慕光學(xué)

（中國(guó)輕工業(yè)長(zhǎng)沙工程有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410004）

0 引言

應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排需求提高供熱能力和熱效率，以及工程成本等因素，某老熱電廠將一臺(tái)已經(jīng)運(yùn)行15年的抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)組，改造為抽汽背壓式。從工程實(shí)施角度，講述汽輪機(jī)及其輔助系統(tǒng)改造要點(diǎn)及安裝調(diào)試注意事項(xiàng)。

1 汽輪機(jī)本體的改造

1.1 改造前、后汽輪機(jī)主要技術(shù)參數(shù)（表1）

表1 改造前、后汽輪機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

1.2 改造部位

1.2.1 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子部分

保留原復(fù)速級(jí)和9個(gè)壓力級(jí)，去掉10級(jí)后的隔板以及所有的壓力級(jí)葉輪、葉片并做相應(yīng)的加工改造，例如配合封堵渦殼、封堵板的軸封間隙等，另加配重保持轉(zhuǎn)子平衡。改造后的前、后軸承中心距離不變，與發(fā)電機(jī)的連接方式不變。

1.2.2 汽缸部分

前汽封更換新的汽封圈及彈簧片，后汽封進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。前、后汽缸不作改動(dòng)，中汽缸進(jìn)行改造：保留原機(jī)隔板套作為安裝支座，加裝水平中分式封堵渦殼，并在渦殼處建立新的后軸封（圖1）。中汽缸下半在原9級(jí)后的抽汽口兩側(cè)各開1個(gè)排汽孔，共計(jì)3孔作為背壓排汽口。原后軸封保留。原后汽缸仍保留以用作汽輪機(jī)后軸承和發(fā)電機(jī)前軸承的支承部件，同時(shí)拆除10級(jí)后的隔板，替換為封堵渦殼、封堵板。拆除與后汽缸喉部相連的凝汽器，在切除位置加裝封堵板以封堵汽機(jī)后汽缸。封堵板下部加裝一路疏水，后軸封漏出的蒸汽凝結(jié)成水后排至地溝。

圖1 改造后的汽機(jī)上部縱剖面

2 輔助系統(tǒng)的改造

2.1 軸封系統(tǒng)

拆除原汽機(jī)輔助系統(tǒng)的低壓加熱器，新增1臺(tái)冷卻面積為30 m3汽封加熱器，其熱源為：①原向低壓加熱器供熱的4、7、9級(jí)后抽汽閥的閥桿漏汽；②由汽輪機(jī)機(jī)身向機(jī)頭方向的第3級(jí)軸封漏汽；③新增的中汽缸加裝第一道封堵板的軸封漏汽（從原12級(jí)后抽汽排出）。新加的中壓缸第二道封堵板之后的軸封漏汽接至原1#軸封加熱器，此軸封加熱器的其他管線不做改動(dòng)。原前軸封至均壓箱、均壓箱本體、均壓箱至后軸封、均壓箱新蒸汽相關(guān)管線全部拆除并進(jìn)行封堵。

2.2 疏水系統(tǒng)

拆除原12、14、16級(jí)后抽汽管線、閥門，對(duì)各抽汽口加裝封堵板，同時(shí)在封堵板上開孔連接疏水管線。各疏水口接至對(duì)應(yīng)的原12、14、16級(jí)后疏水管，最后匯入汽機(jī)本體疏水膨脹箱。高加啟動(dòng)疏水、2臺(tái)軸封加熱器疏水、疏水膨脹箱疏水因凝汽器拆除后無(wú)法處理，因此新增一個(gè)30 m3的疏水箱，同時(shí)配置2臺(tái)疏水泵（一運(yùn)一備）。同時(shí)，高加頂部排汽由原接至凝汽器改為接至除氧器。

