西门子超超临界电厂的现代汽轮机技术.pdf
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西门子超超临界1000MW汽轮机轴系中心调整技术讲课教案技术讲课教案西门子超超临界1000MW汽轮机轴系中心调整工艺主讲人,邱杨,白广臣技术职称,或技能等级,,工程师所在岗位,汽机点检工程师讲课时间,2012年 8月 14日1技术讲课教案培训题目:西门子超超临界1000MW汽轮机轴系中心调整工艺培训目的:上汽1000MW机组汽轮机由于缺少具体的轴系安装调整工艺~造成不同机组的汽轮机轴系安装数据存在较大差异~并直接导致部分机组运行中的振动、瓦温等数据超过标准值。
本文根据台电两台上汽1000MW汽轮机的轴系安装过程~对轴系的调整过程和数据进行了归纳梳理~希望可以为检修人员进行汽轮发电机轴系的检修工作提供借鉴。
目录:0、背景 ..................................................................... .............................................. 3 1、概述 ..................................................................... .............................................. 3 2、轴系中心调整的工艺流程 ..................................................................... ........... 4 2.1、条件准备 ..................................................................... .................................... 4 2.2、调整工艺及标准 ..................................................................... ........................ 6 2.3、注意事项及边界条件 ..................................................................... ................ 7 3、轴系中心调整工艺的优化研究 ..................................................................... .... 7 4、结论 ..................................................................... . (8)2技术讲课教案0、背景上汽1000MW汽轮机由上海汽轮机有限公司和德国西门子公司联合设计制造~作为目前国际上最先进的火电机组汽轮机技术的代表机型~具有机组热效率高、启动速度快、缸体积木块设计等一系列先进的设计特点~近几年在国内普及发展速度很快。
西门子超超临界1000MW汽轮机液压盘车故障分析及处理作者:何金根来源:《中国高新技术企业》2012年第19期摘要:文章以某电厂西门子技术超超临界1000MW汽轮机在整套启动过程中发生的液压盘车故障为例,介绍了投入生产的同类型机组中,频繁出现的汽轮机液压盘车故障损坏的过程及处理情况,从液压盘车的结构、原理以及现场解体检查的实际情况出发,对液压盘车的故障原因进行了分析,并制定出相应的可行性措施进行处理,以期能在同类型机组提高液压盘车可靠性方面有所借鉴。
关键词:西门子;超超临界;汽轮机;液压盘车;故障处理中图分类号:TK263 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2012)28-0069-041 背景1.1 相关装置某电厂汽轮机是由上海汽轮机有限公司和德国西门子公司联合设计制造的超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、八段回热抽汽、反动凝汽式汽轮机N1000-26.25/600/600(TC4F)。
西门子1000MW汽轮机液压盘车装置安装在前轴承座前,主要由液力调速马达、离心非接触式超速离合器、中间轴和必要的轴承及紧固件组成(如下图1)。
