杨大为
(山西漳泽电力蒲洲发电分公司 山西永济 044500)
摘要：本文深入分析了汽轮机流通部分的现存问题、改造技术以及改造后的效果分析，希望能够对读者提供一些借鉴和参考。
关键词：汽轮机；问题；改造；效果分析
一、前言
汽轮机是电厂的重要作业设备，其运行效率的高低直接影响到整个电厂的经济效益。通过有效的改造能够大大提高设备运行效率，而且更好的保护了环境。
二、汽轮机系统概况
山西漳泽电力蒲洲发电分公司一期两台300MW机组采用哈尔滨汽轮机有限责任公司制造的亚临界、一次中间再热、单轴、双缸、双排汽、反动式、直接空冷凝汽式汽轮机，汽轮机型号为NZK300-16.7/537/537。锅炉为亚临界压力一次中间再热自然循环汽包炉，单炉膛、倒U型布置、四角切圆燃烧方式、直吹式制粉系统、平衡通风、全钢架悬吊结构、半露天布置、固态排渣。发电机采用哈尔滨电机有限公司制造的卧式水氢氢冷却、隐极、全静态可控硅自并励励磁发电机。
随着汽轮机技术的日新月益，当时引进的技术已不够先进，且机组自投产以来一直存在着运行效率偏低等问题。针对上述问题山西电力科学研究院于 2013 年 1 月 11 日至 17 日对#1 机组进行了大修前热力性能试验的现场测试工作。#1 机组热力性能试验结果表明：在 5VWO 试验工况下机组经济性为8588.16 kJ/kWh，比厂家设计工况的热耗率 8211.9 kJ/kWh 高 出376.26kJ/kWh。在该工况下高、中、低压缸效率分别为：85.497％、90.767％、87.012％，比设计值 87.694％、93.280％、93.019％分别低 2.197％、2.513％、6.007％，是影响机组经济性的主要原因。由此可知，导致机组汽轮机实际运行性能偏离设计值的主要原因是汽轮机高、中、低压缸通流效率的偏低。另外，该机型与西门子、西屋等先进机组相比，在通流效率上有一定的差距。
2、设计技术特点
针对上汽引进型300WM汽轮机组运行中所暴露出的影响效率的各种因素，在此次改造方案的设计阶段得到了充分考虑，并制定了相应的优化措施。其设计技术特点：
（1）调节级优化。调节级动叶改为顺流布置结构，提高机组效率。调节级的性能对汽轮机整体效率以及出力具有较大影响。由于调节级叶片展弦比较小，二次流损失非常严重。子午面收缩可以降低叶栅通道前部的气动载荷，减小二次流损失。采用非定常设计技术对收缩子午面调节级叶栅的收缩规律、动静叶型匹配、轴向间距和叶片只数进行优化，提高调节级效率。
（2）优化叶片型线及通流布局。将百万等级机组的先进技术应用到改造和设计中，如：采用百万机组先进的通流积木块进行设计；高中压通流叶片采用3DV叶片及变反动度设计（30%～60%）以提高通流效率；高压除调节级外，共有14级压力级（原13级），中压共12级（原9级），低压共2X5级（原2X5级）优化高中压各级叶片焓降分配，以获得更加平稳的热效率曲线，提高了级效率；采用弯扭联合成型静叶栅可以比直叶片的损失降低25%以上，从而提高汽轮机的级效率1%左右。
（3）采用无中心孔整锻转子。转子更换为不带中心孔的整锻转子，大幅提高转子强度，改造后可取消中速暖机，缩短了65%的启动时间，提高了机组运行灵活性和调峰能力。
（4）采用虾米弯中低压连通管。采用虾米弯及不锈钢波形膨胀节技术，提高效率及提高机组运行的安全可靠性，解决机组启停过程及运行中的膨胀补偿问题。
（5）汽封高中压通流各级汽封均采用最先进的600MW机组设计理念，在转子上增设了多齿汽封，与隔板汽封形成多齿迷宫式汽封，大大降低了级间漏汽。各级动叶片顶部增加径向汽封齿齿数，中压各级动叶片围带加工成带有凸台的结构，与高低齿围带汽封相配合。高中压缸、低压缸端部均采用刷式汽封；平衡活塞汽封采用布莱登汽封。
（6）叶片的强度设计和振动设计。高中压缸叶片材料采用X19CrMoNbVN1和X20Cr13。动叶都为自带冠叶片，在工作转速条件下形成整圈联接，增强叶片的刚度，动应力水平小，彻底消除铆接围带存在的由磨损导致的围带脱落隐患，运行安全可靠。在叶片的振动方面，对叶片的振动特性进行优化设计，叶片具有更大的共振安全裕度。
（7）结构优化。改造方案中对主要静止部件结构也进行了优化，进一步提高机组经济型，如高压内缸与持环及高压平衡活塞采用积木块设计，制作成整体缸，减少漏汽；低压内缸采用单层缸结构，增强缸的强度，减少运行过程中的变形等。
（8）进汽和抽汽插管的结构改进。高压进汽插管和一抽抽汽插管的密封原设计采用的是“钟形罩”密封结构和活塞环密封结构，弹性密封圈的圈数少，多数机组有装反、压碎、弹性差、偏心和接触不良等问题，导致蒸汽泄漏量大。对原设计进行改进，采用新式堆叠式密封结构，并增加密封环圈数，以解决蒸汽泄漏问题。
五、改造后节能优化效果分析
改造优化后高、中压缸效率分别为87.53%和93.20%，均达到制造厂设计值要求，较改造前分别提高了2.19%和0.92%。需要说明的是大修后，过桥汽封间隙经过调整，漏汽量减少，中压缸效率结果中的虚高成分相比改造前相应减少，机组热耗率8285.0kJ/kWh，较改造前降低了303.16kJ/kWh，除去高、中压缸效提升对热耗率的影响，可明显看出在此次改造优化中，低压缸效率得到了大幅度提升，相应供电煤耗较改造前降低13.9g/kWh，年节约标煤2万吨，二氧化碳减排约3.3万吨，二氧化硫排放约减少480吨、NOX排放减少约119吨，机组经济性及环保指标均得到较大改善。
六、结束语
综上所述，我们要做好汽轮机运行改造，通过有效的改造，降低能耗的浪费，促进汽轮机的高效运行，为电厂创造更多的经济效益。
参考文献
[1]孔令慧.哈尔滨第三发电厂四号汽轮机组通流改造[J].黑龙江科技信息,2015(14):25.
[2]王俊,马杰.超临界600MW机组汽轮机汽封改造及通流调整[J].中国高新技术企业,2015(36):34.
论文作者:杨大为
论文发表刊物:《电力设备》2016年第11期
论文发表时间:2016/8/23
标签：汽轮机论文; 机组论文; 叶片论文; 通流论文; 效率论文; 中压论文; 低压论文; 《电力设备》2016年第11期论文;