CN114165302A - 一种200mw系列超高压三缸三排汽灵活性改造汽轮机 - Google Patents

一种200mw系列超高压三缸三排汽灵活性改造汽轮机 Download PDF

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Abstract

一种200MW系列超高压三缸三排汽灵活性改造汽轮机，它涉及汽轮机技术领域。本发明为解决目前由于冬季供热面积不断增大，需要增加供热能力，且夏季需要机组有比较灵活的调峰能力，对于三缸三排汽超高压汽轮机组而言，改造难度增加的问题。本发明包括中压缸、单流低压缸和双分流低压缸，连通管的一侧与中压缸的排汽接口连接，连通管的另一侧与双分流低压缸上部中间的低压进汽口连接；连通管中压侧设有采暖抽汽接管，采暖抽汽接管与采暖抽汽系统连接，采暖抽汽接管上布置有冷却蒸汽中压侧接管；连通管低压侧设有冷却蒸汽低压侧接管，冷却蒸汽中压侧接管与冷却蒸汽低压侧接管之间连接有冷却蒸汽系统。本发明用于蒸汽做功。

Description

一种200MW系列超高压三缸三排汽灵活性改造汽轮机
技术领域
本发明涉及汽轮机技术领域，具体涉及一种200MW系列超高压三缸三排汽灵活性改造汽轮机。
背景技术
目前节能降耗是国家能源政策的核心内容，提高机组效率，降低机组热耗已成为发电企业主要工作目标。目前，部分在役机组的循环效率偏低、热耗值及煤耗偏高，且调峰能力不足，无法实现能量的梯级利用。为了保证机组灵活性调峰的同时，增加机组的供热能力，单纯的靠在汽轮机某抽汽管道上打孔抽汽或高背压改造以无法满足现实需要。特别对于三缸三排汽的老旧机组改造，结合机组结构特殊性，改造起来难度更大。
发明内容
本发明为了解决目前由于冬季供热面积不断增大，需要增加供热能力，且夏季需要机组有比较灵活的调峰能力，对于三缸三排汽超高压汽轮机组而言，结合结构的特殊性，改造难度增加的问题，进而提出一种200MW系列超高压三缸三排汽灵活性改造汽轮机。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
一种200MW系列超高压三缸三排汽灵活性改造汽轮机包括中压缸、单流低压缸和双分流低压缸，中压缸、单流低压缸和双分流低压缸由先至后顺次固定连接，中压缸与单流低压缸合缸，连通管平行布置，连通管的一侧与中压缸的排汽接口连接，连通管的另一侧与双分流低压缸上部中间的低压进汽口连接；连通管中压侧设有采暖抽汽接管，采暖抽汽接管与采暖抽汽系统连接，采暖抽汽接管上布置有冷却蒸汽中压侧接管；连通管低压侧设有冷却蒸汽低压侧接管，冷却蒸汽中压侧接管与冷却蒸汽低压侧接管之间连接有冷却蒸汽系统。
进一步地，所述冷却蒸汽系统包括电动闸阀、压力调节阀、减温阀组和冷却蒸汽管道，冷却蒸汽中压侧接管的排汽端与冷却蒸汽管道的进汽端连接，冷却蒸汽管道的排汽端与冷却蒸汽低压侧接管的进汽端连接，冷却蒸汽管道上由进汽方向至排汽方向依次连接有电动闸阀、压力调节阀和减温阀组，冷却蒸汽管道的排汽端设置有温度与压力测点，冷却蒸汽管道上连接有两个疏水管路，一个疏水管路设置在电动闸阀与压力调节阀之间，另一个疏水管路设置在减温阀组与温度与压力测点之间，疏水管路上设有阀门。
进一步地，所述冷却蒸汽中压侧接管的排汽端与冷却蒸汽管道的进汽端之间通过冷却蒸汽中压侧法兰组件连接，冷却蒸汽管道的排汽端与冷却蒸汽低压侧接管的进汽端通过冷却蒸汽低压侧法兰组件连接。
进一步地，所述采暖抽汽系统包括安全阀、逆止阀、快关调节阀、截止阀和采暖抽汽管道，采暖抽汽接管的排汽端与采暖抽汽管道的进汽端连接，采暖抽汽管道上由进汽方向至排汽方向依次连接有安全阀、逆止阀、快关调节阀和截止阀。
进一步地，所述采暖抽汽接管的排汽端与采暖抽汽管道的进汽端通过采暖抽汽法兰组件连接。
进一步地，所述双分流低压缸的正、反向次末级动叶片后侧的下半缸体上设置四处次末级级后蒸汽温度测点，双分流低压缸的正、反向末级动叶片后侧的下半缸体上设置四处末级级后蒸汽温度测点。
进一步地，所述四处次末级蒸汽温度测点沿双分流低压缸的中心线对称设置，四处末级级后蒸汽温度测点沿双分流低压缸的中心线对称设置。
