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一、设计规模
平圩发电厂工程初步设计以美国依柏斯工程公司为主,华东电力设计院参加,施工图设计以华东电力设计院为主,美方派员参加。1982年5月,由水电部电力规划设计院主持通过初步设计审查,同年8月27日,国家经委批准平圩发电厂设计规模为4台60万千瓦汽轮发电机组(不堵死发展余地),分两期建设。1984年1月10日,国家计委确定,淮南平圩电厂第一期工程为两台60万千瓦机组,包括500千伏超高压输电线路工程,总投资19.996亿元。
平圩电厂设计燃用淮南潘集煤矿的原煤及洗中煤,设计发电煤耗310.6克/千瓦时,与国内一般发电机组的耗煤水平相比,每台机组每年可节约标准煤近20万吨。位于厂区东北方向11公里处的青年闸贮灰厂,占地235万平方米,可贮灰20年。两个堆渣场,位于厂区西北方向6公里的黄家岗可堆渣20年,位于厂区西3公里处的谢大郢可堆渣10年。平圩发电厂电力,通过500千伏淮沪二回路超高压输电线路送入华东电网。
平圩60万千瓦汽轮发电机组三大主机为引进国外技术,国内首次制造的单机容量最大的发电设备。其中80~2000吨/时亚临界参数锅炉系引进美国燃烧公司专利,由哈尔滨锅炉厂制造,8600—170/537/537型汽轮机及QFQS—600—2型发电机系引进美国西屋公司技术,分别由哈尔滨汽轮机厂、电机厂制造。机组主辅机设备计约230种,其中80%系由国外引进技术国内制造或直接自国外购进,其余20%也是国内改进产品,绝大部分设备是新产品,工程涉及美、英、法、日、德(西)、瑞典、加拿大、比利时、澳大利亚、新加坡等30余家国外厂商,国内涉及16个省、市、自治区的130余家工厂。在施工技术和装备方面,也作了相应的引进。机组自动化水平较高,控制室采用FOX—1/A计算机控制,协调控制系统,电液调节系统,锅炉安全监察系统满足负荷要求和机组稳定运行。炉、机、电集中控制,采用BFO盘大板型结构。输煤、除灰、除渣、化学补给水、废水等控制系统采用PC可编程控装置,分别集中控制,自动调节。暖通消防系统具有感温、感烟、感光探头数百点,在此测量范围内可自动报警灭火,是国内电厂第一家采用。其它如电动门、磨煤机、轨道衡等都采用国际先进水平装置。
二、工程施工
平圩发电厂一期工程由安徽电力建设第二工程公司承建施工。
施工筹备工作始于1981年初,在水电部电力建设总局和火电二局的支持下,1985年5月完成了《平圩电厂工程2×600MW施工组织设计纲要》,对引进工程的对外谈判和美国进行的初步设计起到了积极作用。
1982年3月29日,平圩电厂工程筹备处正式成立,1983年4月5日征地工作全面铺开,进厂道路、10千伏施工电源、通讯、施工用水、施工生产与生活临时建筑场地平整等,都在一年之内准备就绪,1983年10月,公司本部由淮北迁至平圩施工现场。
1984年5月1日,主厂房开始破土,9月进排水工程开工,9月25日,1号炉钢筋混凝土基础浇筑,标志平圩电厂工程正式开工。
主厂房基础采用钢筋混凝土板基,厚3米,汽轮发电机部分加厚至3.5米,两台机组厂房间设100毫米伸缩缝。基础平均含筋率约110公斤/立方米,在上下面各设四排直径36毫米钢筋,2台机组基础混凝土量约6.5万立方米,为防止收缩裂缝,共分成64块浇灌,每块约600~1100立方米,块间采用钢板网作为隔离膜板,在相邻一块混凝土浇灌时直接埋入,保证了块间的良好连接,也省却了模板拆卸工序。混凝土浇灌使用泵送混凝土,每块控制在3个班内连续浇灌完,避免产生裂缝。在混凝土的配料中掺用粉煤灰,提高可泵性并降低水化热,即保证了质量,又节约了水泥。
1号机、2号机板基分别于1985年6月、11月浇完,验收优良率达87%。
平圩一期工程烟囱高240米,钢筋混凝土结构,采用先进的爬模施工工艺。1984年5月,1号烟囱基础开挖,1985年6月烟囱开始滑模,8月22日烟囱滑模到顶,比原计划提前一个月,施工总优良率达84.2%。2号烟囱1985年3月基础开挖,同年8月5日,滑升到顶。
