摘要：为降低机组热耗水平，提高机组整体安全性、可靠性和经济性，提高机组额定出力，实现机组节能降耗，针对1台300MW汽轮机机组采取了汽轮机设备及系统优化技改，实现了汽轮机提高额定出力并取得良好效果。
关键词：汽轮机；热耗率；发电煤耗；额定出力
某发电公司利用机组大修期间，根据西安热工院提出的汽轮机设备及系统等一整套完善改进方案，对1台300MW机组进行优化改进，目标是提高汽轮机组输出功率，实现机组节能降耗，从而达到提高机组整体性能的目的。机组技术改造后，试验结果表明，机组各项技术性能指标显著提高，达到并超出预期效果。
1汽轮机概况
该汽轮机为N300－16.67/538/538型汽轮机，亚临界、中间再热，单轴、双缸、双排汽、凝汽式汽轮机，具有八段非调整抽汽的回热加热系统。该机组于2008年3月23日投产，2011年10月1日进行汽轮机组系统优化技改工作。汽轮机热力系统采用典型的设计方案，新蒸汽首先通过主汽门，然后流入调节汽门，调节汽门控制着通过高压蒸汽进汽管进入高压汽缸的蒸汽流量。蒸汽通过高压缸膨胀作功后，从外缸下部的一个排汽口流出至锅炉再热器，经再热返回的蒸汽通过两只中压主汽门至中压调门，中压调门出口通过滑动接头与中压下缸的进汽室相连，中压缸共计9级反动级，蒸汽流经中压流通部分膨胀作功，再经联通管进入低压缸。低压缸为2×7级，是双流、反动式。蒸汽在通流部分的中央进入并流向两端的排汽口。
2汽轮机设备及系统优化改进原则
1)根据机组实际运行及操作方式和诊断试验结果，结合不同电厂同类型机组存在的问题，对影响机组运行安全、经济性的设备及系统进行改进。
2)根据机组设备、系统设计、安装、现场布置和实际运行性能，并借鉴不同电力设计院设计特点、国外同类型机组的先进技术和国内同类型机组已使用过且经运行考验成功的技术。
3)针对同类型机组普遍存在的问题和本机组所存在的特殊问题，重点解决机组运行中发生或潜在的安全性问题，在机组安全运行基础上，通过采取相应技术措施来提高机组的运行经济性和出力能力。
4)经完善改进后的设备和系统，通过对运行操作规程的补充完善，机组在任何工况下运行时，各项控制指标均在规程要求的范围之内。
5)对机组运行以来从未使用过或稍经改变运行及操作方式完全可以满足机组安全运行，而不使用的系统及设备应予以彻底割除。
3汽轮机优化改进前存在的主要问题
1)机组发电煤耗率年平均值为317g/kWh，与国内先进机组相比，该指标偏高。
2)发电机组额定出力300MW，大机组竞争优势低。
3)主、再蒸汽疏水和机本体疏水系统等高压疏水阀门，在热态操作后，因热冲击和汽液两相流对门芯的吹损，造成内漏和焊缝裂纹，不但使高参数的蒸汽损失，降低机组的效率，增加了发电煤耗，而且对人身和设备安全造成威胁。5#机曾发生如高压导汽管焊缝开裂、高压排汽通风阀门和本体部分的高压、次高压疏水阀严重内漏等问题。
4)过于复杂的设计，如辅汽系统疏水和轴封系统的疏水均设计成疏水阀门组的型式，而实际运行中，只要有一路能可靠使用的疏水门就足够了;冷再和高、低旁的疏水袋设计只要保证有水能随时排走而不必要有复杂的热控程序等。
4汽轮机设备及系统优化改进具体内容
1)更换新型调节级喷嘴。目的是针对调节级实际效率太低(约50%)，提高调节级效率和做功能力，改善高真空和低负荷工况机组的经济性能。
2)高压持环改造。高压持环与高压外缸挡汽环处漏汽间隙，通过镶阻汽片，将间隙(上、下)由20mm减小到3mm，同时进行原动、静叶镶嵌式汽封重新镶，然后，上、下持环合缸，紧螺栓，整体上立车找正后，车挡汽环阻汽片和各级通流汽封齿(0.65±0.05mm)。1号内缸12条螺栓改为热紧。1、2号持环共6条螺栓改为热紧，并在中分面增加密封键。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目的是解决高压缸上、下缸负温差大，防止螺栓断裂或松弛和汽封磨损，提高高压缸通流效率。
3)更换中、低压缸排汽连通管。目的是减小中、低压排汽连通管流动阻力，降低中压缸排汽压力，充分利用中压缸效率高而且低负荷变化不大的特性，提高中压缸做功能力。
