羅毅利

（華電能源牡丹江第二發(fā)電廠，黑龍江 牡丹江 157015）

華電能源股份有限公司牡丹江第二發(fā)電廠（以下簡稱牡二廠）#7機是哈爾濱汽輪機廠制造的N210-130/535/535-Ⅰ型汽輪機。采用一次中間再熱、單軸、三缸、兩排汽、凝汽式設(shè)置。配套的凝汽器為哈爾濱汽輪機制造廠生產(chǎn)的N-10000型、表面式、雙流程凝汽器。凝汽器共有12 380根HSn70-1A銅管，1 252根B30銅管。凝汽器冷卻水系統(tǒng)采用循環(huán)冷卻方式，補水取自牡丹江。

牡二廠#7汽輪機于1997年投產(chǎn)，其性能落后于當代汽輪機的水平，運行過程中實際熱耗率為8 850.22 kJ/kW·h（設(shè)計值8 392.4 kJ/kW·h），大于設(shè)計值 457.82 kJ/kW·h，機組熱效率僅為40.67%（設(shè)計值為42.89%）。這些數(shù)值都表明，該機組運行中已達不到設(shè)計參數(shù)，不能滿足經(jīng)濟運行的要求。

1 改造方法

1.1 汽輪機本體部分

1.1.1 靜葉柵

（1）葉片表面最大氣動負荷由葉柵流道的前部改造成葉片表面最大氣動負荷在葉柵流道的后部，反動度增大，做功能力增強。

（2）葉片吸力面、壓力面均由高階連續(xù)光滑曲線構(gòu)成（原設(shè)計呈現(xiàn)出明顯的階梯狀），流動阻力損失小、效率高。

（3）葉型在來流方向由-200～+200范圍變化時，能保持葉柵低損失特性，增大到-300～+300的變化范圍（見圖1），葉片前緣小圓半徑更小且具有更好的流線形狀，在來流方向（攻角）大范圍變化時仍保持葉柵低損失特性，這就使得新設(shè)計的通流部分在負荷變化范圍很大時仍有較高的效率，這對機組參加調(diào)峰運行非常有利。

圖1 新（左）老（右）葉型比較

（4）增大葉型最大厚度，增強了葉片剛性。

（5）靜葉柵型式為彎扭聯(lián)合全三維成型靜葉柵（原設(shè)計靜葉柵采用直（扭）葉柵），如圖2是適用于高、中壓缸的兩端彎曲加扭轉(zhuǎn)的葉片，如圖3是適用于低壓缸末級的根部彎曲、頂部不彎曲（或少許彎曲）、變截面扭轉(zhuǎn)葉片，彎扭葉柵總損失比傳統(tǒng)直（扭）葉柵下降1／4甚至更多。

（6）調(diào)節(jié)級子午面靜葉柵較改造前更為收縮，葉高更短（見圖4），減少了二次流損失，而二次流損失占葉柵總損失比例很大，因此，使用子午面收縮的收益相當可觀，可大大提高高壓缸效率。

圖2 高、中壓缸靜葉柵 圖3 低壓缸靜葉柵

圖4 子午面收縮靜葉柵示意圖

（7）20～32級隔板由鑄鐵隔板，改造成焊接隔板，可靠性更高。

1.1.2 動葉片

（1）高壓缸動葉采用全三維技術(shù)可使級效率提高0.5%～1%。原設(shè)計進汽角約為18°～20°左右，正攻角較大，葉片損失大，葉型喉部以后背弧設(shè)計的過直，影響了機組的做功能力。

（2）末級動葉片長度增加到730 mm（原設(shè)計末級動葉片長度為710 mm），由于采用全三維技術(shù)，大幅度地減少徑向和端部二次流損失,可使級效率比原動葉片提高約5.6%，使末級根部反動度更高，利于變工況運行,提高了低負荷運行能力和安全性，改善了機組調(diào)峰性能，同時可以降低導(dǎo)葉汽封的漏汽損失。

（3）動葉采用自帶圍帶整圈連接，動葉頂部圍帶則與葉片成為一個整體，通過預(yù)扭裝配使動葉片形成整圈連接。這種結(jié)構(gòu)的動葉片振動應(yīng)力小，不存在鉚接造成的應(yīng)力集中（原動葉片頂部的圍帶是采用鉚接方式，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，而且影響振動特性），運行十分安全可靠。

（4）運用全三維技術(shù)及3～5軸數(shù)控機床的應(yīng)用，提高葉片實物質(zhì)量和精度，通流子午面更光滑（原通流子午面呈現(xiàn)明顯的階梯狀），流動效率更高。

（5）自帶圍帶動葉片的頂部外圓布置多個汽封齒（原葉片頂部圍帶汽封有兩個齒），減少了漏汽損失。

（6）動葉片采用自帶圍帶整圈聯(lián)接，動葉片具有優(yōu)良的抗振動性能，減少用于調(diào)頻的拉筋，從而消除了拉筋造成的繞流阻力和損失。通常取消一條拉筋可使級效率提高l%。

（7）根部汽封改造成徑向汽封（原動葉根部汽封為軸向汽封，易造成動、靜碰磨），減小了漏汽量，有利于機組的快速啟停和調(diào)峰，見圖5。

圖5 改造前后汽封結(jié)構(gòu)示意圖

（8）對末級動葉進汽側(cè)頂部鑲焊司太立合金片，次末級動葉進汽側(cè)頂部電火花強化處理。

1.2 抽汽供熱部分

在中、低壓導(dǎo)管處打孔抽汽供熱，設(shè)計額定采暖抽汽量按350 t/h，功率為167MW。機組抽汽壓力變化范圍0.23～0.289 MPa。純凝設(shè)計工況的背壓5.4 kPa，夏季純凝工況的背壓11.8 kPa及抽汽工況下的背壓5.4 kPa。打孔抽汽供熱能增加供熱350萬m2，從而提高了機組熱負荷的調(diào)整能力和機組的熱經(jīng)濟性。

