摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的汽轮机改造工程的发展也有了很大的进步。目前，对于汽轮机激振的研究可以大致分为工程研究与理论研究。工程研究主要通过振动测量装置获得汽轮机组的振动情况，并通过工程实践总结出汽轮机激振的影响因素，如汽流结构、轴承结构、运行方式等，针对性地提出解决措施，如改变进汽方式、改造轴承结构、加大转子刚度、增大系统阻尼、调整轴瓦标高等。部分研究人员通过数值模拟方法研究了涡动效应与叶顶围带密封蒸汽流造成的激振力、配汽方式对激振力的频率产生影响、转速和频率对激振力的影响、部分进汽汽轮机动叶在进入及离开进汽通道的过程中的激振力变化情况。汽轮机叶轮偏心也是产生激振的因素之一，一般采用动叶做功法进行相应的理论计算与分析。
关键词：300MW汽轮机；通流改造方案；应用研究
引言
随着我国能源结构改革的深入和节能减排要求的提高，近年来300MW等级超临界汽轮机通流改造技术发展迅速。本文介绍了国内、外超临界汽轮机组的改造发展历程，对比了主要厂家通流改造方案的技术特点，从经济性、可靠性两方面对已经完成的300MW等级超临界汽轮机通流改造项目的效果进行了比较，并与国外超临界汽轮机进行了对标，在此基础上对通流改造下一步工作提出了建议。结果表明：300MW等级超临界汽轮机通流改造技术成熟，改造后汽轮机组的经济性得到显著提高；与国外同类型机组相比，国内汽轮机组经济性已接近或达到国际先进水平。
1. 国产引进型300MW汽轮机方案设计
目前，5号、6号机组高中压缸模块主要存在以下问题：a)高压缸热力参数匹配不合理，影响高压缸工作效率；b)高中压部套接配面过多，机组存在不同程度的内漏；c)高压调节级反向布置，压损较大，影响缸效；d)高中压进、排汽损失偏大，影响缸效；e)焊接隔板易变形，不利于精确控制通流尺寸；f)高、中压缸分缸压力偏高，影响汽缸密封；g)汽封间隙值控制不佳造成漏汽损失。低压缸模块存在以下问题：a)低压内缸存在变形和漏汽，影响缸效，并导致5号、6号回热抽汽温度偏高；b)汽缸进汽通道支撑件较多，影响进汽流动效率，产生扰流，造成进汽损失；c)低压缸进、排汽结构不够合理，压力损失偏大；d)中低压缸连通管结构影响低压缸进汽效率；e)焊接隔板易变形，不利于精确控制通流尺寸；f)汽封间隙值控制不佳，漏汽损失偏大。
1.1通流结构优化原则
在对机组的技术完善改进中，受相关条件的约束，但总体要遵循以下原则：a)原机组设计的主蒸汽、再热蒸汽的压力、温度不变，各加热器接口参数按改造前设计标准匹配；b)基本设备不变动，基础、轴承座和轴承跨距不变，汽缸和阀门布置不变；c)安全可靠性第一，消除原汽轮机组部件的薄弱环节，提高机组的可用率、可靠性；d)优化运行模式，根据用户实际运行的平均负荷率优化设计通流；e)利用当代汽轮机先进技术设计理念，对高、中、低压通流部分进行技术改造，以达到节能降耗、提高经济性的目的；f)设计、制造、检验符合现行的国际、国家及行业的标准和要求；g)在提高机组工作效率的前提下，最大化降低技术升级的成本。
1.2采取的技术和措施
