng)計(jì)算結(jié)果

由表8及表9可知，800 mm動(dòng)葉片各部分的靜強(qiáng)度合格，各部分的應(yīng)力水平均滿足設(shè)計(jì)規(guī)范，其技術(shù)數(shù)據(jù)是可以滿足機(jī)組安全運(yùn)行的。該葉片的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)決定了其振動(dòng)特性為阻尼成圈特性，東汽公司按“三重點(diǎn)”理論進(jìn)行考核。并在廠內(nèi)做動(dòng)調(diào)頻試驗(yàn)，合格后方可出廠。

1.5中低壓分缸壓力

由表2-10可知，通流設(shè)計(jì)變更后，中低壓分缸壓力降為0.266MPa，該壓力與三缸200MW機(jī)組的中低壓分缸壓力一致，因此可以大部分借用有大量成功運(yùn)行業(yè)績(jī)的三缸200MW機(jī)組的低壓缸缸體結(jié)構(gòu)，這樣既可保證低壓缸的安全可靠性，又可縮短設(shè)計(jì)制造周期，并可減少機(jī)組安裝檢修的工作量，這樣，對(duì)機(jī)組以后的檢修維護(hù)更方便有利。

凝汽器由單殼體改為雙殼體（即一個(gè)凝汽器改為兩個(gè)凝汽器，冷卻面積相同），可半側(cè)運(yùn)行便于凝汽器清理及檢修。凝汽器與低壓缸剛性連接，彈性支承。機(jī)組基架采用有幾十年傳統(tǒng)的鑄鐵基架，吸振性好、安全可靠性有充分的保證。

2.采取的措施及應(yīng)對(duì)方法

由于東方汽輪機(jī)有限公司是在中標(biāo)簽訂汽輪機(jī)技術(shù)協(xié)議后對(duì)該機(jī)組原投標(biāo)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)變更的。該機(jī)組是東方汽輪機(jī)有限公司為粵電油頁巖發(fā)電公司設(shè)計(jì)的第一臺(tái)210MW高中壓合缸且具備中壓缸啟動(dòng)功能的機(jī)組，還沒有運(yùn)行業(yè)績(jī)，為了慎重起見，并本著對(duì)雙方公司負(fù)責(zé)任的態(tài)度，粵電油頁巖發(fā)電公司對(duì)該項(xiàng)目汽輪機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)變更方案采取了相應(yīng)的措施及應(yīng)對(duì)方法。

2.1開評(píng)審會(huì)

我公司組織召開了廣東粵電油頁巖發(fā)電項(xiàng)目210MW汽輪機(jī)設(shè)計(jì)變更評(píng)審會(huì)。 鑒于東方汽輪機(jī)有限公司對(duì)汽輪機(jī)設(shè)備原中標(biāo)方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)更改，會(huì)議要求該公司對(duì)210MW汽輪機(jī)設(shè)計(jì)更改方案進(jìn)行了介紹，更改內(nèi)容包括通流部分級(jí)數(shù)的調(diào)整（高壓缸由I+8級(jí)改為I+9級(jí)，中壓缸由7級(jí)改為8級(jí)，低壓缸由2x6級(jí)改為2x5級(jí)），中、低壓分缸壓力變化及低壓缸由雙層缸改為單層缸、凝汽器由單殼體改為雙殼體、末級(jí)葉片由762mm葉片改為800mm葉片。東方汽輪機(jī)有限公司對(duì)上述變更內(nèi)容的原因與目的進(jìn)行了闡述，并對(duì)與會(huì)專家及人員提出的相關(guān)問題進(jìn)行了解答。

2.1.1與會(huì)專家提出相關(guān)問題

與會(huì)專家對(duì)東方汽輪機(jī)有限公司的汽輪機(jī)設(shè)計(jì)變更方案進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的審查，特別是對(duì)投標(biāo)時(shí)和變更后有變化的技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行了推敲研究，并對(duì)有疑問的技術(shù)數(shù)據(jù)，要求東方汽輪機(jī)有限公司解答。專家組要求東方汽輪機(jī)有限公司就以下問題作出說明及解答。