2.3 工業(yè)冷卻水

凝汽器拆除，并拆除與之相關(guān)的射水抽氣器、射水泵、射水箱、凝結(jié)水泵及其他管線、循環(huán)冷卻水管線、閥門等，拆除后在接口處進(jìn)行封堵。原循環(huán)冷卻水系統(tǒng)所需冷卻水量遠(yuǎn)大于改造后的需求，因此冷卻塔將停用，引進(jìn)另一路工業(yè)水作為發(fā)電機(jī)空冷器、冷油器、水泵等相關(guān)設(shè)備的冷卻水源。

2.4 除鹽水

改造后再無(wú)凝結(jié)水供應(yīng)，因此軸封加熱器、高加、抽汽液動(dòng)閥、高壓蒸汽入口聯(lián)成閥需要新增除鹽水管道供用。新增的除鹽水流經(jīng)2臺(tái)軸封加熱器、高加后向除氧器供水。

2.5 背壓排汽

蒸汽從3個(gè)背壓排汽口出來(lái)后，由3根蒸汽管連接分別匯入0 m層的背壓排汽主管（新增），經(jīng)主管的電動(dòng)隔離門后送至主廠房外。背壓排汽主管路上設(shè)置對(duì)空放散，以便保證機(jī)組開機(jī)和穩(wěn)定運(yùn)行；同時(shí)裝有彈簧式安全閥，作為管路安全保護(hù)裝置。新增背壓排汽、放散、安全閥等管道的疏水接至地溝。

2.6 其他

拆除原汽機(jī)法蘭加熱裝置系統(tǒng)，封堵相關(guān)接口。拆除原汽機(jī)12、14、16級(jí)后回?zé)岢槠嚓P(guān)管道及閥門。

3 施工注意事項(xiàng)

3.1 汽機(jī)本體施工

3.1.1 轉(zhuǎn)子運(yùn)輸

汽機(jī)轉(zhuǎn)子需要返廠加工，其加工時(shí)間存在較大不確定性，因此轉(zhuǎn)子返廠加工完成并返回現(xiàn)場(chǎng)是整個(gè)項(xiàng)目重要的施工節(jié)點(diǎn)。為控制好此節(jié)點(diǎn)，需要提前規(guī)劃以下要素：①運(yùn)輸轉(zhuǎn)子的車輛安排，其到場(chǎng)時(shí)間與汽機(jī)停機(jī)后從開始拆保溫直至轉(zhuǎn)子可以吊離汽缸的時(shí)間節(jié)點(diǎn)相匹配；②運(yùn)輸車輛的長(zhǎng)、寬、高與進(jìn)入主廠房的道路相匹配，同時(shí)考慮在車上放置好轉(zhuǎn)子后其高度是否允許通過(guò)主廠房大門；③若轉(zhuǎn)子放置到車輛上高度超過(guò)主廠房大門且難以處理，應(yīng)提前與加工廠方商議，在現(xiàn)場(chǎng)提前切除部分末級(jí)葉片。

3.1.2 開缸檢查

開缸前拆除各檢測(cè)儀表線路并妥善保護(hù)，如有損壞的連接螺栓則及時(shí)記錄以待重新采購(gòu)，拆除部件分類擺放且做好標(biāo)碼。缸體拆除后記錄原安裝各間隙數(shù)據(jù)，檢測(cè)汽封圈及其彈簧片、軸瓦、油擋、主油泵、各檢測(cè)探頭等，發(fā)現(xiàn)損壞及時(shí)記錄。開缸檢查完成后，第一時(shí)間啟動(dòng)已損部件的采購(gòu)工作（一般采購(gòu)周期較長(zhǎng)），盡量不影響計(jì)劃工期。

3.1.3 汽缸開孔

因下汽缸無(wú)法移動(dòng)，因此開2個(gè)背壓排汽孔只能在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。中壓缸下部缸壁非常厚，無(wú)法直接進(jìn)行氣割，須使用電鉆沿需切割位置連續(xù)鉆孔，孔間的間隔控制在10 mm左右。開孔尺寸定位時(shí)，主要依據(jù)發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)的排汽孔接管座尺寸，避免圖紙偏差。開孔后其孔內(nèi)壁須打磨光滑，以減少蒸汽通過(guò)時(shí)的損耗，避免異響。

