柳邦家

【摘 要】电力系统节能减排工作势在必行，近几年国家在环境保护和经济效益上管控力度逐渐加大，在未来的电力行业，作为电源端，环保指标和供电煤耗将是一个企业的立命之本，本文主要就华电能源富拉尔基发电厂汽轮机低压缸光轴改造技术的难点和特殊性进行了认真分析，总结攻克难点的办法，为节能降耗工作拓展新的发展思路。

【关键词】三缸三排汽 200MW汽轮机 低压转子 光轴改造

随着社会城镇化速度的加快，未来数以亿万计的农民也将从农村涌入城市，城市供热面积逐年增加，而与之对应的国家GDP增速放缓，煤炭、石油、重金属大力去产能，电力市场发电侧企业的日益增多和用电量的逐年降低，在国际大背景下和中国电力市场发展本身的瓶颈下，热电厂，特别是小的热电厂要想在日益激烈的电力市场竞争中脱颖而出，没有一点创新的思维和开拓经营的办法，显然是行不通的，本文主要就华电富拉尔基发电厂的低压缸光轴改造技术中遇到的一些难点进行了详细分析，并提出解决问题的有效方法。

1 机组简介

华电能源富拉尔基发电厂汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产的N200-130/535/535型超高压一次中间再热、三缸三排汽、凝汽式汽轮机，机组有三个低压缸。总装机容量 1200MW，分为二期建设，一期 3 台 200MW 机组，二期扩建3 台 200MW 机组，共 6 台 200MW 凝汽式机组。汽轮机均为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司八十年代产品，汽轮机为冲动式三缸三排汽凝汽式汽轮机。分别于 1982、1983、1984、1987、1988、1989 年投产发电。其中二期 3 台汽轮机分别在 1996、1997、1998 年采用全三维技术进行了通流部分扩容改造，额定功率达到 210MW。

2 低压缸转子光轴改造的原理

华电能源富拉尔基发电厂汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产的N200-130/535/535型超高压一次中间再热、三缸三排汽、凝汽式汽轮机，机组有三个低压缸。低压缸汽端改造主要有两个思路：一是在联通管处抽汽打孔，但是这种模式抽汽量小，抽汽性能不稳定，一是对汽轮机低压部分进行光轴改造，拆除 #2、#3低压缸的叶片，#1低压缸与中压缸是一体结构，#2、#3号低压缸对称分布，低压光轴供热改造难度大。国内其它电厂已进行过低压缸光轴供热改造，并成功运行，但相关改造汽轮机只有一个对称分布低压缸，而富拉尔基三排汽200MW汽轮机有三个低压缸，给改造及改造后的运行带来很大困难，只有克服这些困难，项目才能顺利实施。

改造后，低压缸采用双转子互换形式，非供热期仍采用原机组低压转子，低压缸以纯凝形式运行；供热期低压转子采用低压光轴，只起连接作用，低压部分并不作功发电，中低压联通管排汽用于供热，充分利用汽轮机排汽供热，减少冷源损失，增大供热量，以满足冬季采暖供热，扩大热网供热能力，降低机组运行热耗，能有效的满足富发电厂规划的250万平方米的供热负荷，并为富发电厂新机供热提供备用热源，保障供热安全。同时还可以实现机组深度调峰，解决冬季电网热电矛盾，实现电厂节能减排、节约用水、创造经济效益的目标。

根据国家节能减排的方针政策， 以及华电公司的要求， 富拉尔基发电厂拟在供热期，对三排汽 200MW 汽轮机进行低压光轴供热改造。三排汽 200MW 汽轮机有三个低压缸，其中#1 低压缸与中压缸是一体结构，#2、#3号低压缸对称分布，供热改造技术存在一定难度。考虑到机组三排汽特点，改造最佳选择为采用低压缸光轴解列技术（中低压联通管排汽全部去热网加热器）进行改造。机组#2、#3 号低压缸解列，用新设计低压光轴转子代替原低压转子。低压光轴转子只起连接作用，低压部分并不作功发电，中压联通管排汽用于供热；非供热期仍采用原机组低压转子，恢复低压缸凝汽式运行。

目前国内已有部分电厂进行了低压光轴改造，且取得了良好的实际效应，如国电濮阳电厂 210MW汽轮机，华能烟台电厂 100MW 汽轮机等。汽轮机低压缸光轴改造技术使供电煤耗显著降低，节省了煤炭方面的发电成本；还对碳氧化物、硫化物，氮氧化物的排放起到了一定的遏制作用；光轴改造后机组在供热期可参与深度调峰，为企业的发展和新能源的入网做出了一定贡献。

3 汽轮机低压转子光轴改造主要技术难点

（1）改造中需将三缸三排汽200MW汽轮机低压转子拆除，更换成一根套装光轴低压转子，连接中压转子与发电机，起到传递扭矩的作用，而且光轴转子的重量、转动惯量、杨度等和原转子尽可能相同或相近，以保证临界转速尽可能不发生变化，轴承也不必更换；

