GE 7241FA燃气轮机和发电机组安装技术探讨

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  中国水电第十一工程局有限公司委内瑞拉新卡夫雷拉电厂工程项目部
  摘要:本文以中水十一局承建的委内瑞拉新卡夫雷拉电厂两台GE 7241FA燃气发电机组的现场安装情况,从机务、电气、热工、防保等专业角度简要介绍了主要机电设备安装的施工技术和需要注意的问题,提供了燃气轮机发发电机组安装的一些经验。
  关键词:GE 7241FA;燃汽轮机;发电机;安装技术
  1项目概述
  新卡夫雷拉燃气电厂项目应委内瑞拉向中国紧急求助解决委电力短缺的紧急电厂工程之一。于2010年3月26日,由中国水电建设集团SINOHYDRO与委内瑞拉国家石油公司PDVSA正式签署该工程项目合同,采用EPC方式承建。一期工程为两台GE 7241FA机组,装机容量 2×190MW,这是中国水电首次与美国通用电气公司合作,承建GE燃气轮发电机组电厂项目。
  该工程厂址位于委内瑞拉瓦伦西亚湖北岸。厂址东距委内瑞拉首都加拉加斯约120km,东距阿拉瓜州首府马拉凯约7km,厂区利用已经废弃30年的原电厂场地。厂区东南侧濒临瓦伦西亚湖,西北侧紧靠小山坡;场地呈狭长带状,面积约45000m2(450m×100m);场地分为两个阶梯,高差约4m。本期工程燃料为柴油和天然气,其中柴油为汽车运输,油罐储存;天然气以管网形式接入。机组冷却用水:利用瓦伦西亚湖的湖水做开式冷却,自制除盐水做闭式水冷却。
  2机组主要参数
  2.1 ISO工况性能保证参数(柴油):发电功率:189.348 MW,发电热耗率:10338 kJ/kW.h
  发电热效率:34.97%,燃油消耗率:0.2405 kg/kWh(燃油低位发热量假定为42798kJ/kg),轴排列顺序:燃机-压气机-发电机,旋转方向:逆时针(从燃机侧看),最大允许负荷运行频率:61.2Hz,最小允许负荷运行频率:58.8Hz,启动时间:26.5 min,控制系统:SPEEDTRONIC Mark Vie,布置模式:露天布置。注:ISO工况指:海拔高度0m,环境温度15℃,相对湿度60%。
  2.2 燃气轮机
  型号:GR1232,燃料系统:双燃料系统,驱动方式:冷端驱动,轴数:1 自持转速:高压透平:~8300rpm,中压透平:~4200rpm,低压透平:~3600rpm,满负荷转速:中压透平:5228rpm,高压透平:9099rpm,发电机轴:3600rpm,压气机:低压压气机:6级轴流式,压缩比3.6,高压压气机:14级轴流式,压缩比12,压气机总压缩比:42,透平级数:9级,燃烧室型式:环型燃烧室(SAC)双燃料燃烧室,转子结构型式:多级内嵌式(Multiple Stage Build-Up),燃烧器个数:14个,点火器个数:2个,火焰探头:4个,透平动叶进口初温:1300 ℃级,进气系统:脉冲过滤系统,ISO工况燃机参数:燃机排气温度:~583.9 °C,燃机排气流量:~1708.8 t/h,NOx喷水量:~48.947 t/h。
  2.3 发电机
  型号:7FH2,冷却方式:氢气——冷却,出力(ISO):179.349MW/211000KVA,功率因数:0.85,额定电压:18kV,频率:60Hz。
  3机务专业安装施工技术
  3.1重点方案概述
  1)燃气轮机组的安装要求精度高、工序性强,施工重点为:设备找平及轴系找正。2)燃气轮机、发电机安装的重点为:大型设备就位。本项目均使用500T大吊车进行大型设备的吊装就位。3)燃机附属设备均采用50t汽车吊配合就位和吊装。4)油管道安装重点为:清洁度,直接影响到机组的安全运行,要点是从控制其内部清洁度入手,针对油管道施工,制定相应的施工工艺。
  3.2燃气轮机主要安装技术