3.2 輔助系統(tǒng)施工

3.2.1 凝汽器拆除

凝汽器位于汽機(jī)下方，體積大、重量大，安裝位置狹小，手拉葫蘆吊沒有懸掛空間，同時(shí)主廠房?jī)?nèi)的行車無(wú)法直接鉤到，造成拆除非常困難。因此在開始拆除凝汽器前先拆除與之相連接的循環(huán)水、蒸汽、真空、凝結(jié)水、疏水等管線，同時(shí)清空凝結(jié)水泵等設(shè)備以騰出作業(yè)空間。凝汽器拆除時(shí)應(yīng)先把與汽輪機(jī)后汽缸連接的喉部切斷，以防在凝汽器施工過(guò)程中因重量變化、熱切割等因素對(duì)汽輪機(jī)造成影響。在喉部切除過(guò)程中，應(yīng)在汽輪機(jī)后軸承上架百分表，百分表以汽機(jī)平臺(tái)在面為生根點(diǎn)，架表的目的為記錄凝汽器與汽輪機(jī)脫離前/后對(duì)后軸承的影響。如百分表有變化則汽輪機(jī)應(yīng)采取相應(yīng)措施調(diào)整，一般為調(diào)整前、后軸承座墊片。

利用廠房?jī)?nèi)、外支柱懸掛手拉葫蘆配合主廠房行車起吊、拖拉凝汽器部件。拆除過(guò)程大致為：前、后水室切除→凝汽器側(cè)室開孔切割清理出內(nèi)部銅管1/2以上→利用千斤頂頂起凝汽器并在下方墊入與凝汽器平行的管道（管道生根固定在地面上）→切除凝汽器4個(gè)支腿后收回千斤頂把凝汽器落在管道上→行車與手拉葫蘆配合緩慢把凝汽器拖出，如無(wú)法拖動(dòng)則繼續(xù)切除銅管減輕凝汽器重量。

凝汽器拖離安裝位置后可移至廠房外繼續(xù)拆除，以不影響汽機(jī)周邊作業(yè)空間。

3.2.2 汽機(jī)底部管道施工

汽機(jī)底部的抽汽、軸封、疏水管線多且雜，施工空間狹窄且屬于高空作業(yè)，施工難度大，因此施工時(shí)應(yīng)注意以下要點(diǎn)：①在凝汽器切離后再開始底部管道的施工，以保證施工安全；②底部所有管線均應(yīng)拆除保溫，以分辨應(yīng)施工的管線；③所施工管線應(yīng)按圖紙及現(xiàn)場(chǎng)位置反復(fù)核對(duì)，避免錯(cuò)漏；④施工應(yīng)從0 m層向汽機(jī)底部方向，先易后難、逐步有序推進(jìn)。

3.2.3 其他

從汽機(jī)底部至背壓排汽主管的3根背壓排汽管道在設(shè)置時(shí)應(yīng)留有足夠的水平彎曲來(lái)緩沖膨脹變形量，避免在機(jī)組運(yùn)行時(shí)汽輪機(jī)下缸受力產(chǎn)生垂直方向的位移導(dǎo)致轉(zhuǎn)子振動(dòng)異常。原低壓加熱器拆除后，其位置留作新增的汽封加熱器。此次改造新設(shè)汽封加熱器排汽量偏大，應(yīng)為換熱面積不足所致，凝結(jié)水管、疏水管、軸封管等能利舊部分優(yōu)先利舊。

4 調(diào)試注意事項(xiàng)

