六缸六排汽机组超长轴系基础稳定性研究与应用
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完成单位:大唐东营发电有限公司
登记编号:ZSCX-D4-J-1-53
登记年份:2020
发布时间:2020-09-21
立项背景:
大唐东营2×1000MW新建工程,采用了世界首台六缸六排汽汽轮发电机组,机组轴系基础62米,较常规的百万千瓦五缸四排汽二次再热汽轮发电机组轴系长11米,超长轴系高速3000r/min运转,强大的离心作用对机组的振动提出了很高的要求,对汽轮发电机组基础要求更为严格。
经过分析研究、分析与试验,确定六缸六排汽汽轮发电机组基础采用在框架结构上设置弹簧隔振系统承托台板的结构型式。同时,为获取基础的动力特性从而确定该基础方案的科学合理性,分别进行了静载、动载(包括数值模型试验和物理模型)试验,对比分析了该基础结构型式的动力响应特性,验证了超长轴系汽轮发电机组采用弹簧隔振基础方案的合理性。
解决问题:
采用弹簧隔振系统承托台板的结构型式作为超长轴系汽轮发电机组基础,消除因地址条件差等先天不利因素引起地基的不均匀沉降对机组所产生的不利影响,将振动源与框架等刚性连接改为弹性连接,以隔绝或减弱振动能量的传递,从而减小振动和降低噪音,从设计和安装两方面考虑减小阻尼和振动传输的措施。
根据振源振动量的大小、方向和频率,以及被隔振机组的尺寸、重量和隔振要求等具体条件,科学确定弹簧隔振装置的参数和结构形式。
创新亮点:
世界首次将在框架结构上设置弹簧隔振系统承托台板的结构型式应用到1000MW超超临界六缸六排汽二次再热汽轮发电机组上,根据振源振动量的大小、方向和频率,以及被隔振机组的尺寸、重量和隔振要求等,科学决定隔振装置的参数和结构形式,消除因地基的不均匀沉降对机组产生的不利影响,将振动源与框架等刚性连接改为弹性连接,以隔绝或减弱振动能量的传递,从而减小振动和降低噪音,确保超长轴系汽轮发电机组的安全稳定运行。
技术指标对比:
成果应用前:框架式基础是汽轮发电机组基础的传统结构型式,也是比较合理的一种结构方式,它占地面积小,结构尺寸较紧凑,有足够的空间以布置工艺管线和辅助设备,也便于检修和维护。其弊端在于:只能在停运设备的条件下进行平衡性调整,对于地址条件差、易发生不均匀沉降的自然条件下,超长轴系、高速运转的汽轮发电机组,运行中易发生振动超标,也不易调整,需要停机调整,给发电企业带来社会负面影响及经济损失。
成果应用后:弹簧隔振基础,是在框架式结构上设置弹簧隔振系统承托台板的结构型式,可以明显改善沉降对机组运行的影响,在基础沉降较大时,可以在运行中通过调整弹簧,做到快速调整标高,使轴承座恢复至原设计、安装高度,轴系得到快速调平,不至造成因此原因的非停事故,经济效益好;且采用弹簧隔振可以有效降低运转层高度地震响应,保护汽轮发电机组免受地震破坏,延长机组使用寿命。
实施应用情况:
沿江沿海地区建设大型汽轮发电机组采用,在框架式结构上设置弹簧隔振系统承托台板的弹簧隔振基础,消除因地基的不均匀沉降对机组产生的不利影响,可以在不停机的情况下快速调平,避免沉降引发的机组振动大而造成的非停事故,避免提前揭缸大修及其高额检修费用,安全性、可靠性、经济性极高;且对地震等自然灾害有更好的防御能力。
目前全世界范围内弹簧基础应用于核电及火电机组已超过500台,其中火电机组最大达到1000MW,核电机组最大功率达到1360MW。特别是我国在大型电站设备的出口方面,很多国家要求汽轮机发电机组采用弹簧隔振基础,已成为国际招标规范中的首选方案。
本成果为首次应用于1000MW六缸六排汽汽轮发电机组。将传统的振动源与框架等刚性连接改为弹性连接,以隔绝或减弱振动能量的传递,从而减小振动和降低噪音,从设计和安装方面考虑减小阻尼和振动传输,具有广阔的应用前景,目前已经在大唐东营2×1000MW新建工程得以应用,效果很好。
该技术方案具有在类似工程的普遍应用的推广前景,借鉴价值极高。
社会效益与间接经济效益:
此成果已在大唐东营2×1000MW新建工程中应用,并取得的明显的效果。
大唐东营项目地处沿海地带,地质条件较差,基础易产生不均匀沉降;且东营项目采用世界首台六缸六排汽汽轮机发电机组,轴系相对于同期百万千瓦二次再热机组长11米,对于高速3000r/min运转的汽轮机组振动要求更加严苛;汽轮机发电机组属高速旋转的精密设备,轴系的对中和各轴承之间的变位差控制极严,因汽轮机基础发生不均匀沉降需要调整时,常规框架结构基础的调整需要停机处理,将给发电企业造成非停并带来社会负面影响和经济损失。而基础台板采用弹簧隔振系统承托台板的结构,将振动源与框架等刚性连接结构改为弹性连接,以隔绝或减弱振动能量的传递,从而减小振动、降低噪音,从设计和安装两个方面考虑减小阻尼和振动传输;并且,即使运行等原因造成基础平衡度超标,也仅需对汽轮机组台板下部的隔振弹簧进行调整,使载荷重新分布,取出或放入调整钢板,校正形变,直至台板全部恢复至平直状态。调整工作都是在机组正常运行状态下进行,避免了因此造成的非停事故,调整工作量仅需有丰富经验的工程师2人,约2.5个工作日即可完成,方便、快捷、经济效益高。