  1)燃机本体安装方案
  A、负荷分配试验
  拆除燃气缸左右两只支脚处的销钉和垫片,并清理干净和测量原始厚度。顶起燃机汽缸,将两组垫片安放到各自的位置,将汽缸重新放下,在两支脚处各放一只百分表,观察并记录相应百分表的读数,调整其差值到满足设计要求。抬差试验结束后,将汽缸放下,安装销钉、垫片,恢复冷却水管,紧固支脚与汽缸的连接螺栓,调整螺栓与垫圈的间隙至设计要求。
  B、燃机转子轴向窜动
  在燃机转子近辅机端,运用此处的燃机转子运输保护装置将燃机转子向发电机方向顶,直至燃机转子与燃机推力轴承座靠紧为止。
  C、轴系滑销系统配置安装
  将滑销及销槽表面清理干净,接触面应光洁无毛刺,测量滑销和销槽几何尺寸,两者的直线度和平行度均应满足安装要求。配制滑销间隙至设计值.主机对中最终校验,轴系中心应满足要求,然后将滑销系统焊接牢固。
  D、轴系中心找正
  2)燃机辅助设备安装方案
  A、安装前准备工作:
  清理辅机基础底板表面.拆除辅机的外壳板.将预先配置好的各组调整垫片放置到基础相应位置的底板上,将辅机直接用吊车吊到基础上,注意辅机中心线与基础纵横中心线对齐。检查垫片与机座接触面情况,地板与机座焊接固定。之后按图将其与有关系统管道连接。
  B、进气风道和空气过滤器安装
  待燃气轮机主要设备就位的同时,进行进气风道钢架的组合和吊装固定,及时进行地脚螺栓二次灌浆。将进气风道分几大件吊装就位。按图纸要求在地面进行组装,利用吊车吊装就位,及时将有关螺栓紧固,防止倾斜坠落。在安装滤芯前应保证进气系统内焊接工作已经结束,内部已经彻底清理干净并经过监理、业主的检查认可,滤芯安装完毕后内部应再次进行清理,最后进行封闭。安装滤芯前消防系统应安装完毕并能投入运行,安装时应注意防火。
  C、隔音外罩(燃机罩壳)安装   在进行进气风道钢架吊装的同时,可以进行隔音外罩框架的组装和吊装,然后将各部位的隔音板分段安装上,用异型板和密封硅胶进行密封,防止雨水或漏气。
  D、燃机润滑油等系统安装
  燃气轮机管道安装的关键是润滑油管的施工,其安装的质量和进度的好坏,是直接影响到燃气轮机轴系振动及冲转成功的重要环节。所有水管、油管安装前必须进行防腐处理,密封好的管口在安装到此管段时再拆除,安装到位的管道及时进行临时封闭,防止异物进入。燃气轮机油管安装后,确认管路安装的正确性,并且认真清理油箱,管道内壁清洁度,注满油,进行油循环冲洗。在燃机润滑油循环冲洗之前,所有轴承进油口加装滤网;油循环之后,拆掉所有滤网。在进行油系统冲洗时最好能采用热态冷态交替冲洗方式进行油循环冲洗,以确保较好的完成油系统的冲洗工作。
  E、燃机燃料系统安装
  燃气系统内部清洁度是为了保证燃烧器喷嘴在运行中不出现堵塞及燃气能得到充分燃烧。首先在管道安装过程中应确保管道内部的清洁度,管道安装前统一用预先进行吹扫过清洁的管道进行安装,以免在系统安装结束后产生二次污染;管段落料、热工测点开孔、焊接坡口均采用机械加工打磨;管道安装对口前,管内应进行清扫检查,防止异物入内;未完工作必须封口,第二次拆封由专人负责;管道焊接均采用氩弧焊打底、电焊盖面的工艺。主要包括天然气减压站就位,燃料前置系统安装就位,燃料控制单元的就位、安装以及管道阀门等。
  F、管道焊缝检测
  管道按照严格的检验程序对焊缝进行检测,预先对焊缝进行外观检测,如焊缝坡口(现场多采用V型破口),焊缝宽度,以及焊缝余高进行测量,并满足要求。针对燃机本体管道采用100%射线透视,燃机外围辅助及燃料系统管道采用80%射线透视,20%渗透试验检测,对有焊接缺陷的焊缝,如气孔,裂纹,制定严格的缺陷登记记录,并进行及时的处理,处理完成的焊缝经再次射线透视试验,合格后,做好缺陷处理记录。系统管道安装结束后,根据管道检测标准对管道做耐压试验,试验压力值=1.25*理论压力值。