在中、低壓缸上端更換新的連通管兩根，在每根連通管（高壓側(cè)）下部安裝一個波形補償器。在兩連通管之間設(shè)有連接短管。每根連通管上各安裝一個φ1 200的碟閥。在蝶閥前、中壓末級后的連通管上加裝供熱抽汽管道。抽汽管上安裝一個EP1200/1.6-150型膨脹節(jié)。為防止甩負荷時抽汽管道中蒸汽倒灌引起超速事故，在抽汽管道上串聯(lián)一個φ1 200的碟閥、1臺φ 1 200逆止閥及一個電動閘閥。在抽汽管上安裝了兩個安全閥，有連通管流量30%卸載能力。打孔抽汽系統(tǒng)蝶閥為液壓控制碟閥，配套安裝驅(qū)動碟閥開啟的油動機。

監(jiān)測系統(tǒng)有6個溫度監(jiān)測點、1個壓力監(jiān)測點，其中，導(dǎo)管上部左右兩側(cè)各有一個雙支鎧裝鉑墊電阻測點，抽汽管路有一個鉑熱電阻和一個雙金屬溫度計監(jiān)測點，抽汽管上還安裝一個就地壓力表。

1.3 凝汽器部分

結(jié)合#7機通流改造及根據(jù)循環(huán)水污染物情況，凝汽器采用西門子引進技術(shù)對管束重新排列，對凝汽器實行優(yōu)化設(shè)計，以取得比原管束更高的傳熱性能，達到提高機組熱經(jīng)濟性的目的。

（1）更換管板及中間隔板，管板采用復(fù)合鋼板，同時改變原來的布管方式，采用先進的西門子BD模塊方式進行布管。

（2）牡丹江江水氯最高離子含量在20 mg/L左右，遠遠低于TP304管使用標準（離子含量≤400 mg/L），不銹鋼管可選用TP304管。TP304不銹鋼管其優(yōu)點是耐沖蝕磨損、抗氧化好，不易結(jié)垢、抗振性好、換熱系數(shù)高，使用壽命是銅管的兩倍以上，并且價格比銅合金管低廉，安全穩(wěn)定。

（3）不銹鋼管直接與管板進行脹接并進行焊接。

（4）不銹鋼管的清洗仍然采用膠球進行，但直徑應(yīng)作相應(yīng)改變。

（5）凝汽器銅管更換為不銹鋼管，換熱面積的增加，管板及中間隔板的改變，擋汽板及導(dǎo)汽板的增加這一系列的改變后自重會發(fā)生變化。本次改造凝汽器重量相差不到20 t，不需要對彈簧底座進行調(diào)整。

2 結(jié)論

2.1 汽輪機性能試驗結(jié)果

2.1.1 機組的熱耗率

汽輪機在保證工況下經(jīng)一、二類修正后的熱耗率為8 271.0kJ/（kW·h），比保證值 8 181.3 kJ/（kW·h）高 89.7 kJ/（kW·h），高于保證值1.1%。

2.1.2 機組的出力

汽輪機在能力工況下全部修正后的機組電功率為216 185.2 kW，修正后的主蒸汽流量為662.707 t/h。當主蒸汽流量達到674.401 t/h時，機組出力可以達到220 000 kW，機組額定出力達到了保證值。

2.2 凝汽器性能試驗結(jié)果

（1）凝汽器改造前，在200MW工況下的試驗結(jié)果修正到設(shè)計條件（冷卻水量19 726.2 m3/h、進水溫度20℃和清潔系數(shù)0.90）下，凝汽器壓力為5.78 kPa，小于凝汽器設(shè)計壓力；改造后，試驗結(jié)果修正到設(shè)計條件（冷卻水量19 726.2 m3/h、進水溫度20℃和清潔系數(shù)0.874）下，凝汽器壓力為5.35 kPa，小于凝汽器設(shè)計壓力。改造后凝汽器壓力相比改造前降低0.431 kPa。

（3）凝汽器改造前，在200MW工況下，其端差為3.61℃；改造后在200MW工況下，其端差為2.88℃。改造后凝汽器端差相比改造前降低0.731℃。

通過在2008年#7機組大修中，主機通流部分改造、導(dǎo)管打孔抽汽及凝汽器優(yōu)化等項目的實施。機組額定出力由200MW增至220 MW，增強了機組的調(diào)峰能力。汽輪機改造部分年可利用小時數(shù)不低于7 000 h，壽命不低于30年。由于改造設(shè)計采用了提高葉片強度的設(shè)計方法、大剛度寬葉片等措施，機組的安全性能大大提高；同時，打孔抽汽供熱可增加供熱面積350萬m2，可大大提高電廠供熱的可靠性、機組熱負荷的調(diào)整能力，從而提高機組的熱經(jīng)濟性；凝汽器更換不銹鋼管后，消除了凝汽器銅管漏泄缺陷。由于，采用先進的BD模塊式排管技術(shù)，可有效提高凝汽器換熱效果、提高機組運行真空度。不銹鋼管的抗沖擊耐腐蝕結(jié)垢性，可有效降低膠球沖洗時間，并提高換熱管的使用壽命，保證了#7機凝汽器安全、經(jīng)濟穩(wěn)定運行。