进一步地，所述沿双分流低压缸的中心线对称设置内设有双路喷水系统。
进一步地，所述双路喷水系统包括第一路喷水管路和第二路喷水管路，第一路喷水管路和第二路喷水管路的进水端分别与凝结水进口连接，第一路喷水管路的出水端与第一路喷管的进水端连接，双分流低压缸缸体的电端和调端分别对称设有多个雾化喷头，第二路喷水管路的出水端与第二路喷管的进水端连接，第一路喷管和第二路喷管的出水端分别与雾化喷头连接。
进一步地，每侧端的雾化喷头均包括内侧和外侧两组雾化喷头，内侧的雾化喷头与第一路喷管的出水端连接，外侧的雾化喷头与第二路喷管的出水端。
本发明与现有技术相比包含的有益效果是：
高中压通流、前、中、后轴承箱及轴承、阀门位置、各管路接口位置等均不变，利用旧转子进行改造，拆除低压正、反向末级叶轮和动叶片，安装新的低压正、反向末级叶轮，同时采用新型加强版末叶片，增加低压末级、次末级测温元件。连通管使用波纹膨胀节式连通管(曲管压力平衡室)，加装蝶阀、适当抬高连通管标高，并进行打孔抽汽。
改造后，可根据机组实际运行情况，对机组进行纯凝、抽凝、纯背压工况灵活切换运行，满足机组灵活性调峰的能力。机组在灵活性切缸工况运行中，由于进入2号低压缸的蒸汽流量较小，导致低压转子高速旋转时产生摩擦鼓风发热，若不采取有效的冷却方式，则会造成转子变形、轴系标高变化等问题，严重时能够导致动静碰磨、机组轴系振动、低压缸动静胀差超差，严重可引起机组停机，由于该超高压汽轮机组凝汽器不停运，所以改造后采用蒸汽进行冷却方式。
由于为利旧改造项目，经过理论核算，改造后低压各级叶轮强度、轴系稳定性满足设计要求，能够保证机组安全稳定运行。
附图说明
图1是本发明改造前中压缸1与单流低压缸2合缸的纵剖图；
图2是本发明改造前双分流低压缸6的纵剖图；
图3是本发明改造后双分流低压缸6的纵剖图；
图4是本发明中连通管15的结构示意图；
图5是图4中的A向视图；
图6是图4中的B向视图；
图7是图4中的C向视图；
图8是本发明中冷却蒸汽系统图；
图9是本发明中采暖抽汽系统图；
图10是本发明中双分流低压缸6的蒸汽温度测点位置图；
图11是本发明中双分流低压缸6的双路喷水系统图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式所述一种200MW系列超高压三缸三排汽灵活性改造汽轮机包括中压缸1、单流低压缸2和双分流低压缸6，中压缸1、单流低压缸2和双分流低压缸6由先至后顺次固定连接，中压缸1与单流低压缸2合缸，连通管15平行布置，连通管15的一侧与中压缸1的排汽接口连接，连通管15的另一侧与双分流低压缸6上部中间的低压进汽口连接；连通管15中压侧设有采暖抽汽接管17，采暖抽汽接管17与采暖抽汽系统连接，采暖抽汽接管17上布置有冷却蒸汽中压侧接管18；连通管15低压侧设有冷却蒸汽低压侧接管19，冷却蒸汽中压侧接管18与冷却蒸汽低压侧接管19之间连接有冷却蒸汽系统。
所述一种200MW系列超高压三缸三排汽灵活性改造汽轮机体现在保持原机组设计蒸汽参数、热力系统不变的前提下，原机组的高、中压通流、前、中、后轴承箱及轴承、阀门位置、各管路接口位置等均不变，采用利旧的原则，对双分流低压缸6通流进行改造改造：
1、拆除双分流低压缸6末级隔板、末级叶轮(含动叶)，安装新的双分流低压缸6正、反向末级隔板、末级叶轮(含动叶)(见附图3)，以满足灵活性运行时的机组安全性；
2、优化连通管15结构，采用热压弯头结构，加装全密封蝶阀16，并预留采暖抽汽接管17及冷却蒸汽接管18和19(见图4-7)；
3、新增采暖抽汽系统管路(含法兰及连接件)及阀门，以保证冬季工况下采暖蒸汽量(见图9)；
4、新增冷却蒸汽系统管路(含法兰及连接件)及阀门，以保证在灵活性运行时，能够有效带走双分流低压缸6内的鼓风热(见图8)；
5、在双分流低压缸6的末级、次末级级后加装温度测点，以有效的监测机组排汽温度，更加合理的投入喷水，保证机组安全性(见图10)；
6、优化机组的喷水系统，使得喷水系统更智能的投入(见图11)。
经过此次改造后，在保证机组安全、灵活、稳定运行的前提下，增加了机组的调峰能力的同时，增大了供暖季的供热能力。
