王　斌

摘要：文章結(jié)合實際案例，分析了電廠汽輪機機組存在的問題，并針對性地提出了節(jié)能改造方案并予以實施，實踐證明節(jié)能改造效果良好，各項指標符合規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞：電廠；汽輪機；節(jié)能技術(shù)；節(jié)能改造

中圖分類號：TK223

文獻標識碼：A

文章編號：1009-2374(2009)14-0059-02

某電廠3號汽輪機由上海重型電機廠生產(chǎn)，型號為N100～90/535。機組于1985年10月投產(chǎn)由于機組設(shè)計技術(shù)落后及設(shè)備老化，致使機組經(jīng)濟性、可靠性較差。該機組設(shè)計熱耗率9254.1kJ/(kW·h)，而實際熱耗率已達9658.1kJ/(kW·h)。對此，采用北京重型電機廠的成熟改造技術(shù)對3號汽輪機進行改造，2005年11月26日改造竣工。機組投運后進行了改造后性能鑒定試驗，試驗參照《汽輪機性能試驗規(guī)程1996》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

一、改造前的經(jīng)濟性分析和機組存在的問題

在100Mw負荷下的汽輪機組內(nèi)效率設(shè)計值為86.1％，試驗值為81.2％，經(jīng)分析認為通流部分效率低的主要原因是：

1.通流子午面不光滑，加工粗糙，通流損失加大；

2.葉片型線是前蘇聯(lián)20世紀四五十年代的老型線，空氣動力學(xué)性能差，葉型損失較大；

3.級間焓降分配欠合理，級效率低；

4.動葉上下密封不好，間隙過大，造成級的漏汽流量增大；

5.部分級動葉頂部無圍帶或有拉筋，增加了蒸汽泄漏損失和流動損失。

二、改造目標

1.全部動靜葉片采用全三維設(shè)計技術(shù)進行流道優(yōu)化分析，采用數(shù)控工藝和設(shè)備進行加工，保證葉片的型線和氣動性能符合設(shè)計要求，以提高機組出力和效率。

2.取消高壓汽缸法蘭螺栓加熱裝置，采用加厚窄法蘭，既簡化結(jié)構(gòu)，又使機組起動時操作方便，充分適應(yīng)調(diào)峰運行。前軸承座定中心凸肩由固定式改為可調(diào)整式結(jié)構(gòu)。

3.高壓導(dǎo)汽管以及各抽汽口的位置基本不變，原來的回熱系統(tǒng)不變。

4.前軸承箱、軸承座安裝位置以及汽缸與前后軸承座的聯(lián)接方式不變。

5.機組的原有基礎(chǔ)不動，制造廠提供改造后的動靜負荷分配圖。

6.改造后的機組額定功率110MW，最大連續(xù)功率113MW。

三、改造方案及其實施

(一)高壓缸通流部分

1.轉(zhuǎn)子由1個單列調(diào)節(jié)級和15個壓力級(原設(shè)計為1個雙列調(diào)節(jié)級和14個壓力級)組成。改造后設(shè)計工況效率達到70％以上。動、靜葉型采用新型高效葉型，光滑子午通道。第2級至13級為等根徑，抬高根徑至d 1000ram，第14級至第16級的動葉根徑分別為d 1040mm、d 1080mm和d 1150mm。所有動葉片均采用整體圍帶，提高了葉片的動強度。

為了適當放寬機組起動過程中對差脹的要求，并能適應(yīng)快速起動，增大高壓隔板汽封軸向間隙值：第1級至第11級由原(1.0～1.5)mm放大到(2.0～2.5)mm；第12級至第19級由原(2.0～4.1)mn放大到(2.5～5.0)ram。

2.采用焊接隔板，隔板靜葉取消了原有的加強筋，全部采用寬、窄葉片組合的分流葉柵結(jié)構(gòu)。為了使整個流道光順，末3級隔板頂部采用斜通道。

3.高壓軸封和部分隔板汽封由彈簧片汽封改為自調(diào)整汽封(布萊登汽封)，其可有效地避免大軸與汽封碰磨，保證機組安全起停；減少檢修工作量，節(jié)省檢修費用；能維持較小的汽封徑向間隙減少漏汽，達到長期保持機組正常運行時的安全性和經(jīng)濟性。高、低壓缸共51道汽封改為自調(diào)整汽封。為了適應(yīng)快速起動需要，汽封軸向間隙全部增大(1.0～1.5)mm。低壓缸軸封、隔板汽封間隙不變。改造后的各汽封間隙值參照制造廠要求值進行控制，見表1：