液压马达直接由顶轴油驱动,即当顶轴系统投入运行时,盘车即投入。
在液力马达的给油管上装有可调节流阀,用以改变速度。
做抬轴试验时,通过关闭节流阀,可以将轴盘车系统从顶轴系统中隔离出来。
液力马达通过有齿轴和法兰转动超速离合器的外座圈。
外座圈由护环和两个滚珠轴承支承在壳体内;超速离合器的内座圈直接紧固在中间轴的端部上。
为了防止轴承在汽轮机正常运行期间发生静止腐蚀,向液力马达输送少量润滑油,使马达缓慢转动。
盘车装置是自动啮合型的,盘车控制电磁阀打开后,高压工作油通过配油环进入装有5个液压油缸的盘车马达,液压油缸中的柱塞被液压油推动向液压马达的偏心轴施加扭矩,使得偏心轴旋转。
液压马达偏心轴与盘车小轴之间装有离合器,在转子转速低于60r/min后,开启盘车电磁阀,离合器啮合,盘车马达驱动盘车小轴旋转。
某电厂1000MW超超临界西门子汽轮发电机冲转过程#4瓦瓦振振动超标浅析与总结某电厂电厂汽轮机是上海汽轮机有限公司引进德国西门子技术生产的1000MW超超临界汽轮发电机组,型号为N1000-26.25/600/600(TC4F),额定功率1000MW,最大出力1049.8MW。
型式为超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式、八级回热抽汽。
从汽机向发电机看,顺时针转向。
机组膨胀系统体现西门子独特的技术风格:绝对死点及相对死点均在高中压之间的推力轴承处,因此动静叶片的相对间隙变化最小。
中、低压各汽缸之间有推拉装置,汽缸在轴承座上用耐磨、滑动性能良好的低摩擦合金介质支撑。
机组采用液压马达盘车,位于#1轴承座;留有手动盘车接口,位于#3轴承座。
1.1汽轮机本体结构本机组由西门子公司设计,并提供整个高压缸、中压转子动静叶片及低压末级叶片等关键部件。
机组的总体型式为单轴四缸四排汽;所采用的积木块是西门子公司近期开发的三个最大功率可达到1100MW等级的HMN型积木块组合:一个单流圆筒型H30-100高压缸,一个双流M30-100中压缸,两个N30-2*12.5双流低压缸。
1.2不允许运行及不允许长期连续运行的异常工况轴承振动过大有许多原因造成汽轮机-发电机振动过大,振动数据来源于转子及轴承座。
当转子相对振动大于83µm时报警;转子相对振动为130µm或#1#5轴承振动达到11.8mm/s,#6#8轴承振动达到14.7mm/s时机组跳机。
2、某电厂1000MW超超临界机组近期历次冲转不成功原因浅析某电厂1000MW超超临界机组自2016年B修后到目前为止,汽轮机一共进行了13次冲转至3000r/min,其中因主机#4瓦瓦振多次出现振动超标导致汽轮机跳闸。
可以看出,汽轮机一共进行13次冲转至3000r/min,其中发生6次汽机跳闸,全部因为主机#4瓦瓦振达到保护值而动作,其中冷态冲转发生1次,温态冲转发生5次,热态发生0次,其余7次冲转,汽轮机通过临界转速时,#4瓦振也偏高,但振动未达到保护值,则一次冲转成功。
超超临界百万机组汽轮机超速保护系统优化与改造摘要:上海汽轮机厂超超临界机组转速测量探头安装使用环境、超速保护回路一直存在一些问题和隐患,国内出现了多起由于超速保护系统工作异常导致的机组不安全事件和非停事件的发生。
因此,总结了该类型机组不安全事件和非停事件的原因分析报告,提出了超超临界百万机组汽轮机超速保护系统集成优化与综合改造,确保该类型故障不再发生,提高机组的安全生产运行的可靠性。
优质服务于国家一带一路建设,提升中国企业世界品牌优质、可靠性,为共建人类命运共同体做出应有之贡献。
关键字:百万机组;超速保护系统;优化与改造0 引言目前,国内所采用的1000MW汽轮机组多来自上海汽轮机有限公司、东方汽轮机厂与哈尔滨汽轮机有限公司。
上汽超超临界机组汽轮机超速保护系统取消了传统的机械危急遮断器,由2套电子式的超速保护装置构成,采用德国BRAUN公司的E16型三通道转速监测系统,每套超速保护装置包括3个转速模块和1个测试模块,当其中任何一套装置动作后使汽轮机跳闸,所有高、中压主汽门和调门油动机的跳闸电磁阀将失电,阀门在关闭弹簧的作用下快速关闭,使汽轮机组停机。
电超速设计为失电调机,超速保护装置的动作信号经过三取二后,通过硬回路直接切断电磁阀控制回路的电源,快速停机,超速保护装置的动作信号还同时送到ETS保护系统的处理器,在软件逻辑里再进行三取二的逻辑处理实现跳机。
