1000MW火电机组锅炉给水泵汽轮机国产化制造.pdf
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1、第4 0卷第 3期 2 0 1 1年 9月 Vo 1 4 0 No 3 S e p t 2 0 1 1 I O 0 0 MW 火 电机 组锅 炉给水泵 汽轮机 国产化制 造 李健生, 陈金铨 , 周立明, 王 皋, 陈国垮 ( 杭 州汽轮机股份有 限公 司, 杭 州 3 1 0 0 2 2 ) 摘要 : 介绍 国内首套按三菱重 工技 术设计 制造 的 I O 0 0 MW 火电机组 配套锅 炉给水 泵汽轮 机的 主要技 术特 点 , 分析在 实施该型给水泵汽轮机 国产化制造过程 中所 涉及 的有 关设计信 息体 系转换 、 材料应用体 系转换 、 技 术检验标 准的适应 等重大技 术问题 ,
2、并对该机 的主要制造 难点 以及针 对该机组 自行开发 的盘车装 置、 监视 和 控制系统等创新设计 内容作 出说明。本文可为类似采用引进技术的国产化制造工程做参考。 关键词 : 给水泵汽轮机 ; 国产化制造 ; 创新设计 中图分类号 : T K 2 6 4 9 文献标识码 : A 文章编号 : 1 6 7 2 5 5 4 9 ( 2 0 1 1 ) 0 3 0 1 6 8 0 6 Do me s t i c M a n uf a c t u r i ng o f BFPT f o r 1 O 0 O M W Co a l Fi r e d UI l i t s L I J i a n s h
3、 e n g, C HE N fin - q u a rt, Z HOU L i - mi n g, WA NG G a o, C H EN G u o c h e n g ( H a n g z h o u S t e a m T u r b i n e C o , L t d , Ha n g z h o u 3 1 0 0 2 2 , C h i n a ) Ab s t r a c t :T h e p a p e r m a i n l y i n t r o d u c e s t h e f e a t u r e s o f t h e fi r s t s e t o f b
4、 o i l e r f e e d w a t e r p u mp t u r b i n e( B F P T) ma n u f a c t u r e d i n Ch i n a f o r 1 0 0 0 MW C O a l fi r e d u n i t b a s e d o n MHI t e c h n o l o g y a n d a n a l y s e s s o me k e y i s s u e s r e l a t e d t o c o nv e r s i o n o f d i ffe r e n t d e s i g n a nd ma
5、t e r i a l a pp l i c a t i o n s y s t e ms,s p e c i a l i ns p e c t i o n r e q ui r e me nt s du rin g l o c a l i z a t i o n p r o c e s s f o r t h i s t y p e o f BF I t a l s o d e s c ri b e s ma i n i s s u e s o n ma n u f a c t u rin g a n d t h e i n n o v a t i o n o f b a r r i n g
6、 g e a r m o n i t o ri n g a n d c o n t r o l s y s t e mT h e s p e c i a l r e f e r e n c e i n t h i s p a p e r c a n b e p r o v i d e d fo r t h e s i m i l ar p r o j e c t Ke y wo r ds: BFPT;do me s t i c ma nu f a c t u r i ng;i n n o v a t i o n 随着经济发展对 电力需求 的高速增长 、 节能 环保要求 的不 断提高 , 以及大