(二)低壓缸通流部分

采用200MW機組的低壓缸優(yōu)化改造方案，全部采用焊接鋼隔板，并提高根徑；低壓轉(zhuǎn)子前4級動葉片均沒有拉筋，全部采用整體圍帶；葉頂各加裝4道迷宮式汽封片，以減少動葉頂部的漏汽損失。末級動葉采用高強度的動葉材料，提高疲勞強度和耐水蝕性能。

(三)更換部件

1.高壓缸，高壓噴嘴組；

2.高壓轉(zhuǎn)子(整鍛轉(zhuǎn)子)和葉片、低壓轉(zhuǎn)子及其葉輪和葉片；

3.高壓前軸封套及前軸封，高壓后軸封套及后軸封和高壓隔板汽封(全部采用自調(diào)整汽封)，低壓缸前后軸封套及前后軸封，低壓隔板汽封(采用自調(diào)整汽封)；

4.高壓隔板套及高壓隔板、低壓隔板；

5.高壓缸滑銷系統(tǒng)各銷子。

(四)軸承

3號機組在以往運行中存在油膜振蕩。1號～49軸承運行中曾磨損過，大修中對其部分軸承進行過處理，但未能從根本上解決問題。本次改造，將1號～4號軸承由三油楔軸承更換為橢圓軸承。運行結(jié)果表明，該機組油膜振蕩基本消除，而且未增加潤滑油系統(tǒng)的負擔，穩(wěn)定性明顯改善，至今運行情況良好。

(五)調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造

該機組原有調(diào)節(jié)系統(tǒng)為機械液壓式，工作介質(zhì)為透平油，采用凸輪配汽執(zhí)行機構(gòu)的噴嘴調(diào)節(jié)方式對汽輪機進行轉(zhuǎn)速控制和負荷調(diào)節(jié)。改造后采用DEH(數(shù)字電液調(diào)節(jié))系統(tǒng)，可進行轉(zhuǎn)速控制、負荷控制、主蒸汽壓力調(diào)節(jié)、機爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(CCS)、數(shù)據(jù)采集、運行參數(shù)的顯示報警和制表記錄、超速保護(瞬間甩負荷快控(CVI)、超速控制(OPC)、(超速試驗)。改造完成后，機組的控制及自動化水平得以很大地提高，系統(tǒng)的運行租維護十分方便。

四、改后熱力性能試驗及改造效果

3號機組熱力性能試驗結(jié)果見表2：

1.汽輪機沖轉(zhuǎn)至臨界轉(zhuǎn)速為2060r/min時軸承最大振動為0.045mm。轉(zhuǎn)速至3000r/min帶負荷時，1號～4號軸承振動分別為0.009mm、0.013mm、0.0021mm、0.0022mm?？蓭ь~定負荷110MW長期運行。1號～3號軸瓦及推力瓦油溫正常，軸向位移、總膨脹、脹差均正常。

2.汽封改造后，高，低壓缸各軸封的漏汽量有了顯著減少。也減少了汽缸內(nèi)蒸汽的內(nèi)漏損失。

3.3號汽輪機改造后，運行性能比原來有很大提高，起動速度大大加快。取消汽缸加熱裝置后，操作較簡便。

4.改進后，機組在(90～110)MW間改變負荷能夠穩(wěn)定運行，無負荷波動和飄移現(xiàn)象。

5.為全面提高機組的可靠性、經(jīng)濟性和自動化控制水平，對3號汽輪機組進行通流部分改造的同時，合理進行了調(diào)節(jié)系統(tǒng)電調(diào)改造和控制系統(tǒng)改造。改造后機組整體性能有了大幅度提高。

6.汽輪機內(nèi)效率達到了90.29/5，熱耗率降低了453.6kJ/(kW·h)。改造后機組在原額定進汽量不變的情況下，出力增加10MW。見表3：

7.汽耗率由改造前的日平均約3.70kg/(kW·h)下降到改造后的日平均約3.55kg/(kW·h)，降低約4％。

8.3號汽輪機改造后機組煤耗率降低10g/(kW.h)。按年發(fā)電6500h計算，年節(jié)約標準煤7150t，可節(jié)約發(fā)電成本114.4萬元。

五、結(jié)語

1.自調(diào)整汽封在3號汽輪機組上投用3年多來運行情況良好，在2002年8月機組改造后的第1次大修時，揭缸檢查發(fā)現(xiàn)所有隔板汽封及汽缸軸封完好無損，僅發(fā)現(xiàn)高壓隔板有一只彈簧斷裂，進行了更換，至今運行情況良好，提高了經(jīng)濟性和安全性，也為檢修帶來方便。建議1號、2號、49汽輪機組各道汽封今后改造也采用自調(diào)整汽封。

2.針對1號、2號汽輪機組振動較大，可更換原有軸承，即原三油楔軸承磨損需更換時，采用橢圓軸承。以保證機組正常運行和提高機組設(shè)備的安全可靠性。