图1中改造前一个中压缸1、单流低压缸2、单流低压缸内隔板3(共5级)、单流低压缸内动叶片4(共5级)、单流低压缸内动叶叶轮5(共5级)、单流低压缸中低压转子10；
图2中改造前双分流低压缸6、双分流低压缸内末级隔板7(正、反向各1级)、双分流低压缸内末级动叶片8(正、反向各1级)、双分流低压缸内末级动叶叶轮9(正、反向各1级)、双分流低压缸低压转子11。
图3中改造后，在保证轴系稳定的前提下，拆除双分流低压缸内末级隔板7(正、反向各1级)、双分流低压缸内末级动叶片8(正、反向各1级)和双分流低压缸内末级动叶叶轮9(正、反向各1级)，更换新双分流低压缸内末级隔板12(正、反向各1级)、新双分流低压缸内末级动叶片13(正、反向各1级)和新双分流低压缸内末级动叶叶轮14(正、反向各1级)。新双分流低压缸内末级隔板12、新双分流低压缸内末级动叶片13和新双分流低压缸内末级动叶叶轮14均为新的型线结构，以满足灵活性运行时的机组安全性。
采用利旧原则，对机组进行灵活性改造，改造后新蒸汽进入高、中压缸做功后，中压排汽(低加回热抽汽切除)一部分进入单流低压缸2进行做功，其余汽体全部进入热网加热器供热。
灵活性工况运行时，中压排汽一部分进入单流低压缸2进行做功，其余排汽均进入连通管15，大部分蒸汽均通过采暖抽汽接管17进入采暖抽汽系统后，进入热网，另有10-20t/h蒸汽冷却蒸汽系统。
连通管15上布置有连通管蝶阀16。
具体实施方式二：结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式所述冷却蒸汽系统包括电动闸阀23、压力调节阀24、减温阀组25和冷却蒸汽管道27，冷却蒸汽中压侧接管18的排汽端与冷却蒸汽管道27的进汽端连接，冷却蒸汽管道27的排汽端与冷却蒸汽低压侧接管19的进汽端连接，冷却蒸汽管道27上由进汽方向至排汽方向依次连接有电动闸阀23、压力调节阀24和减温阀组25，冷却蒸汽管道27的排汽端设置有温度与压力测点28，冷却蒸汽管道27上连接有两个疏水管路，一个疏水管路设置在电动闸阀23与压力调节阀24之间，另一个疏水管路设置在减温阀组25与温度与压力测点28之间，疏水管路上设有阀门26。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
灵活性工况运行时，电动闸阀23处于开启状态，进入单流低压缸2的蒸汽流量通过压力调节阀25控制调节。进入低压的冷却蒸汽温度由减温阀组26减温到设计温度，冷却蒸汽管道27上布置有温度与压力测点28，用来监测冷却蒸汽参数。切除灵活性工况运行时，电动闸阀23和压力调节阀24都处于关闭状态。低压冷却蒸汽系统设有疏水管路及阀门26，由于冷却蒸汽温度参数较低，在低压冷却蒸汽系统投入时疏水管路及阀门26一直处于开启状态。
具体实施方式三：结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式所述冷却蒸汽中压侧接管18的排汽端与冷却蒸汽管道27的进汽端之间通过冷却蒸汽中压侧法兰组件22连接，冷却蒸汽管道27的排汽端与冷却蒸汽低压侧接管19的进汽端通过冷却蒸汽低压侧法兰组件21连接。其它组成和连接方式与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式所述采暖抽汽系统包括安全阀29、逆止阀30、快关调节阀31、截止阀32和采暖抽汽管道33，采暖抽汽接管17的排汽端与采暖抽汽管道33的进汽端连接，采暖抽汽管道33上由进汽方向至排汽方向依次连接有安全阀29、逆止阀30、快关调节阀31和截止阀32。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
系统处于正常压力下运行时，安全阀处于关闭状态；当出现超压时，安全阀29自动打开向外排汽，保护抽汽管道33及汽轮机本体设备，以防止其损坏；抽汽逆止阀30安装于供热抽汽管路33中，防止蒸汽倒灌。快关调节阀31安装于供热抽汽管路33中，用于抽汽管路异常情况下能够快速关闭，起到保护汽轮机的作用。截止阀32安装于供热抽汽管路33中，用于抽汽管路关断。