7、型火电设备设计制 造技术的不断发展 , 我国大型燃煤发电机组 的单 机 容 量 已 从3 0 0 MW、6 0 0 MW迅 速 发 展 到 1 0 0 0 M W。但 当国内早期 的 1 0 0 0 MW 超超临界火 电机组主机已采用引进技术 , 实现了国产化设计 、 制造时 , 其配套用锅 炉给水泵汽轮机采用 的仍是 全进 口设备( 华能玉环 电厂 ) 。为早 日改变 我 国 1 0 0 0 M W 火 电机组锅炉给水泵驱动用工业汽轮机 设备完全依赖进 口的局面 , 使我国大型火 电机组 锅炉给水 泵汽轮机 的制造 迅速达到 国际先 进水 平 , 具备参与国际市场竞争的能力 , 加快实现该容
8、 量火电机组给水泵汽轮机的国产化 , 杭州汽轮机 股份有 限公 司就百万千瓦等级火电机组配套用半 容量锅炉给水泵汽轮机的设计制造与 E t 本三菱重 工进行 了技术合作。2 0 0 7年 1 2月, 国内首套 基 于三菱重工技术 、 杭汽轮制造 的锅炉给水泵汽轮 机在国电泰州 电厂一期工程 1 0 0 0 M W 超超 临界 燃煤机组中正式投入运行 , 其各项性能指标表现 良好 。本文主要介绍基于三菱重工技术设计制造 的 1 0 0 0 MW 火 电机 组 配 套锅 炉 给水 泵 汽 轮 机 H MS 5 0 0 D的主要技术特点和国产化过程 中需 解 决的技术问题、 制造难 点以及部分 自主
9、创新设计 的 内容 。 1 H MS 5 O O D锅炉给水泵汽轮机的 主要技术特点 锅炉给水泵是火 电机组 的重要辅机 , 它将凝 结水加压后通过各级加热器再进入锅炉 , 水泵 出 口的给水压力为锅炉出口压力加上锅炉、 管道、 各 种换热设备阻力之和。管阻大小随着流量而变, 流量随着主机负荷而变化 , 所 以要 求控制给水泵 收稿 日期 : 2 0 1 1 0 31 0 修 订 日期 : 2 0 1 1 0 3 2 4 作者简介: 李健生( 1 9 6 3一 ) , 男, 毕业于浙江工业大学, 高级工程师, 工学学士, 曾负责国产 3 0 0 M W、 6 0 0 M W等级火电机组给水泵汽
10、轮机 装置 开发 , 为 1 0 0 0 MW 等级火电机组锅 炉给水泵汽轮机 国产化项 目技术负责人 , 主要从事工业汽轮机装置 的设计和研发 , 现任 杭汽轮工业透平研究院副院长。 圈 I II $ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 0 0 0 MW 火电机组锅炉给水泵汽轮机国产化制造 热力透平 的出口压力和流量跟随机组负荷而变化。为满足 主机变负荷运行时给水流量 、 压力和锅炉匹配 的 要求 , 给水泵必须变负荷运行 , 从而要求驱动给水 泵的汽轮机满足变功率、 变转速运行。加上 主机 负荷变化时用于给水泵汽轮机工作的四段抽汽参 数随之变化 , 满足功率
11、 、 转速 、 参数三“ 变” 要求是 锅炉给水泵汽轮机运行的最大特点。在主机单机 容量达到百万千瓦等级时 , 对给水泵汽轮机 的功 率、 转速运行 范围、 排汽 面积等提 出了更 高的要 求, 其设计 、 制造难度急剧加大。 1 1 HMS 5 0 O D给水泵汽轮机主要技术参数 三菱重工的冲动式汽轮机 H MS 5 0 0 D是针对 电站单 机 百万 千 瓦等 级 火 电机 组 设 计 的锅 炉 5 0 容量给水泵汽轮机 , 主要技术参数如下 : 机 型 : H MS 5 0 0 D 形 式: 单缸 、 单轴 、 单流、 冲动 式、 纯冷凝 主要设计标准 : J I S 运行方式 : 变参