汽轮机转速测量系统的实际应用过程中,不可避免会遇到各种问题,因此,为了保证汽轮机转速测量系统各项优点的充分发挥,必须根据发电企业汽轮机发电机组实际情况针对相应问题提出有效性、可行性的改进措施。
由于发电企业汽轮机发电机组条件及现状的差异性,所遇到的汽轮机转速测量系统的应用问题也会有所不同。
因此,本项目主要结合典型实例进行分析,提供可借鉴性的汽轮机转速测量系统应用实践经验。
1 机组设备概况国华印尼爪哇电厂1号机组,其主设备采用上海汽轮机有限公司引进西门子技术生产的超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、凝汽式汽轮机,该汽轮机采用全周进汽+补气阀调节配汽方式,机组采用9级回热抽汽。
October 2006 The Second Annual Conference of The Ultra-Supercritical KS12-1:
超超临界电厂的现代汽轮机技术
Dipl.-Ing. Werner Heine
西门子发电部汽轮机生产线管理部部长,德国
摘要
现代的超超临界级燃煤电厂需要高效的汽轮机,以承受高达300 bars 的蒸汽压力和高达600°C 及以上的蒸汽温度。
除了经济原因,还有二氧化碳排放的环境问题,使得不仅需要在大型的1000 MW 电厂上采用最新的超超临界技术,也要在相对较小的机组,如600 MW 机组上使用该技术。
除了边界条件外,电网波动的稳定能力也是一个关键要求。
在这方面西门子公司非常重视,并通过使用额外的阀门,即补汽调节阀,提高进入高压汽机的最大主蒸汽质量流量。
利用该技术,理论上可以将功率提高达20%。
十多年来,西门子发电部已经积累了很多良好的运行经验,因此在该领域建立了完善的理论。
从经济角度看,通过补汽调节阀来扩展功率的方法,比在标准运行工况下对整个汽机节流,或使用控制级要好。
除概括地介绍西门子超超临界汽轮机技术外,还重点介绍了高压汽机的新特点,即所谓的内部旁路冷却。
配汽方案及同其他方案,如控制级的比较。
最后,介绍了一些改善600MW 机汽机热耗率研究的最终结果。
超超临界蒸汽发电厂用西门子汽轮机技术
图 1: 为超超临界开发的SST 6000的3D
视图
几十年来,西门子公司对于汽轮机的配置,一直倾向于单独的高压和中压模块与灵活的低压模块系统相结合,从而对不同的现场工况都能适应和优化。
根据设备最高效率的要求,及随之而来的增高的蒸汽参数,西门子公司不断对模块进行地改良,从而确保西门子 汽轮机设备具有较高的可用率和可靠性。
图 2是超临界电厂用西门子高压汽机的典型设计的横向和纵向断面图。
外缸的蒸汽入口区域为铬含量10%的铸钢,其壁厚明显降低。
而外缸的高压排汽部位为铬含量1%的铸钢。
两个蒸汽入口通道都与汽机的下半部分相连。
进汽室分别位于3点钟和9点钟位置。
外缸没有水平中分线,汽机为圆筒形设计。
图 2: 典型的超临界电厂用西门子高压汽机断面图
针对最高蒸汽温度高达600 °C,西门子公司开发了高压汽机的内部冷却系统。
如上述介绍,该技术可以提高运行的灵活性和安全性,降低材料使用,并改善汽机内部的温度分布。
高压汽机内部旁路冷却
内部冷却概念的示意图如图 3所示。
该冷却方式的基本原理是用来自膨胀管路的温度相对较低的蒸汽替代热的节流蒸汽,以冷却推力平衡活塞的第二部分。
October 2006 The Second Annual Conference of The Ultra-Supercritical
October 2006 The Second Annual Conference of The Ultra-Supercritical 图 3: 高压汽机进汽部分的横向断面图
利用此原理,活塞的大部分及最右边的活塞凹槽都能够得到较大降温。
根据活塞上较冷蒸汽抽汽的位置 ,温度降低范围为35K(标准汽机设计与新的内部冷却方案相比),从而大幅提高了机械强度。
例如,用过的转子材料的蠕变断裂强度提高约50%(200000小时值)。
图 4: 汽机内部温度分部示意图
由于冷却蒸汽使温度降低,汽机能够承受 600°C 主蒸汽 温度,且理论上压力能达到
300bar。
因此,外缸壁厚能够显著降低,给降低总重量(费用),以及启动性能带来好处。
除了这些优势外,所有内缸的螺栓可以用成熟的材料制造。
如果没有内部旁路 冷却,螺栓只能用昂贵的材料制造。
另一个主要优势体现在内缸补汽段的低循环疲劳性能。
如果没有内
来自膨胀通道的“冷”分级活塞
(斜流级)
部旁路 冷却,内缸必须承受补汽阀开关时的温度变化梯度。
通过这种冷却原理,无论进汽
