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1、哈三电厂#4机组（600MW）通流改造情况介绍 华电能源哈尔滨第三发电厂,摘 要 哈三电厂#4机组是我国首批国产优化型600MW亚临界机组，受当时的设计制造技术和工艺原因，机组不仅运行经济性偏低，而且安全性方面存在很大隐患，为了彻底解决这些问题，在中国华电集团的支持下，哈三电厂正式立项进行#4机组通流改造工作；2006年5月至7月间，在哈三电厂各级生产管理人员的有效协调组织下，经过哈三电厂检修人员的精心施工，以及哈尔滨汽轮机厂、西安热工研究院的密切配合，按期完成了汽轮机通流改造。,1 四号机组通流改造前的技术状态： 华电能源哈尔滨第三发电厂#4汽轮机组由哈尔滨汽轮机厂设计制造，型号为：N600
2、-16.7/537/537-型亚临界、中间再热、单轴、四缸、四排汽冷凝式机组。1999年12月份正式投入运行，2002年8-10月份机组首次进行大修。该汽轮机组与我厂#3机组同属哈尔滨汽轮机厂首批完全国产化设计制造的600MW机组，受当时设计及制造工艺水平限制存在诸多不完善之处，与进口机组及现阶段国产600MW亚临界机组相比在经济性和安全性上均存在较大差距，通过多年的运行实践，该机组存在的突出问题主要有以下几方面：,1.1 低压次末级动叶片存在运行中断裂的严重安全隐患 目前低压转子次末级动叶片叶顶采用拱型围带连接，该型式围带在设计上存在严重不足，其强度、抗冲击、抗疲劳能力无法满足机组长期安全运
3、行需要，停机检查多次发现数十至上百片拱形围带出现不同程度的破损、裂纹、断裂等情况，围带的破损或断裂造成叶片振动频率发生改变、叶片叶根处的受力状态也将急剧恶化，长期疲劳或发生共振导致叶片在机组运行中突然断裂，2005年10月28日三号机组低压二缸发生次末级叶片断裂的恶性事故。从安全性考虑为保证低压转子的安全运行，必须尽早对次末级叶片进行改造，现哈汽已摒弃原有次末级动叶拱型围带设计，全部更改为具有足够安全强度的自带冠式叶片。,1.2 低压缸一号内缸隔热罩运行中多次断裂、脱落存在严重安全隐患 隔热罩的设计是为了保证低压通流部分受热及流动的均匀性，提高效率、降低损失，但由于隔热罩设计强度不足，抗震、抗
4、冲击能力弱，几乎每次揭缸检查均发现隔热罩破损、断裂情况，2005年10月28日三号机组低压二缸揭缸发现隔热罩碎片落入汽缸底部后长期受气流冲击将缸体磨损的严重情况，若碎片偶然进入通流部分将产生更为严重的后果。所以，低压缸隔热罩的重新设计和改进也必须尽早进行以保证运行安全。,1.3 叶型设计落后，制造精度较低，机组循环效率偏低 受当时设计、制造工艺水平的限制，我厂三、四号机组通流部分叶型采用准三维设计工艺，叶片型线并不理想，而且当时制造精度较低，通流部分尺寸制造后与设计偏差较大，加之级间漏汽量也较大使得通流部分效率偏低。三号机组03年大修后试验结果为：高压缸81.84%， 中压缸90.32%，低压
5、缸85.42%，总的循环效率为44.03%； 四号机组02年大修后试验结果为：高压缸效率82.5%，中压缸效率90.8%，低压缸效率85%，总的循环效率为44%；而目前采用的全三维设计技术使通流部分更趋合理，能有效提高各缸的效率，加之目前制造工艺水平提高，设计效率能够得到有效保证。,2 通流改造前的技术准备 2.1 改造的技术原则：改造之前我们与哈尔滨汽轮机厂研究所进行了充分的技术讨论，根据哈三电厂#4机组的实际情况，初步确定了如下的改造技术原则： 2.1.1 利用新一代亚临界600MW汽轮机采用的成熟的三维流动设计技术，对高、中、低压通流进行改进，达到节能降耗、提高经济性的目的； 2.1.2
