雙水內冷發電機組轉冷水防泄漏專項攻關科技探討

蔣志峰 周毅 王維丹

摘要：神華國華舟山電廠4號機組為上汽首臺350WM超臨界雙水內冷發電機組。轉冷水進入高速旋轉的轉子而不泄露、不堵塞是機組能否長周期、安全、穩定運行的關鍵。文章通過對舟山4號機組發電機轉冷水在線運行防泄漏專項攻關成果的介紹，為以后同類型機組解決轉冷水在線運行防泄漏提供新的思路和借鑒。

關鍵詞：超臨界 雙水內冷 轉冷水 防泄漏 攻關

1 引言

雙水內冷發電機組轉冷水不泄漏、不堵塞是機組能否長周期、安全、穩定運行的關鍵。據歷年來最新統計研究表明雙水內冷發電機組因轉冷水泄漏造成機組停機或降負荷檢修事故發生概率也居高不下；在整個電力行業來說，也是一個“通病”，如果能夠很好的解決轉冷水系統在線運行防泄漏這一難題，給電廠帶去的經濟效益將是不言而遇的，甚至將引起電力行業的一次科技變革。 因為就冷卻效率而言，空冷機組最低，氫氣冷卻比空氣冷卻高3～4倍，水冷比空冷高40～50倍，隨著科技發展的不斷進步，技術的不斷創新，可以預見在未來雙水內冷機組必將在電力引起一番變革。文章著重通過對舟山4號機組轉冷水改造進行介紹，為以后解決同類型機組轉冷水泄漏問題提供一種新工藝、新方法。

2 攻關背景

本課題是在創“魯班獎”的背景進行立項攻關，主要針對國內大型雙水內冷機組因在線運行過程中轉冷水動靜連接部位的泄露、堵塞給機組長周期、安全、穩定運行造成安全隱患以及非停等惡性事故下而進行的專項研究。

3 攻關思路設想

1） 在轉冷水動靜連接部位采用新型高分子耐磨密封材料，提高動靜連接部位的密封性能，降低連接處泄漏概率，并在轉冷水進/回水母管增設高強度精密濾網，過濾轉冷水，防止異物進入轉子內部，堵塞冷卻管路。

2） 改進轉冷水回水軸承密封水檔形式，提高水檔密封性能。

4基本應用原理

1）通過在進/回水管路上增設精密濾網，安裝流量、壓力檢測裝置，對轉冷水進行過濾，對冷卻水壓力、流量進行實時檢測，不僅大大提高了系統的安全穩定性，更實現了對系統的智能化監控。

2）轉冷水動靜連接部分采用的是接觸式密封結構，在轉子高速旋轉過程中密封填料容易磨損，致使密封性能以及材料使用壽命降低，提高材料的密封、耐磨特性有助于提高密封效果，延長使用壽命。

3）將原設計的單環水檔，改型為內、外雙環水檔，并在內外雙環間增設浮動檔水環（詳見下圖），通過內外雙環、以及浮動檔水環增強水檔的密封性能，同時通過調小水檔與轉子間隙增強轉冷水甩水支座的密封效果。

5 實施前準備

1） 在發電機轉子靠背輪中心找正、甩水支座定位完成后，方可進行現場實物測繪，根據測繪數據并結合上海電氣廠原設計圖紙上進行技術改進。該改進型水檔圖設計成型后經牡丹江龍電電力研究所以及上海電氣廠廠家評估確認可行后外委加工生產的。

2） 水檔主體材質采用鑄鋁，內外水檔環水檔齒采用鑲齒型結構（鋁齒），水檔環采用耐磨高分子石墨聚合物制造。

3） 為防止內外環水檔齒與轉子頸部碰磨時產生顆粒鋁屑，影響水質故針對性在內外環處加裝不銹鋼濾網對甩水進行過濾。

4） 將原上汽廠家提供的普通水封填料更換為高分子耐磨聚合物填料

6 實施要點及注意事項

1） 根據到貨設備清單，復核水檔材質、尺寸、數量；

2） 將組合式水擋內環（序2）上下兩半分開，注意定位銷桿不能轉動，把平墊和彈簧墊放好，然后將軸頸上涂上紅丹粉，再將內環上下兩半裝在軸上，觀察軸與內環的間隙及接觸情況進行刮研至指定間隙值：0.05mm-0.10mm，最大不得超過0.15mm。將內環取下，放到適當位置，在外環裝完成后再進行內環的安裝；

3） 將軸頸上安裝內環的位置的表面清理干凈，如果軸上有溝槽，應將溝槽兩側打磨光滑，不能有突起；

4） 將水擋浮動環（序3）上的止動鍵取下來，然后將浮動環與原齒片式水擋的外擋用原來的螺栓組合在一起，同時注意水平結合面必須與外擋保持一致，在轉子穿裝前如具備條件應先安裝好下半環，待轉子定位后，將水擋浮動環先試裝上，查看左右位置必須考慮轉子在起機之后的前后竄動，如不合適必須需調整浮動環的左右位置，注意浮動環上下兩半左右位置必須一致；

5） 試裝鋁合金外齒環（序4）查看外齒環處與軸的間隙值，應按如下要求進行調整：應按本汽輪機和發電機組軸瓦間隙而定，也就是按軸徑向飄移數（上浮量）而定，一般在0.10mm-0.25mm之間，最大不得超過0.30mm。調整好間隙值之后，按照順序裝設水檔，裝設過程中盡量確保外水檔環，上部間隙值為總間隙值得4/5，下部為總間隙值得1/5。

6） 注意：所有正式裝配工作必須在發電機穿完轉子、中心找正、甩水支座就位找正以后進行。

7 攻關成果

1） 通過對新型耐磨高分子聚合物密封材料的使用，不僅提高轉冷水系統動靜連接件的嚴密性，降低泄漏事故發生概率，更顯著的提高了密封材料的使用壽命、延長了檢修周期；

2） 通過對轉冷水進/回水管路加裝高強度精密濾網，安裝增設流量、壓力檢測裝置，有效的降低了管路堵塞風險并實現了智能化監測控制，提高了系統安全、穩定性；

3） 換新型水檔后，發電機在調試、運行過程中與同期未換型的同類型機組相比，發生泄漏、動靜碰磨等事故發生率明顯降低，系統的安全穩定性更強，密封效果更好；

8 小結

神華國華舟山電廠4號機組350WM超臨界雙水內冷發電機組轉冷水在線運行防泄漏進行專項攻關的成功，不僅切實有效的解決了4號機組轉冷水系統泄漏、堵塞這一安全隱患，并實現了對轉冷水系統的智能化檢測，為機組長周期、安全、穩定運行以及創“魯班獎”打下了堅實的基礎。同時也為同類型機組在線運行防泄漏問題上提供一種新的思路與方法。

參考文獻。

1.山西省電力工業局編寫。汽輪機設備檢修。北京：中國電力出版社 1997

2.郭秋延主編。大型火電檢修技術實用叢書。汽輪機分冊。北京：中國電力出版社 2003

3.汪凱主編。機械工藝基礎標準應用手冊。北京：機械工業出版社 2001

4.浙江火電建設公司論文集。工程質量管理處。2010

5.上海電氣站神華舟山350WM發電機設計圖紙（5D044.765）