量大小,温度几乎保持不变。
图 5的剖面图中可以看到两个补汽室。
补汽阀与两个补汽室
和高压通流部分相连,并为它们供汽。
由于铸造方面的限制,室的伸长率收到限制(从下游看),也意味着进入高压汽机的最后端的位置受到限制。
两个补汽室:
向汽机通流部分
供补汽
图 5: 纵向剖面显示内缸内的两个补汽室
满足补汽要求的不同技术
图 6为各种可能的方案的概况及它们对热效率与不同功率设置的影响。
采用纯节流汽
机调节阀是一项支持电网调频要求的简单技术。
汽机在额定工况下运行时靠调节阀节流。
如
果需要更高的功率,它们可以快速开启。
第二项满足补汽要求的技术是利用高压汽机通流部分前的所谓“调节级”。
与标准设计
相比,该技术要求两个额外的主蒸汽调节阀和安全阀。
在100%负荷时,三个阀门全部开启,
如果负荷增高,第四个阀门开始动作。
与纯节流运行方式相比,该方案存在以下缺点: • 部分负荷运行时,调节级机械负荷较高
• 两个额外的调节阀及蒸汽管道和调节级带来的检修问题和费用
• 调节级故障时停机时间长
• 作用于轴上的径向推力较高
但是在滑压工况下的热耗率比纯节流运行的汽机稍低。
从用户的角度看,第三种方案更具有吸引力。
由于设计带有补汽阀,在全滑压运行方式
下可以获得最低的热耗率。
仅在最高负荷要求下,热耗率才变差。
该方案的主要好处如下:October 2006 The Second Annual Conference of The Ultra-Supercritical
October 2006 The Second Annual Conference of The Ultra-Supercritical • 滑压运行方式下最低的热耗率
• 需要额外功率时,高压汽机前无需进一步提高压力 • 与调节级原理相比,作用于轴上的径向推力最小
与内部旁路冷却管道系统相结合,还有一些其他的好处:
• 环绕内缸的对称的蒸汽质量流量降低了汽机内部的热应力和热变形,因此仅需要最
小的径向间隙 ,并最终实现最大整体效率和最佳的运行性能。
• 对一些主要汽机部件预热,从而降低所需的暖机时间 • 不管补汽是否动作,汽机关键部分的温度几乎恒定 • 补汽循环次数对汽机寿命没有影响
图 6: 不同补汽技术的比较
中压 汽机: 620 °C 再热温度下的材料进展
过去几年来,欧洲在材料科学方面获得的几个进展使得在采用620°C 再热温度成为可能。
这些进展是基于“欧洲材料开发计划COST501/522”。
一方面,必须稳定材料特性,以满足力学要求,另一方面还要找到对所谓蒸汽氧化不敏感的材料。
通过努力,获得了一种主导成分为高铬(9% Cr),及含有1%钴的材料。
图 7 显示了新材料锻件(称为 “FB2”)的化学成分,及100000小时蠕变断裂强度的改进。
90
95100105
Load [%]
October 2006 The Second Annual Conference of The Ultra-Supercritical 图 7: 620°C 再热温度下的新转子材料
必须指出,该材料由于高钴含量,其费用比610°C 下必需的转子材料高。
因此,对于电厂,应考虑提高温度对锅炉和管道的影响。
600 MW 级的设计方案比较
由于据了解,在中国所谓的600 MW 超超临界级机组主要为双缸设计,即组合高压/中压汽机,并与一个双流低压汽机相结合。
为了找到能进一步发掘热耗率改进的潜力的方案,西门子公司利用最先进的基于西门子技术的汽轮机与当今能获得的最高蒸汽参数相结合的配置方案,进行了深入的比较工作。
该调研工作以Canshan 项目250 bar /600°C/600°C 的边界条件为起点。
图 8显示了调研工作的一些结果。
台阶式的热耗率改进,不仅可以通过提高蒸汽参数(压力高达280 bar,温度高达600°C / 620°C),而且也可以利用低压配置优化获得(此
项目上为4x8 m 2
)。
在这些情况下, 660 MW 电厂的热耗率可以改进约200 kJ/kWh 。
考虑到汽轮发电机机组(汽机和发电机)仅占超超临界电厂10%到15%的投资,这种改进的优势是极大的。
结论:对于较贵的超超临界技术,采用可以达到最到效率的汽轮发电机机组(汽机和发电机)技术是必要的。
特别是在欧洲,由于费用和二氧化碳减排原因,这种策略已经成为一种共识。
100
200
500
550
600650
temperature /
癈
MPa
T/°C 565600600600>60
FB2。