（1）210MW汽輪機(jī)設(shè)計(jì)變更的目的和技術(shù)路線。

（2）800mm末級(jí)葉片與原設(shè)計(jì)的762mm末級(jí)葉片余速損失的比較、800mm葉片?；O(shè)計(jì)的原則和方法，其模化母型856mm葉片的使用業(yè)績(jī)。

（3）通流部分熱力設(shè)計(jì)改變后各抽、排汽口參數(shù)的變化及對(duì)熱力系統(tǒng)的影響。

（4）低壓缸由雙層缸改為單層缸、凝汽器由單殼體改為雙殼體的說明。

（5）改動(dòng)后軸系臨界轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)子強(qiáng)度變化的情況等。

東方汽輪機(jī)有限公司對(duì)以上問題在本文的第2部分“汽輪機(jī)設(shè)計(jì)變更說明及匯總”中都作了詳細(xì)說明及解答。

2.1.2專家評(píng)審意見

經(jīng)過與會(huì)專家認(rèn)真細(xì)致的審查，專家組一致認(rèn)為：

（1）210MW汽輪機(jī)設(shè)計(jì)變更方案，機(jī)組THA工況熱耗率不變，其它工況的熱耗率有所降低，對(duì)經(jīng)濟(jì)性是有利的。

（2）機(jī)組軸系的穩(wěn)定性、安全性均在相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求的范圍之內(nèi)，可以保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）采用800mm末級(jí)葉片技術(shù)上是可行的，東方汽輪機(jī)有限公司在動(dòng)調(diào)頻試驗(yàn)結(jié)束后提供關(guān)于800mm末級(jí)葉片振動(dòng)特性計(jì)算分析、坎貝爾圖及相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)。

（4）東方汽輪機(jī)有限公司提供210MW汽輪機(jī)設(shè)計(jì)方案改動(dòng)后對(duì)熱力系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子、軸系、凝汽器及輔機(jī)系統(tǒng)等影響的書面說明，并及時(shí)與鍋爐廠和設(shè)計(jì)院等相關(guān)單位進(jìn)行溝通和協(xié)調(diào)。

2.2評(píng)審結(jié)果

最后，與會(huì)專家一致認(rèn)為，東方汽輪機(jī)有限公司提出的210MW汽輪機(jī)設(shè)計(jì)變更方案，技術(shù)上是可行的，可以保證參與投標(biāo)的210MW汽輪機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性及安全性。

3.結(jié)論

本文在參閱了大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，綜合分析了東方汽輪機(jī)有限公司在實(shí)施廣東粵電油頁巖發(fā)電項(xiàng)目過程中，在中標(biāo)簽訂汽輪機(jī)技術(shù)協(xié)議后對(duì)該機(jī)組原投標(biāo)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行的設(shè)計(jì)變更，進(jìn)行了分析比較，主要是從經(jīng)濟(jì)性和安全性對(duì)其設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析，通過分析比較，肯定了變更后的設(shè)計(jì)方案，突出了變更后的設(shè)計(jì)方案能滿足機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行，能達(dá)到原投標(biāo)方案的技術(shù)要求，甚至優(yōu)于原投標(biāo)設(shè)計(jì)方案，為廣東粵電油頁巖發(fā)電公司最終與東方汽輪機(jī)有限公司重新簽訂汽輪機(jī)設(shè)備技術(shù)協(xié)議打好了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]東方汽輪機(jī)有限責(zé)任公司.廣東粵電油頁巖發(fā)電項(xiàng)目一期2×210MW循環(huán)流化床發(fā)電工程汽輪機(jī)設(shè)備投標(biāo)文件.東方汽輪機(jī)有限責(zé)任公司，2006年11月.

[2]東方汽輪機(jī)有限責(zé)任公司.油頁巖項(xiàng)目汽機(jī)變動(dòng)說明及匯總.東方汽輪機(jī)有限責(zé)任公司，2007年3月.

[3]張廷峰.汽輪機(jī)改造技術(shù).北京：中國電力出版社，2006年3月.

作者簡(jiǎn)介：吳桂年（1967-），男，廣東茂名人，工程師，熱能動(dòng)力工程，本科畢業(yè)，主要從事發(fā)電廠的運(yùn)行及電廠籌建的設(shè)備技術(shù)的管理。