火电机组双联低压加热器水室现场改造技术方案研究_巩昌强.pdf

Mar.2023No.1DONGFANG TURBINE2023年3月第1期火电机组双联低压加热器水室现场改造技术方案研究火电机组双联低压加热器水室现场改造技术方案研究Abstract：This paper briefly introduces the key points and difficulties of water chamber reconstruction based on the field recon-struction of double low pressure heater water chamber in a power plant of China Resources in Zhejiang Province.On the premise ofensuring the reconstruction quality of water chamber of low-pressure heater,the feasible technical scheme of water chamber trans-formation is put forward from the aspects of construction safety,reduction of production cost,improvement of production efficiencyand reduction of construction difficulty.Key words：thermal power unit,dupel LP heater,water chamber,technical scheme巩昌强，朱华，颜强（东方电气集团东方汽轮机有限公司，四川 德阳，618000）摘要：文章结合华润浙江某电厂双联低压加热器水室现场改造的情况，简要介绍了水室改造的重点和难点。在确保低压加热器水室改造质量的前提下，从施工安全，降低生产成本、提高生产效率、降低改造施工难度等方面综合考虑分析，提出了切实可行的水室改造技术方案。关键词：火电机组，双联低压加热器，水室，改造，技术方案中图分类号：TK262文献标识码：A文章编号：1674-9987（2023）01-0030-04Research on Technical Scheme for Reconstruction ofWater Chamber Power Plant with Combined Dupel LPHeater in Thermal Power PlantGONG Changqiang，ZHU Hua，YAN Qiang（Dongfang Turbine Co.,Ltd.,Deyang Sichuan,618000）DOI:10.13808/ki.issn1674-9987.2023.01.0090引言华润浙江某21 000 MW机组低压加热器由东方汽轮机有限公司设计和制造，该机组自调试、投产起，机组运行一切正常稳定。但电厂为了充分利用系统效能，提高发电效率，结合整个机组实际运行情况，提出对7、8号双联低压加热器水室进行结构改造，即在原水室上增加1个给水进口管和1个排水出口管，如图1所示。第一作者简介：巩昌强（1980-），男，本科，高级工程师，毕业于兰州理工大学材料成型及控制工程专业，主要从事汽轮机辅机设备制造工艺研究及技术服务。30No.1Mar.2023DONGFANG TURBINE2023年3月第1期2项目实施重难点水室改造增加2个接管后，需将原水室内腔室由2个分割成4个，而新增的2个腔室需90扇形，外形尺寸R1100的分程盖板和相配套的检查孔法兰和盖板（外形尺寸590）密封，如图4所示。由 于 原 水 室 封 头 上 装 配 的 人 孔 直 径 只 有500，故无法从原人孔将外形R1100的90扇形分程盖板和590的检查孔法兰和盖板穿入，并且需改造的低压加热器水室处在凝汽器喉部上，高空作业，施工安全性和难度较大，制造技术要求甚严，而电厂大多是利用大修期间改造，改造周期特别紧张。