具体实施方式五：结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式所述采暖抽汽接管17的排汽端与采暖抽汽管道33的进汽端通过采暖抽汽法兰组件20连接。其它组成和连接方式与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式所述双分流低压缸6的正、反向次末级动叶片后侧的下半缸体上设置四处次末级级后蒸汽温度测点34，双分流低压缸6的正、反向末级动叶片后侧的下半缸体上设置四处末级级后蒸汽温度测点35。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
根据灵活性改造的实际情况，需要增加测量低压正、反向次末级蒸汽温度测点34和末级级后的蒸汽温度测点35，监测低压末两级的排汽温度。
根据现场实际情况，对双分流低压缸6外缸进行补充加工，即现场钻孔，焊接热电偶用引线接头，安装保护锥套、锥套垫片、热电偶，并将信号引出至总控室中。
具体实施方式七：结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式所述四处次末级蒸汽温度测点34沿双分流低压缸6的中心线对称设置，四处末级级后蒸汽温度测点35沿双分流低压缸6的中心线对称设置。其它组成和连接方式与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式所述沿双分流低压缸6的中心线对称设置内设有双路喷水系统。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式所述双路喷水系统包括第一路喷水管路36和第二路喷水管路37，第一路喷水管路36和第二路喷水管路37的进水端分别与凝结水进口连接，第一路喷水管路36的出水端与第一路喷管39的进水端连接，双分流低压缸6缸体的电端和调端分别对称设有多个雾化喷头40，第二路喷水管路37的出水端与第二路喷管38的进水端连接，第一路喷管39和第二路喷管38的出水端分别与雾化喷头40连接。其它组成和连接方式与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：结合图1至图11说明本实施方式，本实施方式每侧端的雾化喷头40均包括内侧和外侧两组雾化喷头40，内侧的雾化喷头40与第一路喷管39的出水端连接，外侧的雾化喷头40与第二路喷管38的出水端。其它组成和连接方式与具体实施方式九相同。
由于灵活性运行过程中，双分流低压缸6内通流不做功，转子高速旋转形成的鼓风热会导致汽缸变形引起轴承标高变化，动静碰磨；叶片静应力超标风险；叶片动频率落入共振点的风险。
为了避免上述问题发生，除增加冷却蒸汽系统和增加低压末级及次末级温度测点外，同时对双分流低压缸6喷水系统也需要优化，保留原低压缸喷水系统，并定义原低压缸系统为第一路喷水管路36，新增一路低压缸喷水系统，定义为第二路喷水管路37，优化双分流低压缸6内的喷水管路，全部采用不锈钢产品，保证系统稳定运行；采用优秀的雾化喷头40，保证喷水减温效果；采用双路喷水系统即第一路喷水管路36和第二路喷水管路37，分阶段投入，既保证减温效果，又避免喷水过量；优化喷水角度，减少减温水回流导致叶片水蚀。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种200MW系列超高压三缸三排汽灵活性改造汽轮机，其特征在于：它包括中压缸(1)、单流低压缸(2)和双分流低压缸(6)，中压缸(1)、单流低压缸(2)和双分流低压缸(6)由先至后顺次固定连接，中压缸(1)与单流低压缸(2)合缸，连通管(15)平行布置，连通管(15)的一侧与中压缸(1)的排汽接口连接，连通管(15)的另一侧与双分流低压缸(6)上部中间的低压进汽口连接；连通管(15)中压侧设有采暖抽汽接管(17)，采暖抽汽接管(17)与采暖抽汽系统连接，采暖抽汽接管(17)上布置有冷却蒸汽中压侧接管(18)；连通管(15)低压侧设有冷却蒸汽低压侧接管(19)，冷却蒸汽中压侧接管(18)与冷却蒸汽低压侧接管(19)之间连接有冷却蒸汽系统。