凝汽式改背壓式的機(jī)組屬于新舊結(jié)合體，調(diào)試的過(guò)程有其特殊性，調(diào)試內(nèi)容應(yīng)有所側(cè)重。

4.1 開機(jī)前調(diào)試

工業(yè)水、除鹽水、減溫水管道通水進(jìn)行滲漏試驗(yàn)，重點(diǎn)檢查新增管道、閥門接口以及舊管道切除位置的盲板。以除鹽水作為動(dòng)力的液控閥在調(diào)試前須把除鹽水管接口斷開，待除鹽水供水管線徹底沖洗干凈后再連接。背壓排汽主管上的減溫器的減溫水管線同理。新增電動(dòng)閥特別是背壓排汽電動(dòng)閥做完行程試驗(yàn)后，須在DCS上進(jìn)行遠(yuǎn)程操作正常方可投入使用。機(jī)組完成扣缸后，對(duì)地腳螺栓（特別是隱秘位置處的）進(jìn)行全面檢查，確保符合安裝要求。

4.2 汽機(jī)沖轉(zhuǎn)及試驗(yàn)

改成背壓機(jī)后，背壓排汽管與低壓蒸汽管網(wǎng)連接，因此低壓蒸汽管網(wǎng)的蒸汽可以返送至汽輪機(jī)進(jìn)行開機(jī)前的暖機(jī)，能大幅減少暖機(jī)時(shí)間。汽機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)改造后，沖轉(zhuǎn)升速過(guò)程中汽機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速與原機(jī)組的值可能會(huì)產(chǎn)生偏離，因此在升速至原臨界轉(zhuǎn)速附近時(shí)應(yīng)提高警惕，如實(shí)記錄實(shí)際臨界轉(zhuǎn)速，并以此作為日后開機(jī)臨界轉(zhuǎn)速控制點(diǎn)。

背壓排汽管從開始升溫至達(dá)到正常運(yùn)行溫度，在汽機(jī)前、后軸承座垂直方向架設(shè)百分表，檢測(cè)汽機(jī)是否受到排汽管道垂直方向推力影響，在此期間密切關(guān)注絕對(duì)膨脹和相對(duì)脹差，監(jiān)控機(jī)組是否正常受熱膨脹。機(jī)組密封、注油、超速等試驗(yàn)結(jié)束后，按正常運(yùn)行狀態(tài)停機(jī)，記錄/繪制機(jī)組惰走曲線。新裝的安全閥須完成起憋壓跳試驗(yàn)，起跳、回座壓力應(yīng)在銘牌規(guī)定范圍。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)改造的背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定后，該廠的低壓蒸汽基本由該抽背機(jī)組供汽，原減溫減壓器退出運(yùn)行進(jìn)行熱備。經(jīng)此調(diào)整后，廠區(qū)蒸汽平衡更加合理，整體熱效率得到較大提升。

改造前的凝汽式機(jī)組已經(jīng)運(yùn)行約15年，汽輪機(jī)因長(zhǎng)年運(yùn)行，開缸后發(fā)現(xiàn)動(dòng)葉片、靜葉片、隔板汽封損耗和銹蝕嚴(yán)重?？紤]到更換動(dòng)、靜葉片和隔板汽封的成本、工期影響，此次改造只額外做轉(zhuǎn)子噴砂除銹工作，開機(jī)運(yùn)行后造成蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)部損耗增加、漏氣量增大導(dǎo)致汽輪機(jī)做功能力下降。性能測(cè)試時(shí)機(jī)組額定工況下發(fā)電量為15 MW、低于設(shè)計(jì)值16.8 MW，但其他的振動(dòng)、油溫、軸向位移、抽汽量和排汽量等重要參數(shù)均能在機(jī)組各工況狀態(tài)下達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。

總體而言，通過(guò)老舊凝汽式機(jī)組改造成背壓式，該熱電廠滿足了當(dāng)?shù)卣沫h(huán)保政策，新建立的全廠生產(chǎn)蒸汽平衡更易于調(diào)節(jié)，廠生產(chǎn)熱效率有所提升，項(xiàng)目成本大幅降低，項(xiàng)目效果基本達(dá)到預(yù)期。