1985年4月15日,1号炉钢结构开始吊装。使用2台CC—1000型履带吊车作主吊机具,配以两辆25吨低架平板车及100吨改进型平板车作构件运输车辆,同时在炉顶安装1台DBQ—630炉顶吊车。锅炉支承构架亦为钢结构,钢构架件的接头均采用大六角摩擦型高强螺栓连接,锅炉钢结构总重约4665吨,炉顶标高84.4米。1986年5月29日,1号炉钢结构全部吊装结束。钢结构垂直误差仅为8毫米,优于美国CE公司25.4毫米的质量标准。汽包总重251吨,外径2.5米,长27.7米,汽包下部为炉架各类水平支撑,无法直接从零米水平起吊一次就位,为此专门设计制作了4套180吨级滑轮组和专用卷扬机,2套设置在炉顶作为主提升滑轮组,在炉膛内将汽包呈45°倾斜提升至72米标高并拉成水平时,由2套设置在汽包安装中心线的副提升滑轮组接钩,并使汽包水平移动约4米到位,汽包吊装于3月下旬吊装完成。至1986年底,锅炉本体吊装基本结束。
1987年8月27日,国内发电设备中最重的大件——平圩电厂1号机60万千瓦发电机定子,重325吨,长10.49米,直径4.11米,抵达平圩大件码头。当运至大坝斜坡时,平板车液压系统出了故障,车上的定子以每小时2~3毫米的速度倾斜,省市有关部门经过严密论证、计算后,组织抢险。于次日凌晨4时解决了危险。
1号机发电机定子吊装采用2台CC—1000型吊车在定子两侧通过4只吊耳同步提升定子,当定子底部高于运输台上的拖运滑道后,两吊车缓缓前驶,将定子降落在支架的横梁(兼滑道)上,再经2台10吨卷扬机通过2套50吨滑轮组拖运至定子基础孔处用千斤顶顶升,拆除滑道和拖拉平板逐步降落,于1987年8月31日安装就位。1987年1月,锅炉承压部焊接工作开始进行,到7月份基本结束,10月11日,锅炉水压试验一次成功,27823只焊口无一泄漏。平圩机组承压受检焊口焊接工作量大,钢种繁多,大口径,大壁厚,施焊环境差,技术要求高。为保证焊接质量,公司吸取国外经验,专门编制了焊接工艺卡。同时,公司与水电部电建研究所合作,联合研制成功大口径管道焊接的机械式γ射线摇控探伤机和电阻加热自动控温装置,此两项成果均通过部级鉴定,并获安徽省科技成果奖和部科技成果奖。
平圩电厂冷却塔为自然通风冷却塔,塔顶标高129.945米,筒壁钢筋混凝土量5491.45立方米,钢筋量571吨,引进比利时哈蒙公司技术,设计上大大节约了冷水塔面积,仅为6300平方米(国内设计在9000平方米以上),施工上同时引进法国ECI公司的施工技术。筒壁施工采用自动爬升模板,每天爬升1.5米,爬升模板可分块爬升,木工、钢筋工、混凝土工可同时进行施工,连续作业,人员上下采用附着在筒壁上的曲线电梯,材料运输采用中心塔吊,整套工作基本实现了机械化。
1号冷却塔筒壁1987年5月9日到顶,标志着我国大型冷却塔施工技术跨入80年代国际先进水平。
平圩电厂循环水管路施工是我国火电建设中管径最大,管线最长的输水工程。公司组织专门攻关小组,攻克我国直径2.6米以上整体成型制造大管的难题,在国内首次研制成功直径3米预应力混凝土管,用其代替钢管,在保证工程质量的同时,共节约钢材1500吨。
1987年7月20日,汽轮机第一批设备——低压缸到达施工现场,经检查发现其接触面间隙,很多地方不符合要求,公司汽机工地职工日夜奋战,用手工将台板一点点铲平。9月9日,低压缸台板修刮完成就位。
在汽轮机轴系找正过程中,由于国内无精密仪器测量轴泵相对标高,公司根据1号低压转子对称性,采取先找平后,从6号瓦抽0.33毫米轴承垫片的方法,将第一转子定位,其余转子以1号转子为基准,按对称中心定位,取得了良好的效果。1988年2月10日,低压缸扣盖一次成功,5月7日,高中压缸扣盖一次成功。
1987年12月30日,电气倒送电一次成功,200千伏升压站及厂用开关室受电。
三、并网发电
1988年4月2日,开始分部试转。
1988年6月28日,国务院重大办、机械电子部、能源部联合在平圩发电厂工地召开现场办公会议,确定了平圩1号机年内“整套启动、并网发电”的目标。为适应建设重心由安装向调试的转变,公司从8月1日起,先后组织锅炉、汽机、电气三支攻关队,统管13个系统攻关组,对调试工作中的47个重点调试项目进行重点突破,同时,强化计划管理,建立项目奖励机制,保证了调试工作顺利进行。
7月30日,1号机“中枢神经”FOX—1/A型计算机安装调试成功,其安装质量的重要依据——系统接地电阻仅为0.4欧姆(国内外同期水平为0.8~1欧姆),作为一项新的纪录载入美国FOXPOR公司档案。
7月31日,炉前酸洗开始,管道工在制水和供水中,连续10天24小时“连轴转”,短短几天共制出1万吨生水,3000吨除盐水。8月14日,炉前酸洗结束,10月6日,锅炉点火酸洗一次成功。10月24日汽机油循环结束,同一天,500千伏升压站带电试验成功。
11月6日,汽机冲管结束。12月12日,汽机冲转,开始整套启动,15日12时汽轮机定速3000转/分,15日19时30分,国产第一台60万千瓦汽轮发电机组——平圩电厂1号机并网发电成功。
