劉興波,鄭建,王文中,袁朝興,王文龍,伍文華

（東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司， 四川德陽， 618000）

0 引言

電站工程建設(shè)具有投資規(guī)模大、 工藝系統(tǒng)復(fù)雜、 項(xiàng)目周期長、 人員投入多等特點(diǎn)； 同時(shí)， 也面臨著市場競爭激烈， 業(yè)主要求高， 海外項(xiàng)目勞工配額限制等諸多問題。 因此， 提高電站設(shè)備的模規(guī)化水平， 減少現(xiàn)場安裝及施工質(zhì)量， 縮短項(xiàng)目建設(shè)工期， 提高工程建設(shè)質(zhì)量和項(xiàng)目收益， 是電站工程建力創(chuàng)新發(fā)展的必由之路。

1 技術(shù)方案

1.1 模塊的支撐

模塊化發(fā)運(yùn)采用專用的發(fā)貨支架， 如圖1 所示。 在運(yùn)輸過程中， 發(fā)貨支架除了承受模塊自身的重量外， 還要承受公路運(yùn)輸時(shí)由于道路顛簸、急剎車等產(chǎn)生的附加慣性載荷。 對(duì)于水路運(yùn)輸，需考慮風(fēng)浪顛簸引起整體模塊發(fā)生翻轉(zhuǎn)。 所以發(fā)貨支架必須有足夠的強(qiáng)度和剛度， 不至于發(fā)貨支架坍塌或翻轉(zhuǎn)， 導(dǎo)致高壓模塊受損。

圖1 模塊化發(fā)運(yùn)示意圖

1.1.1 公路運(yùn)輸

整體模塊公路運(yùn)輸時(shí)， 根據(jù)發(fā)貨支架結(jié)構(gòu)及受力特點(diǎn)， 建立了三維非線性有限元模型， 進(jìn)行了有限元強(qiáng)度和穩(wěn)定性分析， 有限元分析結(jié)果如圖2～3 所示。

圖2 急剎車時(shí)支架的變形

圖3 應(yīng)力云圖

計(jì)算結(jié)果表明， 在車速≤20 km/h、 剎車時(shí)間＞5 s 的運(yùn)輸過程中， 整體發(fā)貨支架強(qiáng)度、 剛度和穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)要求。

1.1.2 水路運(yùn)輸

整體模塊水路運(yùn)輸時(shí)， 要保證模塊在風(fēng)浪作用下不翻轉(zhuǎn)， 其重心中心線必須滿足： 其與支撐點(diǎn)連接起來的幾何圖形在水平面的投影面,或支撐面內(nèi)有交點(diǎn)。 對(duì)于汽輪機(jī)模塊化的結(jié)構(gòu)可以簡化為正方體， 其中一面與地面（船體）接觸， 其側(cè)翻模型可以簡化， 如圖4 所示。

圖4 物體臨界側(cè)翻示意圖

汽輪機(jī)模塊化結(jié)構(gòu)的側(cè)翻臨界角度β 可以根據(jù)重心與地面（船體）的距離及中心到幾條棱邊的距離值求出， 從而確定整體模塊不會(huì)翻轉(zhuǎn)的最大允許的側(cè)翻角度β≈15°。

1.2 通流間隙的保證

模塊發(fā)運(yùn)前要求保證內(nèi)部通流間隙滿足設(shè)計(jì)要求， 在模塊運(yùn)輸、 吊裝過程中要保證模塊內(nèi)部動(dòng)靜部件不發(fā)生相對(duì)位移， 通流間隙不發(fā)生變化，因此在汽缸前后端汽封體處設(shè)置了專用定位環(huán)，通過它與轉(zhuǎn)子配合， 在起到支承轉(zhuǎn)子作用的同時(shí)限制轉(zhuǎn)子徑向和軸向位移。