a)充分发挥多级反动式技术优势，缸效率提高1%～2%；b)适当调整通流级数，合理分配各级焓降，提高级效率；c)调整调节级焓降，调整各压力级根径和叶片高度；d)高中压采用新型内缸结构，消除部套接配处的环形漏汽损失，杜绝轴向定位面漏汽；e)高压调节级返流改正流布置，减少压力级前损失；f)优化高中压缸进汽结构和调节级蒸汽室型线，优化排汽端型线，减少流动损失；g)降低中低压分缸压力，增加中压缸级数，提高中压缸做功能力，同时改善低压缸的运行环境；h)高中压缸压力级和低压缸部分静叶采用装配式结构，保证制造精度；i)采用喷嘴调节，从热力的角度出发进一步优化阀门重叠度和滑压运行参数；j)调整通流汽封间隙，采用新型式（小间隙汽封技术）汽封；k)新型铸造低压内缸，360°切向蜗壳进汽，流线型无障碍进汽通道，自密封型缸体构造技术优良，保证良好的刚度和密封；l)优化低压排汽导流环，减小排汽损失；m)优化连通管结构，采用整体弯头形式降低管道压损；n)低压静叶除末级、次末级外均采用装配式结构，以保证制造精度。
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1.3高中压部分改造设计方案
a)更换喷嘴，重新设计进汽流道使其圆滑顺畅，减少紊流损失；b)减小各级焓降，适当增加通流级数，高压缸增加2级，中压缸增加3级，提高级效率；c)高压调节级返流改正流布置；d)高中压采用新型内缸结构，消除部套接配处的环形漏汽损失，杜绝轴向定位面漏汽；e)更换中压隔板套；f)降低高中压分缸压力；g)优化高中压缸进汽结构，调节级蒸汽室型线，优化排汽端型线，减少流动损失。
2. 300MW等级超临界汽轮机改造技术特点
2.1高中压整体内缸
从在役机组运行情况看，汽轮机高压内缸变形、高压内缸与喷嘴室等静止部件配合面泄漏、高压进汽插管泄漏等问题较为普遍。在汽轮机通流改造中，采用高中压整体内缸方案，高压缸取消独立的喷嘴室，将高中压内缸、喷嘴室、高压静叶持环整合为一体，进汽插管焊接在高压内缸上，或优化高压内缸与进汽插管之间密封体，通过上述措施有效减少接合面漏汽。
2.2优化低压内缸
改造前由于机组中低压分缸参数高，低压缸从入口到排汽口温度梯度大，而原有的低压内缸结构不合理，机组运行一段时间后，多存在缸体变形及5号、6号抽汽超温等问题。在汽轮机通流改造中，S制造厂通过采用新型整体式单层斜撑低压内缸，抽汽室采用新型平行四边形封闭腔室，使温度梯度分布更均匀。D制造厂取消原来单独的低压进汽室，将进汽部分结构整体焊接到低压缸上，避免因装配而带来的蒸汽泄漏；取消中分面整体法兰结构，避免因法兰为整板而产生的热应力及变形的情况。A制造厂在中分面抽汽口处增加螺栓，适当加大螺栓的尺寸以防止漏汽。
2.3优化高压调节级
调节级运行工况复杂，约占整个高压缸做功比例的20%，调节级效率对机组经济性有显著影响。目前在役运行的超临界机组普遍存在通流面积偏大、通流级数少、调节级单级焓降大、效率低的特点。在机组通流改造中，通过对机组的热力部分进行宏观优化调整，增加通流级数，合理选取调节级喷嘴通流面积，减小调节级焓降，优化喷嘴配汽，综合提升高压缸效率。
结语
在当前发电企业降电价、降成本的形势下，有效提高机组运行可靠性，对改善企业经营状况、提高企业竞争力具有重要意义。建议在后续通流改造实施过程中，不仅要关注机组的经济性，更要关注机组的运行可靠性。通过汽轮机材料的研发、汽轮机结构设计的改进、机组运行方式的优化以及结合状态检修方法，提高机组运行可靠性，延长机组检修周期，降低电厂运行管理成本。
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论文作者:高小明
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/8
标签：通流论文; 汽轮机论文; 机组论文; 低压论文; 高压论文; 中压论文; 结构论文; 《电力设备》2019年第13期论文;