四、移交投产
1号机首次并网发电,带负荷25万千瓦历时39分钟,正常解列停机。
1989年3月23日,第三次整套启动,23时10分负荷达46万千瓦时,第一次实现断油全烧煤运行。24时15时10分,负荷升至60万千瓦,由于汽机推力瓦温度超限(达122℃)等原因,机组满负荷运行仅2~3分钟,即降到55万千瓦。
机组在满负荷时,推力瓦温度大大超过报警值(99℃),实际运行推力比原计划最大推力增大40~50吨,机组已无法在50万千瓦负荷以上运行,故此机组转入停机消缺阶段。
汽轮机及发电机的设计商西屋公司在各反动级的推力计算中,采用了一元流近似方法,而转子上作用的实际推力要比按一元流计算的结果小,故按一元流计算所需的平衡而设计的空压转子平衡盘就会发生推力过平衡,过平衡的推力则全部作用在推力瓦工作面上。此外西屋公司在计算中还忽略了中低压缸分流结构不对称力等附加推力。
在分析推力过大原因的初期,西屋公司虽经一再复算,由于沿用了错误的计算方法,始终认为设计计算没有问题,怀疑高压缸平衡前存在内部漏气而造成的过推力。经揭缸检查,证实安装及制造均无缺陷,后经中方进一步论证,西屋公司才确认了设计计算上的问题。
由于机组推力问题主要是平衡盘过平衡所引起,经研究确定将高压转子平衡盘直径车小254毫米,为避免重16吨的高压转子外运加工,公司自行研制加工模具,现场车削转子平衡盘,获得成功。1989年10月再次启动带负荷调试,实测机组推力及推力瓦温度有了明显好转,机组顺利而稳定地带满负荷,自行车削加工平衡盘节约运输费用30万元,缩短工期近4个月。
1号机带负荷调试期间,发现汽轮机转子#6、#7、#8轴颈局部磨损,公司采取不揭气缸,自制加工器具对#6颈进行车光的措施,使#6轴颈同心度、锥度、光洁度均达到制造厂标准,同时,对#7、#8轴颈的磨槽采用不揭缸就地电刷涂的方法进行修复,获得成功,为大型转子轴颈损伤的修复开辟了新的途径,获得省科技成果奖。
1989年10月25日至11月4日,机组再次带负荷调试。11月4日16时,平圩1号机完成机组带负荷调试,正式移交电厂试生产,建筑工程优良率82%,安装工程优良率达97%,工程竣工验收评价为优良。机组获国家重大技术装备特等奖,建筑工程获能源部优质工程奖,焊接工程获全国焊接工程协会优质奖。
五、二号机安装
平圩2号炉钢结构,由郑州九冶安装公司制造,设计采用1号炉钢结构设计方案,板梁上平面标高84.5米,屋顶标高89.6米,2号炉钢结构共有大小杆件1万余根,采用桁架结构,高强度螺栓作为连接件,节点为铰接,共使用高强螺栓10万余套,构架金属总重4600吨,整个钢结构共有板梁8根。
为了加快2号炉的施工,承建的电建二公司从机具工地、锅炉工地及其他专业部门抽调技术娴熟,作风顽强的同志组成吊装队,对2号炉钢结构吊装实行总承包。同时,总结1号炉吊装经验,结合2号炉钢结构安装特点,将其分为三个阶段进行,使2号炉钢结构吊装始终处于紧张有序的工作状态。
2号炉钢结构A、B、C3根板梁重量均超过50吨,其中C板梁重97吨,安装标高84.5米,由于2台CC—1000型吊车无法分别将3根板梁吊装就位,施工人员自制2台60吨调幅扒杆为主吊机具,配合CC—1000型吊车将3根板梁吊装就位。公司自行安装DBQ—630炉顶吊车,配合CC—1000型吊车将2根F板梁及重630吨的省煤器灰斗吊装就位。同时,DBQ—630炉顶吊车还独立完成了2根E板梁和1根D板梁的吊装就位工作。
2号炉钢结构整体吊装1988年7月开工,1989年7~8月,A、B、C板梁就位,1989年12月,D、E、F板梁就位,2号炉钢结构整体吊装结束。经验收,施工质量达全优。
2号机主厂房钢结构吊装1989年4月8日开始,至1990年10月30日完成。
2号炉本体设备为哈尔滨锅炉厂全套供货,其中水冷系统中的汽包、水冷壁、刚性梁等设备,在1号炉的基础上均实现了国产化。
2号炉汽包,直径2.143米、高27.94米、总重275吨、净重251吨,1990年6月6日吊装就位,找正验收结束。
2号炉受热面全炉水冷壁总重约895吨,上部水冷壁采用预组合的办法,分13件组合吊件吊装,第二、三、四片水冷壁均按单片吊装,到1990年12月,以全优的质量全部完成水冷壁吊装。1990年12月26日,冷灰斗管屏封底,标志着锅炉大件吊装工作圆满结束。其他安装工作尚在进行中。
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