12、数, 变功率, 变转速 汽轮机最大连续功率 : 2 2 0 0 0 k W 转速范围: 2 8 5 06 3 0 0 r m i n 正常工作汽源 : 主机四段抽汽 高压汽源: 再热器冷端抽汽 汽源切换方式 : 内切换 内效率( T H A) :8 3 1 2 H MS 5 0 0 D给水泵汽轮机主要结构特点 整个汽缸分为前后两部分 , 前部采用铸 造结 构 , 后部采用钢板焊接结构 , 汽缸结构较 为紧凑 ; 转子采用整锻结构 , 叶根槽 直接加工在整锻的叶 轮上 , 故转子刚性较好 ; 前轴承采用的是推力 一径 向一体化可倾瓦轴承 , 后轴承为同直径 的可倾 瓦 轴承 ; 叶轮级间的隔板与
13、转子之 间密封结构 为迷 宫式 ; 汽轮机转子与给水泵 的连接采用膜 片式联 轴器 , 用 以补偿运行时汽轮机转子的轴向膨胀 以 及与给水泵转子中心的偏差 。 通流方面, 叶片总级数为 6级 , 包括 1级调节 级和 5级压力级 ; 调节级叶片采用成组的铆接 围 带 , 第 2到第 6级采用叶片 自带围带结构 ; 所有 叶 片采用承载能力较高 的枞树 型叶根 , 其 中末三级 为扭叶片 ; 因排汽要求的通流面积大 , 末级叶片高 度为 5 0 0 mm, 最大叶顶直径达 1 8 6 6 m m; 为适应给 水泵较 宽的转速运行 范 围( 2 8 5 06 3 0 0 r m i n ) , 叶
14、片采用不调频叶片设计技术 , 扭 叶片设计采用 “ x” 型 自带整体 围带增加 叶片阻尼 , 以提高不调 频 叶片 的运行 安全 性 。 配汽机构方面, 采用喷嘴配汽方式 , 汽缸上半 部分设有 8个低压调门, 控制 8个独立 的喷嘴组 ; 另在汽缸下半 配备一组高压喷嘴组 , 运行期 间高 压阀处于热备状态 。 机组采用独立底盘结构 , 以符合 整体发运 和 快装要求。 2 H MS 5 0 0 D国产化制造过程和难点 该锅炉给水泵汽轮机用于国电泰州电厂一期 工程 1 0 0 0 MW 超超临界燃煤机组 , 以后杭汽轮 陆 续为北仑 、 北疆等电厂提供了近 5 0台该 型汽轮机 的配套 ,
15、 近期该型机组 已出 口印度市场。该 型机 组本体设计技术 、 设计标准 、 检验标准均从三菱重 工引进 , 根据不同项 目, 杭汽轮与三菱的合作分工 有所差异 , 但三菱重工主要为技术支持方和设备 分包方 , 杭汽轮则负责整机部件的制造 、 配套件 的 采购和装配 。国内制造的所有重要本体部件都需 通过首件检验流程 , 机组 的最终性能 由三菱重工 提供保证。 在技术和管理层面上 , 国产化制造过程的主要 难点包括设计信息体 系转换 、 材料试 制和体系转 换 、 技术和检验标准的适应问题 ; 从制造层面来看 , 主要难点包括枞树型叶根、 叶根槽的加工 、 大型隔 板焊接工艺 、 转子动平衡
16、专用工装设计等方面。 2 1 设计信息体系转换 一 般情况下 , 引进 的技术资料以纸质文件或 不可编辑 的电子文件形式提交 , 对设计标准 、 检验 标准等纯资料性文件来说 , 可方便地进行检索管 理 , 不影响这类技术资料的使用 。但 对图纸文件 则不然 , 一 台汽轮机 由几千个零部件构成 , 对一个 以电子信息化系统为管理平台的先进制造企业来 说 , 一堆图纸说 明不 了任何问题 , 这种平面信息是 难以组织起有计划 、 高效率 的生产 的。如何将这 些图纸 的平面信息转化成符合现有设计 、 生产 、 管 理系统 ( B O M) 所能识别的信息 , 是实现 国产化设 计制造面对的首要
17、课题 。 杭汽轮 B O M系统覆盖整个设计 、 加工 、 采购 、 装配 、 质量控制等过程 , 就设计信息来说 , 要求汽 轮机的所有零部件构成信息以树型结构形式完整 地体现在该系统中, 任意一个零部件 , 均可以在该 一 - 圜 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第3期 1 0 0 0 MW 火电机组锅炉给水泵汽轮机国产化制造 系统中找到其在整个汽轮机装置中的位置和所需 数量 , 反映出该零部件所属 的上一级部套和构成 该零部件本身所需要 的下一级零部件构成 , 图 1 所示为 HMS 5 0 0 D机组高压 调阀零部件的部分信 息数据链。结合库存管理模块
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