图490扇形分程盖板结构图1水室新增给排水管位置示意图图2低压加热器现场位置示意图由于7、8号低压加热器布置在汽机房标高613 m（相对于零米层）的凝汽器喉部内，整体放置于凝汽器喉部内支座上，并通过围带与凝汽器喉部侧板相焊接。需改造的低压加热器水室部分伸出凝汽器喉部侧板外侧，如图2所示。为了规避安 全 风 险，确 保 改 造 质 量，降 低 成 本，应 用PFMEA技术进行风险评价和风险预控，结合同类产品的制造经验，根据现场低压加热器水室改造的重点和难点，提出实际可行而有效的改造方案。1结构特征以管板为界，将低压加热器分为水侧和汽侧两部分。水室主要由水室筒体、水室封头、人孔、分程隔板和盖板、给排水管五大部分构成，如图3所示。图3水室结构特征低加水室凝汽器喉部凝汽器壳体法兰盖AAA-A盖板法兰水室筒体水室封头入孔法兰分程盖板给排水管分程隔板管板A-AA向B向AAB原排水管A向低加水室原给水管新增给水管新增排水管汽侧A31Mar.2023No.1DONGFANG TURBINE2023年3月第1期3改造方案根据现场低压加热器水室改造的重点和难点，结合同类产品的制造经验，提出2种切割水室筒体两端主焊缝的操作方案。3.1第1种方案首先，沿管板与水室筒体之间的连接焊缝切割，使整个水室与低压加热器汽侧部分分离；其次在水室筒体上依次割孔、装焊给水管和排水管、热处理、装焊水室内腔室连接板及分程盖板等操作；然后将水室装焊在管板上，焊接管板与水室筒体及分程隔板之间的焊缝、对管板与水室筒体之间的焊缝热处理；最后对改造后的低压加热器进行管程水压试验。该方案操作难度大，工作量大，安全风险大。由于操作空间较小，位置倾斜等因素，很可能在切割分程隔板与管板的连接焊缝时，会对管板及管孔表面产生损伤。受现场设备能力的限制，切割后的管板和水室筒体断面坡口、水室筒体上需要增加开制的给水管孔和排水管孔坡口只能靠手工碳弧气刨或气割加砂轮打磨的方式完成。由于手工碳弧气刨或气割后的坡口面不平整和不规则，高低差较大，并且筒体壁厚36 mm，管板与筒体的对接焊缝厚度36 mm，外直径2 272 mm，造成打磨量和焊接量很大，对焊接提出了更大考验，甚至造成较大的焊缝UT探伤不合格而返修（按照厂内制造要求，管板与水室筒体的对接焊缝需要进行100%射线检测，II级合格，但因现场施工条件的限制，此焊缝用100%超声波检测，I级合格来替代）。另外，整个水室重约4 t，又是高空作业，仅凭手动葫芦吊装，安全风险很大。3.2第2种方案首先，沿水室筒体和封头之间的连接焊缝切割，使水室封头组件与低压加热器本体分离；其次在水室筒体上依次开孔、焊接接管、热处理、装焊分程隔条和盖板等操作，然后将水室封头组件装焊在水室筒体上、焊缝UT和热处理；最后对改造后的低压加热器进行管程水压试验。从劳动强度、质量控制、安全风险等方面考虑，本方案与第1种方案相比较，虽然某种程度上有一定改善，但方案1中出现的问题仍然在方案2中存在，问题没有得到彻底解决。经分析，上述2种方案虽然解决了将外形R1100的90扇形分程盖板和590的检查孔法兰和盖板顺利装进水室内腔室中的问题，但是采取切割水室主焊缝的代价和劳动强度太大，且质量不易控制，对此，转变思路，提出优化分程盖板结构的第3种方案。3.3第3种方案首先，优化水室内腔室分程盖板结构，即将原来的整块分程盖板分成宽度小于人孔法兰内径的多块盖板，盖板或盖板间采用螺栓连接，条形边框法兰作为盖板与筒体连接的桥梁而焊接在筒体上，盖板与法兰也采用螺栓连接，如图5所示。分程盖板这样更改后，不需要再切割低加主焊缝，只需先在水室筒体上完成切割开孔、接管焊接、热处理，然后将每小块分程盖板可以很方便的从人孔送入水室内腔室内进行装配；最后对改造后的低压加热器进行管程水压试验。