1.3 模塊的清潔度及防腐措施

整體模塊在制造廠裝配完畢后， 現(xiàn)場不再開缸， 因此模塊內(nèi)部的清潔度至關(guān)重要。 模塊在制造廠裝配時(shí)， 嚴(yán)格控制模塊內(nèi)部的清潔度， 避免異物遺留。 模塊發(fā)貨前， 通過專用封口件， 將汽缸各個(gè)管口進(jìn)行保護(hù)， 防止在運(yùn)輸及電廠安裝過程中異物落入。

模塊現(xiàn)場就位后， 在對(duì)焊各抽汽管前， 拆除封口件， 要特別注意， 防止焊渣等雜物落入高壓模塊。

對(duì)于需海運(yùn)的模塊或沿海項(xiàng)目， 要防止整體模塊在海運(yùn)及沿海港口存放過程中被鹽霧腐蝕?？蓪庀喾冷P劑配制成溶液， 在制造廠最終復(fù)裝過程中均勻涂覆到被保護(hù)表面上， 復(fù)裝完成后，應(yīng)通過管口再次向被保護(hù)區(qū)域噴入氣相防銹劑，噴涂完成后應(yīng)立即對(duì)被保護(hù)區(qū)域進(jìn)行封口， 防止被保護(hù)空間氣體逸出或外部濕氣進(jìn)入。

2 現(xiàn)場安裝

整體模塊在制造廠安裝完畢、 整體發(fā)運(yùn)前，在前后端汽封處， 對(duì)動(dòng)靜軸向、 徑向定位尺寸進(jìn)行測量， 并在測量位置處打印標(biāo)識(shí)。 模塊到現(xiàn)場后， 不再開缸， 首先通過專用復(fù)測工具， 在打印標(biāo)識(shí)處對(duì)該尺寸進(jìn)行復(fù)測， 確定高壓模塊內(nèi)部通流在運(yùn)輸過程中未發(fā)生變化， 然后作為一個(gè)整體與其他模塊進(jìn)行連接， 保證整個(gè)機(jī)組安裝滿足設(shè)計(jì)要求。

汽輪機(jī)本體模塊化后， 可大幅減少現(xiàn)場的安裝工作量， 模塊化前后現(xiàn)場安裝主要工作對(duì)比見表1。

表1 模塊化前后現(xiàn)場主要工作對(duì)比表

3 運(yùn)輸方案

汽輪機(jī)本體模塊尺寸較大， 以分缸660 MW機(jī)組為例， 高壓整體模塊尺寸約8 300 mm×3 300 mm×4 100 mm （長×寬×高）， 無法采用鐵路運(yùn)輸方式， 一般采用公路和水路相結(jié)合的方式制定相關(guān)的運(yùn)輸路線。 其中在公路運(yùn)輸過程中需要使用液壓軸線車， 寬度可為2 縱列或者3 縱列， 將按照貨物本體的要求適配。

4 經(jīng)濟(jì)性評(píng)估

4.1 制造廠成本分析

汽輪機(jī)本體模塊化發(fā)運(yùn)與散件發(fā)運(yùn)對(duì)制造廠成本產(chǎn)生影響的主要因素有以下幾個(gè)方面：

4.1.1 增加設(shè)備成本

汽輪機(jī)本體模塊化與常規(guī)散件比較， 將增加整體發(fā)運(yùn)相關(guān)設(shè)備， 以分缸660 MW 機(jī)組高壓模塊為例， 增加設(shè)備見表2。

表2 660 MW 分缸機(jī)組高壓模塊化增加設(shè)備成本

4.1.2 增加復(fù)裝和管理成本

汽輪機(jī)在制造廠內(nèi)總裝完畢后， 將增加整體模塊復(fù)裝工序， 從而產(chǎn)生相應(yīng)的復(fù)裝和管理成本，以分缸660 MW 機(jī)組高壓模塊為例， 增加成本見表3。