4)通流汽封改进。中压缸及高、中压两端轴封，选用不少于两种晶格的蜂窝汽封，汽封块结构不得使用调整块结构;低压缸通流动、静叶汽封(根据结构可适当加宽汽封)，两轴端汽封改用刷式汽封;汽动给水泵小汽轮机通流叶顶及两端轴封改为蜂窝汽封。
5)玻璃珠喷流喷珠。目的是清除氧化皮、提高通流部分光洁度和清洁度。喷珠范围为大、小汽轮机动、静叶栅表面，转子，门杆，汽封槽道等部位。
6)低压缸螺栓改进。低压1号内缸，原螺栓(12条)冷紧改为热紧，缩短长度(4条缩短100mm;4条缩短200mm);低压1号内缸，结合面加密封键;1、2号持环原螺栓(6条)冷紧改为热紧，且加粗和缩短;1、2号持环中分面增加密封键。目的是改善5、6抽汽温度高的问题。
7)汽轮机疏水系统改进。根据机组现场实际热力系统管道布置、疏水点和阀门安装位置，结合国内其它发电公司改造后的成功经验，对机组的相关疏水系统进行合并、简化、优化、改造。目的是减少阀门的内漏概率，最大限度回收高参数的工质进入汽轮机继续做功而不是排放到大气或凝汽器，以及不必要的常态疏水造成的工质损失，可降低煤耗。
5技术改造后性能分析
5.1分析计算方法
机组采集的数据，经正确性检查后，按每一工况的时间段，算出各测量段的平均值，供计算机软件进行计算和分析。手工记录的数据也按照试验的记录段进行平均值等相应计算。对同一参数多重测点的测量，取其算术平均值。对于压力测量，根据所测数据进行仪表零位、取样点高度和大气压力等修正，取得测量点的绝对压力。本次分析以主凝水流量为基准。通过高加回热系统和除氧器的流量平衡和能量平衡，迭代计算得出主给水流量、各级抽汽流量、主蒸汽流量、再热蒸汽流量，最终得出机组的试验热耗HR发电煤耗bf。
5.2机组额定出力提高
在机组技改结束进行的性能试验中，机组在试验TMCR1工况(5V+30%)下，凝汽器压力为4.754kPa，功率为329.518MW。在TMCR2工况(6V)下，凝汽器压力为8.288kPa，功率为325.805MW。通过性能试验，机组出力能力得到增强，在凝汽器压力为8kPa时，机组功率330MW，各项控制指标在设计及规程规定范围之内。
5.3机组技改后热耗下降分析
通过热耗率计算方法和公式，用5#机组大修技术改造前后机组性能试验获取的数据，可以得出热耗率。对比技改前后热耗率数据，可以明显看出机组经优化改进后技术性能得到显著提高，相对技改前热耗率下降6%，达到并超出预期效果。
5.5汽轮机热力系统改进生产效益分析
优化后的系统与原设计系统相比，取得一次性经济效益如下:共减少高压阀门132个，按平均价格8200元/个计，减少投资1082400元;共减少中、低压阀86个，按平均价格2500元/个计，减少投资215000元;减少的系统管道节省合金钢管材3.2t，按市场最低价格15000元/t计，节省资金48000元;节省20号钢管材4.3t，按市场最低价格5600元/t计，节省资金24080元;减少控制系统14套(件)，按每套(件)16000元计，可节省资金224000元。节省资金合计159万元。取得年直接经济效益为:热力系统优化改造有效降低了不明汽水损失率和阀门内漏，按电科院性能试验对机组改造的测试结果，降低煤耗估算为2.6g/kWh，按去年单机组发电量20亿kWh计算，可节省标准煤4600t，按购煤单价632元/t，年可节省发电成本328.64万元。
6结语
通过汽轮机设备及系统优化改进，达到了提高机组整体性能的目的，为公司创造经济效益的同时也提高了公司的市场竞争力。该机组汽轮机设备及系统优化改进的方法和经验，可应用于同类型机组的优化改进。
参考文献
[1]张在昭.工业汽轮机能耗分析与优化方法研究[D].浙江大学，2017.
[2]郭江龙.大型汽轮机组能耗诊断平台研制及推广应用[J].河北电力技术，2011，3004：56.
论文作者:王献
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/13
标签：机组论文; 汽轮机论文; 疏水论文; 系统论文; 高压论文; 蒸汽论文; 通流论文; 《基层建设》2019年第29期论文;