图5块状分程盖板结构这种方案极大降低了高空吊装的安全风险，彻底消除了对原低压加热器水室主焊缝的损伤和破坏，极大降低了焊缝和坡口的切割、打磨及焊接量、质量风险，提高了改造效率，确保了产品改造质量和改造周期。综合比较以上3种方案，第3种方案施工安全风险最小，生产成本最低，质量最容易控制，劳动强度最小，改造所需时间最短，3种方案各项指标比较见表1。罩螺母条形边框法兰块状盖板32No.1Mar.2023DONGFANG TURBINE2023年3月第1期4实施工艺流程根据第3种方案，制定了某21 000 MW机组低压加热器水室改造实施工艺流程及具体的操作说明。（1）在靠近低压加热器水室位置搭设脚手架，搭建的脚手架要有足够的强度、刚度和稳定性，在规定的施工期允许的天气和允许载荷作用下，稳定、不倾斜、不摇晃，确保安全。（2）关闭7#、8#低压加热器给排水口连接管道上的电动截止阀，阻断系统连接，并打开低压加热器水室最下面接管上的放水阀门，放尽水室内腔室残留积水。（3）拆除低压加热器水室外侧包覆的隔热保温层（周围裸露的保温层用防火阻燃布遮挡，以免手工火焰切割开孔或焊接时，引燃保温层），并打磨去除开孔边缘处油漆。（4）使用活动扳手松开人孔法兰螺母，拆下螺栓、垫片等紧固件，打开人孔。（5）在水室筒节上划出新增加给水管、排水管孔位尺寸线。（6）按已划准的孔位线，采用手工火焰气割的方式开孔及坡口，并清理打磨割口平整。注意：切割开孔前，用防火阻燃布堵住原给水口，并遮挡住换热管管孔，以免割渣流入管道内或伤及换热管管口。（7）将给排水管装焊到水室筒节新开孔位置。注：给排水管与水室筒体焊接前应先对焊接区域的母材预热到80100，内侧打底焊后外侧清根焊，按NB/T 47013-2015要求对清根层做100%MT检验，I级合格。按NB/T 47013-2015要求对给排水管与水室筒体间焊缝做100%MT检验，I级合格。取出水室内腔室防护用的防火阻燃布。（8）采用线状局部热处理加热绳及设备对焊接完成的给水进出水管与水室筒节间焊缝进行局部去应力退火处理。热处理工艺要求如图6所示。焊缝对称位置至少布置2支监控热电偶，热处理升降温速度、保温温度及保温时间均以监控热电偶为准；电阻加热绳缠绕宽度应覆盖焊缝，并沿焊缝两侧方向各宽50 mm以上；硅酸铝保温棉包裹范围应比加热区域宽300 mm以上；保留完整的记录曲线。图6热处理工艺曲线（9）在厂房内低压加热器水室上部适当位置找横梁作为生根点，用手拉葫芦配合人力先将隔条和边框法兰条放入水室内腔或合适的装配位置。然后在原两分程隔板间装焊隔条，在水室筒体内壁和原分程隔板侧面装焊条形边框法兰（为减少现场装配时间，各法兰和盖板在厂内制造完成后，相对应的法兰和盖板需进行试装配检查螺栓孔是否对齐，不影响双头螺柱的装配后，将罩螺母分（下转第42页）方案123表13种方案各项指标比较切割/h403216打磨/h24248焊接/h484016探伤/h888热处理/h323224装配/h201616水压/h242424焊材/kg20020050补助/元180180180人数886合计/万元7.36.42.8注：以上测算不含因各种不正常因素造成的暂停等待时间。时间/h150 拆包4 h200 开始升温温度/600620 80/h60/h热处理关闭阀门装配紧固件焊缝检验拆除保温层水压试验装焊接管划准孔位线清理打磨坡口切割开孔装配人孔33Mar.2023No.1DONGFANG TURBINE2023年3月第1期（上接第33页）别装焊到盖板、条形法兰上）。注意：所有零部件的吊装必须确保牢靠、安全后方能起吊。（10）按水室改造图纸要求，装配水室内腔室各垫片、分程盖板、螺栓、螺母，用活动扳手把紧所有螺栓、螺母。装配工装人孔法兰垫片、法兰盖、螺栓、螺母，用活动扳手把紧所有螺栓、螺母。（11）装焊堵板于给排水管上。（12）按NB/T 47013-2015要求对堵板与给排水管间焊缝做100%MT检验，I级合格。（13）关闭所有与低压加热器水室部分接管相连接的所有接管阀门，从新增排水管堵板孔处向水室内腔室灌满水