表3 660 MW 分缸機(jī)組高壓模塊化復(fù)裝和管理成本

4.1.3 運(yùn)輸成本

汽輪機(jī)本體模塊化后， 一方面裝箱數(shù)量明顯減少， 可減少發(fā)車次數(shù)， 降低運(yùn)輸成本， 并能防止散件發(fā)運(yùn)零部件丟失； 另一方面整體發(fā)運(yùn)重量顯著增加， 將導(dǎo)致運(yùn)輸成本增加。 因此整體發(fā)貨運(yùn)輸成本需綜合考慮上述情況， 并與電廠所在位置有很大關(guān)系。 以分缸660 MW 機(jī)組高壓模塊為例， 模塊化前約14 箱， 模塊化后2 箱， 即高壓模塊+1 箱附件。

4.2 廠房成本分析

汽輪機(jī)本體模塊化后， 整體重量顯著增加，但除部分高中壓合缸機(jī)組外， 其余等級(jí)機(jī)組模塊化后重量均小于同等級(jí)機(jī)組發(fā)電機(jī)定子重量， 可采用起吊定子的方式吊裝整體模塊， 因此對(duì)廠房成本沒有影響。 但對(duì)于模塊重量大于發(fā)電機(jī)定子重量的高中壓合缸機(jī)組， 通常有2 臺(tái)行車抬吊和液壓頂升方式可供選擇。

（1）采用2 臺(tái)行車抬吊方式。 行車最大起吊重量增加， 行車規(guī)格將增大， 并需對(duì)廠房進(jìn)行加固，因此會(huì)增加行車規(guī)格提升和廠房加固的成本， 特別是對(duì)于僅有1 臺(tái)機(jī)組的電廠， 此類成本將顯著增加。

（2）采用液壓頂升方式。 對(duì)廠房無影響， 但需要安裝單位租用專用液壓頂升工具。

4.3 安裝單位成本分析

整體模塊到現(xiàn)場后， 不再開缸， 作為一個(gè)整體， 與其他模塊進(jìn)行連接， 大幅縮短了現(xiàn)場安裝周期， 節(jié)省了人工和相關(guān)機(jī)加工費(fèi)用， 以分缸660 MW 機(jī)組高壓模塊為例， 模塊化現(xiàn)場安裝節(jié)省成本約62 萬元， 帶省工期約30 天。

對(duì)于模塊重量大于發(fā)電機(jī)定子重量的高中壓合缸機(jī)組， 以350 MW 高中壓合缸機(jī)組為例， 若采用液壓頂升方式抬吊， 需要租用專用設(shè)備， 增加相應(yīng)成本約108 萬元和工期23 天。

5 結(jié)論

（1）汽輪機(jī)本體模塊化的實(shí)施， 可大幅減少現(xiàn)場安裝及施工工程量， 縮短項(xiàng)目建設(shè)工期， 提高工程建設(shè)質(zhì)量和項(xiàng)目收益， 是電站總承包板塊工程建設(shè)能力創(chuàng)新發(fā)展的必由之路， 將有利于電站總承包工程建設(shè)能力的提升， 可提高汽輪機(jī)制造廠的市場競爭力。

（2）技術(shù)方面， 汽輪機(jī)本體模塊化設(shè)計(jì)， 可保證模塊的裝配質(zhì)量， 大幅降低了現(xiàn)場安裝難度，避免制造廠的零部件缺件及漏發(fā)現(xiàn)象。

（3）經(jīng)濟(jì)性方面， 汽輪機(jī)本體模塊化設(shè)計(jì)， 對(duì)制造廠將增加相應(yīng)的設(shè)備、 復(fù)裝和管理成本； 對(duì)廠房影響甚微； 對(duì)運(yùn)輸單位， 需綜合考慮發(fā)車次數(shù)減少和發(fā)貨重量劇增對(duì)成本的影響； 對(duì)安裝單位， 一方面大幅縮短了現(xiàn)場安裝周期， 大大節(jié)省了人工和相關(guān)機(jī)加工費(fèi)用， 特別是海外電廠優(yōu)勢尤為突出， 另一方面裝箱數(shù)量大幅減少， 節(jié)省了現(xiàn)場管理成本， 避免現(xiàn)場零部件丟失。