6、 增加机组的功率，使铭牌出力达到630MW； 2.1.3 保持原机组设计蒸汽参数、热力系统不变； 2.1.4 各加热器进口压力满足安全运行要求；,2.1.5 高、中、低压缸外缸不变，高、中压隔板套原支撑方式不变； 2.1.6 改造后的机组，能适应深度调峰的要求，在机组变负荷运行时（50%-100%的负荷范围内）机组具有较高的经济性； 2.1.7 汽轮机的下半缸不动，改造后对基础负荷无影响； 2.1.8 设计、制造、检验符合现行的国际、国家及行业的标准和要求； 2.1.9 机组实施改造后设备运行应力控制值能适应原机组运行参数变化的要求； 2.1.10 高压、中压、低压转子采用原转子。,2.2 改
7、造的工艺特点：结合哈三电厂#4机组的实际工艺结构特点，哈汽厂制定了有针对性的技术工艺方案，对动叶和静叶的型线、汽封结构形式、叶片的加工工艺、缸体的定位密封方式等进行了全新的设计，主要有以下技术特点： 2.2.1 高压各反动级、中压、低压动叶片型线全部采用新设计的气动性能好的变截面扭曲叶片； 取消动叶围带内拉筋，中、低压动叶中间体和自带围带由斜改直；,2.2.2 高中压隔板导叶片原加工方法是依靠液压仿型铣技术，叶冠是沿叶片内背弧型线加工而成，装焊时变形量大且其值不稳定，严重影响喉宽及通流的精度。改进后的隔板为导叶片自带菱形叶冠的结构，采用先进的数控机床加工，其加工精度高，装焊时变形量相对较小且其
8、值相对稳定，因此较易保证喉宽及通流的精度；,2.2.5 高中压部分动叶顶部汽封由原来直通式汽封改为密封效果好的迷宫式汽封，并在汽封圈上增加汽封供汽槽，保证弹性汽封的汽密性，提高机组效率；,2.2.3 低压前五级隔板改为装配式，低压末级静叶采用弯扭加前掠结构； 2.2.4 低压次末级动叶取消拱型围带结构，改为自带冠；,改前 改后 高中压叶顶汽封结,2.2.6 低压末级、次末级动叶顶部原来没有汽封，改进后加三道直通式汽封，动叶顶部间隙由10.5mm改为7.5mm，可减少漏汽量，提高级效率；,改前 改后 末级次末级叶顶汽封结构,2.2.7 低压末级隔板汽封采用悬挂式低直径汽封，汽封直径降低，减小漏汽
9、面积，提高末级效率；,2.2.8 原低压#1内缸水平中分面法兰上半沉孔直接在半环外壁上钻出，沉孔深，螺栓长，并配有套筒，加工装配困难。现将此孔改为阶梯形平面，螺栓缩短，取消套筒，采用热紧螺栓，保证拧紧螺栓方便。此项改进可减少内缸中分面漏汽，降低5、6抽温度，提高低压缸效率；,改前 改后 低压1#内缸法兰改进,3 通流改造的质量控制 本次四号机组通流改造工作实行全过程质量管理，全面推行标准化检修作业，建立了行之有效的质量控制程序，充分发挥各个级别、各个层次工作人员的主观能动性。为了保证质量控制程序能够得到不折不扣地执行，对检修结果也要加强管理，加强考核，做到既管过程，又管结果，以过程控制来保证结
10、果的实现，以对工作结果的管理和考核来促使过程控制程序的执行。建立谁检修、谁保证，谁验收，谁负责，层层监督，层层控制，层层负责的工作责任制，消除管理死角。,4 通流改造的进度控制 哈三电厂本次#4机组通流改造工作，主轴仍采用原有的高、中、低压四根主轴，高、中、低压缸体，包括高压隔板套也全部采用原有的部件，这就要求通流改造的所有主要部套的装配工作必须在主机揭缸工作全部结束、轴系调整全部结束、轴瓦调整和研磨全部结束，全部四根转子和高中低压缸体返回至汽轮机厂之后才能进行，这就使得通流改造工作中在哈三现场的有效改造作业时间很大程度地缩短了。,为了在80天的大修期内有效保证通流改造工作的完成，在改造工作的