  3.3 发电机主要安装技术及施工步序
  1)基础复查:发电机基础复查验收工作可以与燃机基础一同进行,基础要求和复查验收方法也与之完全相同。
  2)底板安装:配置每个垫铁,要求标高偏差在0~-0.5mm。底板安装标高允许偏差为-0.5mm,底板与螺栓中心线的允许偏差为±1mm,底板水平偏差不大于0.02mm/m。
  3)定子就位:a.用平板车沿着规定的路线运至汽机厂房检修场地;b.拆掉运输框架,清理支座下端灰尘、毛刺;c.在台板上标出纵横中心线位置;d.利用500吨履带吊卸车就位,发电机+底座重约235吨。
  4)定子\转子检查、转子安装、下端盖及轴承装配、气隙测量等工作均在GE制造厂内完成,无须现场进行:
  5)发电机找正:a.首先进行发电机定子和转子磁力中心的调整。按照GE规定值调整定子相对于转子的磁力中心偏移值。b.测量定子和转子的相对位置应在定子两端的对应点进行,确定测量位置后应做好标记,以保证测量和调整的准确性。c.进行发电机转子与SSS离合器的找正。以燃气轮机转子中心为基准,按GE所提供的轴系找正图中冷态找正预留量即联轴器间的错位值和张口值等数据进行找正。
  6)燃机-发电机对轮联结:a.复查燃机-发电机对轮中心,必要时调整。b.对轮外表面清理后测量发电机转子前对轮晃度并记录。c.燃机-发电机对轮按孔编号对正,用临时螺栓对称穿入对轮进行中心校正。d.发电机对轮晃度在临时螺栓紧固后变化应不大于0.02mm,螺栓按GE要求力矩紧固,并测量螺栓伸长量。e.每更换两个螺栓后复查联轴器的晃度,变化应不大于0.02mm。
  7)整套气密性试验
  3.4 系统管道以及支吊架的安装技术
  系统管道包括支吊架等,无特别技术要求,常规安装方案即可。需注意事项如下:a.管道安装的坡度、倾斜方向应符合设计要求,管道安装的坐标位置与设计误差不大于±10mm。b.管道组件的临时封堵只有在对口前才能拆除,管道安装时应将管内部清理干净,管内不得遗留任何杂物,禁止将工具等放入管内存放,对待连接的接口(特别是水平或朝上的接口)要采取可靠的临时封堵措施,防止杂物落入。c.导向支架和滑动面应洁净,活动部件与支撑件应接触良好,以保证管道能自由膨胀。d.油管道的安装质量重点在内部清洁度。所以在管道安装前应对其内部进行彻底的清理,清除内部的油脂、灰尘等各种污物,清洗干净后管道两端进行有效封堵。保证系统清洁度。
  4电气专业安装施工技术
  4.1电缆敷设及二次接线施工要点
  为了减少电缆在转弯、十字沟口、T字沟口及盘柜入口处的交叉杂乱现象,在上述地方按实际适当增加电缆支架、托架及井架,保证电缆的敷设工艺。
  电缆在支架上用扎带固定牢固,在直线段每2米,在垂直段每1米固定1处,在所有拐弯处均加以固定。
  电缆敷设时,电缆两端、转角处做临时标记,待全部敷设完毕后,再更换为PVC永久标识牌。
  电缆二次接线:实行”样板”先行,先进行”样板”盘柜的施工,在取得各方的认可,规范施工工艺后进行推广,并要求所有二次接线人员的施工要和”样板”一致。每块盘的接线定人定岗,挂牌作业。
  为了保证电缆排列整齐美观,统一采用电缆热缩套做电缆头。电缆头颜色统一,长度为5公分(剖截面向上2公分,向下3公分)。每块屏内的电缆头做在同一水平高度,且各排电缆头间距相等。
  电缆芯线采用线束法布线。芯线成束绑扎且间距相等,扎线扎紧后结头置于线束背后。同一类盘的内部电缆扎线使用同一种材料。
  电缆芯线的各分支线与主线束成直角。芯线从线束引至端子排做到水平(或垂直)均匀排列,并统一采用”S”形弯曲后接入端子,备用芯线的长度以能达到盘内最远处接线端子为准。芯线接至端子,剥皮长度要适中,校线后接入前套上端子头,端子头长度一致,排列整齐,螺栓务必拧紧。   5继电保护安装调试