（2）更换光轴时，低压缸的隔板、导叶也需要一并拆除，汽轮机组的基础、汽缸等尽量不動，通流部分改造后夏季仍可恢复原纯凝运行；

（3）机组在运行过程中，光轴会与低压缸内的蒸汽产生摩擦鼓风发热，需要对其进行冷却；

（4）低压缸通流部分的改造要考虑光轴的冷却问题；

（5）光轴冷却方案还要结合冷凝器的运行方式一并考虑，冷凝器维持真空热备用，并需要从中排引一股蒸汽对光轴进行冷却；

（6）改造后，机组的低压通流部分只剩下了1#低压缸，中排压力需要靠进汽量和抽汽量来调节，不能过高也不能过低；

（7）连通管需要改造，蒸汽不再进入#2、#3低压缸而直接接到抽汽管去热网；

（8）冷凝器及循环水泵、凝结水泵等辅机设备的运行方式需做调整；

（9）光轴改造机组启动、运行、停机过程中调整问题；

（10）200MW汽轮机光轴改造后低负荷运行稳定问题；

（11）供热期凝汽器强度、工作状态能否满足机组安全运行需要；

（12）加热器能否满足供热期机组运行需要。

4 汽轮机低压转子光轴改造技术难点解决方案

低压缸光轴转子采用套装形式，即原有低压转子也可以和改造后的新的低压转子进行互换，这就是低压转子互换技术，在不供热时，我们可以采用原有低压转子纯凝工况运行，在供热期换上改造后的套装光轴转子，此时低压缸不用于发电，只相当于排气装置的一个热源。为保证光轴转子的重量、转动惯量、杨度等和原转子尽可能相同或相近，我们需要采取以下措施：将汽轮机原低压缸转子拆除后，返至哈尔滨汽轮机厂，要求对照原来的转子加工一条套装低压缸转子，使两个转子的各种特性尽可能一致，为了达到这个目的，必要时还要对汽轮机原低压转子进行部分技术改造，如增加配重、拆除部分叶片、对汽轮机低压缸通流部分进行适当改造等；新的低压缸转子加工完毕后为了确保转子和中压缸、发电机的法兰能够实现无缝连接，还需要使用专门的定位仪器，确保新加工的低压缸转子法兰连接孔和原低压缸转子高度匹配。

在拆除低压缸的导叶、隔板时，不对汽轮机的基础和汽缸进行任何移动，且对汽轮机通流部分改造完毕后，再结合本次光轴改造的汽轮机运行工况，做一下低压缸双转子互换前后的转子的全速动平衡试验，并以试验数据作为对低压缸通流部分改造、低压转子套装契合度，低压缸导叶、隔板拆除成功的依据。

关于光轴冷却问题，在机组供热期，因为汽轮机的2、3号低压缸已经改造为光轴，启机初期鼓风摩擦产生的热量大，而汽轮机1号低压缸仍保有部分叶片，这样导致的后果就是汽轮机低压缸受热不均，膨胀不均，为避免上述情况产生，采取以下措施：

（1）引入一路汽源，对低压缸进行冷却，注意冷却汽源的参数选择，必要时可对冷却汽源加装降温降压装置，并注意低压母管轴封压力和轴封冷却器的压力。

（2）由于运行人员日常操作量大，可对低压缸的排气温度实行自动控制，自动报警，自动开启相关调整门处理。

（3）更换原中低压联通管，并在原中低压联通管适当位置加装管道，并设置法兰连接和封堵装置，在非供热期进行封堵，保证原机组运行模式；在直管段增加两法兰，法兰之间可增设堵板，在供热期进行封堵，阻断汽流进入低压缸。原进入2、3号低压缸的蒸汽变为热网加热汽源，系统由供热管路、电动调节阀、弹簧式安全阀逆止阀、压力温度测点及控制系统组成等组成。

（4）冷凝器及循环水泵、凝結水泵等辅机设备的运行方式要分为两种方式区别对待，在非供热期辅机设备保持原有的工作方式运行，在供热期，凝汽器相当于第一道热网原点，要注意凝汽器的工作环境和背压变化趋势，还要注意凝泵的气蚀问题，循环泵和背压的曲线关系也要重新优化。

（5）光轴改造机组启动、运行、停机过程中调整问题，光轴改造投入运行后，在机组启停机过程中最需要关注的是低压缸排汽温度，要随时严密跟进调整，在机组运行中要严密监视汽轮机的胀差、缸胀、轴向位移和振动，并加强对汽轮机滑销系统的监视，时刻关注汽轮机金属温度。

（6）200MW汽轮机光轴改造后低负荷运行稳定问题，机组光轴改造后，特别是在低负荷运行期间，投油稳燃，同时加强各系统的巡视检查，对汽轮机光轴改造后发现的问题进行归纳总结，完善运行分析，更有利于今后工作的开展。

5 结语

在降本增效和环境保护的背景下，华电富拉尔基发电厂以低压缸转子光轴改造为技术突破口，在寻求低压缸转子互换的发展新思路，本文主要就低压缸光轴改造技术中遇到的一些难点和实际问题进行了深度剖析，提出了一些行之有效的对症意见和观点，希望能给读者提供一个解决问题的思路。