汽轮机高位布置有多难？国家能源集团锦界公司-汽轮发电机组高位布置关键技术

        汽轮机高位布置技术是什么？

        通俗来讲，高位布置技术就是将汽轮发电机组运转平台从常规的13.7米提高至65米，将煤仓间设备和除氧间设备，布置在主厂房下部的全新格局。

        为什么要进行高位布置？

        国内普遍应用600摄氏度等级超超临界参数燃煤发电机组。为进一步提高机组效率，国家能源局组建了我国700摄氏度超超临界燃煤发电技术创新联盟，开展相关课题研究活动，使机组效率能达到50%以上。

        但是700摄氏度超超临界燃煤发电机组的高温蒸汽管道需要大量使用镍基合金材料，致使电站造价大幅度增加。

        如何降低工程造价成为关键问题，只能从减少高温管道用量入手。

        锦界公司组建产学研用项目团队提出将汽轮发电机组高位布置的设想把汽轮发电机组放置的高一些缩短主蒸汽管道连接距离需要的高温管道就少了成本就降低了！

        团队依托锦界公司三期2×660兆瓦扩建工程对汽轮发电机组高位布置方案展开研究

        高位布置这么简单就实现了？技术实践过程中困难重重正常厂房不能保障汽轮机的安全自重有1450吨的汽轮发电机组放置在65米高的运转层上，现有的厂房结构不能满足要求，巨大的震动装置如遇地震安全也成了问题。

        普通汽轮机不能承受高处的外部冲击汽轮发电机组整体高位布置需要承受更多、更大的外部冲击的问题，中间会出现基础偏摆、弹性基础变形、层间位移等诸多影响机组安全的因素。

        高位布置的高温蒸汽管道应力计算与常规布置不同简单来说，管道应力计算就是算出管道在受到各种压力和热胀冷缩的情况下，所产生的与这些外在因素对抗的内力。测算不出这个应力会导致无法判断设备能承受的力的安全范围，所以如何进行应力计算也成为了必须解决的问题。

        排气管道的问题接踵而至高位布置之后，汽轮机排气管道需要适应全厂疏水和凝结水的收集，一系列排气管道问题出现了。排汽装置及排汽管道阻力大汽轮机真空吸力不平衡、低压缸接口推力大、偏摆后位移大排气管道膨胀受限和失稳。
        图如何对新的厂房结构和高温蒸汽管道进行安全监测也成了问题在新的厂房结构和复杂因素影响下，如何长期监测高温蒸汽管道的三维位移和振动，成为难点。

         如何攻克困难
        
         创新厂房结构，研发高位布置汽轮发电机组基座与主厂房一体化结构体系，将汽机房独立的基座与主厂房联合在一起。

        创新汽轮发电机本体设计

        首次开发了“全工况汽缸稳定性分析方法”，解决了面对高处情况和弹性基础的双重压力，气缸会不平稳的问题。首次设计了“整机抗震性能分析方法”，应用之后这个机组可以在地震之后依然正常启动。（最大可以承受0.8g地震加速度）

         创新高温蒸汽管道计算研究

         对高位布置四大管道进行应力计算分析，共计算出98种工况组合，应力水平控制在60%以内，位移控制在250毫米以内，解决了高位布置引起的管道整体应力水平和管道与设备接口的推力与推力矩变化较大的问题。创建空冷汽轮机新型排汽管道结构和补偿支撑体系新型排汽管道取消了排汽装置。创新与汽轮机的连接形式。采用曲管压力平衡型补偿器。实现管道水平布置，基本上没有垂直管道，同时不会对管道系统产生内压推力。排气管道支撑重新设计。实现水平排汽主管水平X和Y向的双向约束，解决排气管道支撑会产生偏摆的问题。

        创建了基于主厂房全寿命周期安全保障的数字化健康监测系统

        实现厂房结构健康。通过人工智能，实现对汽轮机基座台板的位移监测和振动监测、厂房的机械监测、各重要设备的风摆位移监测等长期全局性监测。实现厂房环境健康。发明了一种能检测多种环境污染因素的一体化传感器，并研发出一套监测环境污染因素的可视化系统，让污染无处隐藏，实现空间环保与员工职业健康保障。

        实现管道健康。通过把监控和位移监测系统整合，形成了一套完整一体的监控测量系统，实现了厂房管道信息化测量和在线数据存储功能。

        带来的效益很多

        与常规布置的机组相比，高位布置工程可以减少四大管道质量259.5吨，节省率30.93%，主厂房减少占地面积约50%。