11、设计阶段，我们就与哈汽厂的设计处进行沟通和交流，详细了解设计工作的重点、难点、设计周期以及总体设计目标，实现了对设计质量和进度的掌握和控制；在零部件的制造和组装阶段，我厂派专人24小时在哈汽厂的车间监督各部件的制造工艺质量，监督组装工序时否合理，监督计划生产工期是否有延误；在装配后的部件返回哈三现场阶段，我们与哈汽厂积极协调，合理排定各部套的返厂次序，以便在保证质量的前提下尽量缩短工期；在哈三现场的最后汽轮机回装阶段，哈三各级管理人员严把质量关，消除每一个影响改造安全和效率的不利因素，高质量、高效率完成了四号汽轮机的通流改造工作。,5 通流改造后的性能试验 5.1 性能试验情况简介： 通流改造
12、后的性能试验由西安热工研究院于2006年9月份完成。 整个试验期间由于1号高压调门门杆故障，造成1号高压调门不能参与调整，其开度始终保持在34%。4号汽轮机通流部分改造后机组出力增加到630MW，而加热器未经过改造，因此在试验状态下机组若带到额定负荷则出现3号高加疏水自流不畅，加热器满水，需要将紧急疏水管路打开，或将高加进汽节流，减少各高加的进汽量。为满足试验要求，使热力系统尽量按照设计系统来进行，在进行3VWO、4VWO工况试验时需降低机组的负荷来保证高低加的正常工作。,4号汽轮机通流部分改造后机组在进行夏季工况试验时，调节级压力达到13MPa左右，超出制造厂设计值12.87MPa，而在试验
13、状态下，机组未达到额定出力。试验后厂家提供了1号高调阀节流对流量的修正，将1号阀开度修正到与其它阀相同开度下，主汽流量增加到2111.93t/h，机组可达到额定出力。另外，机组正常运行到额定负荷时，给水泵小汽轮机的耗汽量增加，正常的四段抽汽汽量难以满足要求，运行时将主汽至小机供汽打开，增加小机的供汽量以满足接带大负荷的要求，因使用高能级抽汽，增加了机组的热耗。 在整个试验过程中，机组的设备状况良好，运行参数稳定，热力系统的不明泄漏量满足试验大纲的要求，热耗率保证值试验重复进行的两次试验结果的偏差满足试验规程的要求，试验结果有效。,5.2 性能试验结果表：4号汽轮机通流部分改造后性能考核试验结果
14、汇总,表：4号汽轮机通流部分改造后性能考核试验结果汇总,表：4号汽轮机通流部分改造后性能考核试验结果汇总,5.3 试验结论 5.3.1 THA工况下修正后热耗率为7999.5kJ/(kW.h)。 5.3.2 阀全开(4VWO)的工况修正后热耗率为8008.9 kJ/(kW.h)。 5.3.3 汽轮机在夏季工况（TRL）下的试验电功率为620.951MW，试验状态凝汽器排汽压力为10.99kPa，试验主汽流量为2036.013t/h，修正到设计工况下的电功率为617.599MW，修正到设计参数下的主汽流量为2053.061t/h。将1号高调阀开度修正到与其他高调阀同样开度（89.6%）下，主汽流
15、量达到2111.930 t/h，相应的夏季工况出力达到635.307MW，达到设计额定出力。,5.3.4 汽轮机在最大连续出力（TMCR）工况下的试验电功率为633.925MW，试验主蒸汽流量2020.035t/h，修正到设计工况下的电功率为659.485MW，修正到设计参数下的主汽流量为2052.273t/h，将1号高调阀开度修正到与其他高调阀同样开度（89.6%）下，主汽流量达到2111.142 t/h，相应的夏季工况出力达到678.402MW，达到设计TMCR出力。 5.3.5 汽轮机的最大通流能力与设计值相符合。,结 论 经过通流改造，哈三电厂#4机组效率得到了明显的提高，高中低压缸的效率和热耗均有明显的改善，与改造之前相比，机组的供电煤耗能降低了10.5g/kwh。此外，改造前监视段压力超设计值的情况也得到了根本的解决；次末级叶片在通流改造中改为自带冠结构，从根本解决了叶片断裂的隐患，为机组的安全运行打下了坚实的基础。 总之，经过通流部分的改造，四号机组的健康水平得到了极大的改善，机组的安全性和经济性都较改造前有了明显提高，四号机的通流改造工作取得了成功。,谢谢！,