  5.1装置单体调试:调试过程严格遵循GE手册及《大纲》的要求,采用微机继电保护校验装置,对精度、保护动作准确度等严格把关。
  5.2回路检查:在确认图纸正确的基础上,遵循反措要求,认清间隔,逐芯对照,保证回路的正确性与完整性。1)控制回路检查:保证设备对应,出口应对应压板功能。2)操作回路检查:保证无寄生回路和电源混串现象。3)电压电流回路检查:应保证电压回路无短路,电流回路无开路。
  6.热工专业安装施工技术
  6.1方案概述:
  热控专业施工时间相对集中,于主要设备就位并安装完成后,才进入施工高峰。本工程热控安装施工的主线是:电缆桥架安装,电缆敷设,电缆接线,分支架安装及保护管安装,就地电缆接线,单体调试。
  6.2控制电缆敷设方案
  控制电缆敷设、接线与电缆桥架安装、电缆保护管敷设等紧密相关。电缆通道和电缆走向的合理安排是整个电缆部分安装工作的关键。
  1)全封闭的电缆防护工艺
  本工程电缆主通道为电缆梯架、槽盒,引出部分穿镀锌管保护,从镀锌管引出到设备的电缆采用金属软管保护,密封效果好,同时保证电缆外观整齐美观、防水防尘。
  2)电缆保护管敷设
  在施工时,可进行预埋安装,确保地面上无明管敷设。电缆保护管是主电缆通道的延伸,安装时要与桥架统一接地。电缆从桥架引出进入保护管再引入设备,保证电缆的全封闭。
  3)计算机电缆头接线
  选用的电缆具有线芯对绞及分屏的特点,以达到抗干扰的要求。
  按GE技术要求:对绞芯线分屏应对应于芯线在相应板卡上接地。制作工艺为:电缆进盘柜后,在盘柜底部固定;在电缆头相应长度处剥去外皮,打开总屏蔽层,将之与盘柜接地排用螺栓可靠连接;分屏随对绞芯线引至板卡,在板卡接地端将分屏螺接接地。
  4)电缆接线主要注意事项:
  每块盘柜按端子排出线图中各电缆的具体位置,统一整理电缆,做到排列整齐、固定牢固。
  6.3机柜就位安装以及机柜内相关组件的安装
  机柜就位采用液压小车拖动,机柜就位于设备基础前要检查基础结构尺寸,平整清洁程度,预估进入机柜的电缆走向,设备找平后,对机柜设备固定。
  根据设计要求,对机柜内的组件进行安装,如数字信号接收卡件,脉冲信号卡件,开关量卡件,安装过程中,为保证卡件无损,施工人员必须穿戴静电防护服,静电手环,同时确定卡件水平或垂直插入时的水平度和垂直度,防止卡件针脚损坏。
  6.4仪表管路安装
  1)管路敷设
  2)仪表管路的固定
  3)仪表管路的严密性试验
  对风压、油、气动信号的管路,单独做管路严密性试验。附本项目试验标准如下
  试验项目 试 验 标 准
  气源阀门 用1.25倍工作压力做水压试验,5min内无渗漏现象
  气动管路 用1.5倍压力进行严密性试验,5min内压力降低值不大于0.5%
  风压管路 用0.15MPa压缩空气试验无渗漏,然后降低至6 KPa压力进行试验,5min内压降值不大于50Pa
  油管路 用0.15MPa压缩空气试验,15min内压降不超过试验压力的3%
  4)仪表的校验
  7防保专业施工
  为减少机组热损耗,影响机组热效率,以及对运检人员的安全的保护,对燃机本体及外围高温部分作保温防护措施,同时对现场管道进行防腐保护以及对管道进行介质区分油漆标识等工作。
  8结语
  本期单循环工程,安装工作主要集中在机电热调防保几方面。以上安装技术的总结和探讨,不但顺利完成了本工程,也为二期联合循环的机电设备安装打下基础,进一步为今后中水加强同GE公司的合作以及开拓火电市场,提供宝贵的经验。卡夫雷拉项目两台机组,已分别于2013年5月29日、6月28日实现并网发电,设备运转、机组振动、排气温度等所有重要参数良好。截止2014年8月,机组累计运行发电量14.5亿度,机组的稳定运行使之成为该地区的主力发电机组。
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