2.根据权利要求1所述一种200MW系列超高压三缸三排汽灵活性改造汽轮机，其特征在于：所述冷却蒸汽系统包括电动闸阀(23)、压力调节阀(24)、减温阀组(25)和冷却蒸汽管道(27)，冷却蒸汽中压侧接管(18)的排汽端与冷却蒸汽管道(27)的进汽端连接，冷却蒸汽管道(27)的排汽端与冷却蒸汽低压侧接管(19)的进汽端连接，冷却蒸汽管道(27)上由进汽方向至排汽方向依次连接有电动闸阀(23)、压力调节阀(24)和减温阀组(25)，冷却蒸汽管道(27)的排汽端设置有温度与压力测点(28)，冷却蒸汽管道(27)上连接有两个疏水管路，一个疏水管路设置在电动闸阀(23)与压力调节阀(24)之间，另一个疏水管路设置在减温阀组(25)与温度与压力测点(28)之间，疏水管路上设有阀门(26)。
3.根据权利要求2所述一种200MW系列超高压三缸三排汽灵活性改造汽轮机，其特征在于：所述冷却蒸汽中压侧接管(18)的排汽端与冷却蒸汽管道(27)的进汽端之间通过冷却蒸汽中压侧法兰组件(22)连接，冷却蒸汽管道(27)的排汽端与冷却蒸汽低压侧接管(19)的进汽端通过冷却蒸汽低压侧法兰组件(21)连接。
4.根据权利要求1所述一种200MW系列超高压三缸三排汽灵活性改造汽轮机，其特征在于：所述采暖抽汽系统包括安全阀(29)、逆止阀(30)、快关调节阀(31)、截止阀(32)和采暖抽汽管道(33)，采暖抽汽接管(17)的排汽端与采暖抽汽管道(33)的进汽端连接，采暖抽汽管道(33)上由进汽方向至排汽方向依次连接有安全阀(29)、逆止阀(30)、快关调节阀(31)和截止阀(32)。
5.根据权利要求4所述一种200MW系列超高压三缸三排汽灵活性改造汽轮机，其特征在于：所述采暖抽汽接管(17)的排汽端与采暖抽汽管道(33)的进汽端通过采暖抽汽法兰组件(20)连接。
6.根据权利要求1所述一种200MW系列超高压三缸三排汽灵活性改造汽轮机，其特征在于：所述双分流低压缸(6)的正、反向次末级动叶片后侧的下半缸体上设置四处次末级级后蒸汽温度测点(34)，双分流低压缸(6)的正、反向末级动叶片后侧的下半缸体上设置四处末级级后蒸汽温度测点(35)。
7.根据权利要求6所述一种200MW系列超高压三缸三排汽灵活性改造汽轮机，其特征在于：所述四处次末级蒸汽温度测点(34)沿双分流低压缸(6)的中心线对称设置，四处末级级后蒸汽温度测点(35)沿双分流低压缸(6)的中心线对称设置。
8.根据权利要求1所述一种200MW系列超高压三缸三排汽灵活性改造汽轮机，其特征在于：所述沿双分流低压缸(6)的中心线对称设置内设有双路喷水系统。
9.根据权利要求8所述一种200MW系列超高压三缸三排汽灵活性改造汽轮机，其特征在于：所述双路喷水系统包括第一路喷水管路(36)和第二路喷水管路(37)，第一路喷水管路(36)和第二路喷水管路(37)的进水端分别与凝结水进口连接，第一路喷水管路(36)的出水端与第一路喷管(39)的进水端连接，双分流低压缸(6)缸体的电端和调端分别对称设有多个雾化喷头(40)，第二路喷水管路(37)的出水端与第二路喷管(38)的进水端连接，第一路喷管(39)和第二路喷管(38)的出水端分别与雾化喷头(40)连接。
10.根据权利要求9所述一种200MW系列超高压三缸三排汽灵活性改造汽轮机，其特征在于：每侧端的雾化喷头(40)均包括内侧和外侧两组雾化喷头(40)，内侧的雾化喷头(40)与第一路喷管(39)的出水端连接，外侧的雾化喷头(40)与第二路喷管(38)的出水端。
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CN114687815A (zh) * 2022-04-24 2022-07-01 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 一种简洁型双低压缸零出力汽轮机组低压缸冷却蒸汽系统

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