陳根衛(wèi)　徐百成

摘要：文章針對早期引進型300MW機組汽輪機缸體剛度低的問題提出了全新一代的高剛度汽缸改造技術(shù)，通過改造可以有效降低機組煤耗，達到節(jié)能減排的目標，有重要的工程應(yīng)用前景和推廣價值。

關(guān)鍵詞：300MW；汽輪機；雙層內(nèi)缸；一體化內(nèi)缸；漏汽；煤耗

中圖分類號：TK265 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）36-0059-03

1 概述

在國內(nèi)電力工業(yè)格局中，除新投產(chǎn)的600MW、1000MW機組外，在運國產(chǎn)300MW汽輪機組仍為電網(wǎng)主力機組。這些機組主要投產(chǎn)于20世紀80～90年代。由于運行時間過長，大型汽輪機組的經(jīng)濟性已經(jīng)大大低于原設(shè)計水平；同時由于設(shè)計技術(shù)落后，機組的經(jīng)濟性遠遠低于國際先進水平。

目前在役的300MW等級汽輪機經(jīng)濟性較差，同時存在影響機組安全可靠性等問題。雖然各制造廠自20世紀90年代開始陸續(xù)推遲各類改進型或優(yōu)化機型，但個別汽輪機組的熱耗率和設(shè)計值的偏差很大，影響機組供電煤耗15g/kWh以上，嚴重影響了機組的經(jīng)濟性，因此必須進行現(xiàn)代化技術(shù)改造以提高汽輪機的通流效率，降低發(fā)、供電煤耗，消除汽輪機的安全隱患。針對引進型西屋技術(shù)的機組低壓缸缸體設(shè)計不合理導致漏汽量大、抽汽溫度偏高、熱耗較高等問題進行分析，結(jié)合各汽輪機廠家的改造技術(shù)方法，提出一體化高剛度汽缸改造技術(shù)方法。

2 技術(shù)介紹

2.1 調(diào)研情況

早期國產(chǎn)引進型300MW汽輪機組是20世紀80年代初引進美國西屋公司汽輪機制造技術(shù)制造的，從目前各電廠機組運行情況及部分機組試驗結(jié)果來看，由于設(shè)計、制造、安裝、運行與維護等方面的因素，不同程度地暴露出一些問題，影響到機組運行的安全性和經(jīng)濟性。

國產(chǎn)引進型300MW機組和日本三菱公司引進西屋公司技術(shù)、經(jīng)優(yōu)化改進制造的350MW機組屬同類型機組。據(jù)1999、2000年度所公布的各項技術(shù)指標，國內(nèi)進口已投運的日本三菱公司機組，平均負荷率74.7%，非計劃停運409h，等效強迫停運率0.08%，等效可用系數(shù)92.56%，廠用電率3.97%，補水率0.8%，凝汽器真空度95.0%，鍋爐效率92.31%，供電煤耗率320.75g/kWh。與其相比較，國產(chǎn)引進型300MW機紐平均負荷率74.0%，但等效可用系數(shù)低4.12個百分點，補水率高出2.4個百分點，廠用電率高出1.57個百分點，凝汽器真空度低1.55個百分點，鍋爐效率低2.73個百分點，供電煤耗率高出30.48g/kWh。由此可見，現(xiàn)運行的早期國產(chǎn)引進型300MW機組各項經(jīng)濟性指標與同類型進口機組相差甚大，機組經(jīng)濟效益不能得到充分發(fā)揮。

據(jù)調(diào)研，當前國內(nèi)現(xiàn)役的300MW等級機組大約有500多臺，其中早期投運的300MW機組約有400多臺，主要由上汽、哈汽、東汽，其余是為進口機組。國內(nèi)現(xiàn)役的300MW等級機組主要類型如下：（1）上汽生產(chǎn)的引進型153型、155型、156型，截至2006年底共投運123臺；（2）哈汽生產(chǎn)的引進型73系列，截至2006年共投產(chǎn)95臺；（3）東汽生產(chǎn)的D06型、D12型、D19型、D42型、D300型，截至2006年底共投產(chǎn)120臺。

2.2 各廠家改造技術(shù)

2.2.1 哈汽廠改造技術(shù)。典型的哈汽73B型機組型號為N300-16.7/537/537型亞臨界、一次中間再熱、單軸、兩缸兩排汽反動式汽輪機，該機型為引進西屋技術(shù)制造，并在考核機組的基礎(chǔ)上對通流部分做了優(yōu)化設(shè)計，該機型保留了西屋技術(shù)特點。

引進西屋公司機組的低壓模塊普遍存在低壓缸#5、#6抽汽溫度偏離設(shè)計值較高的現(xiàn)象。這主要是由低壓#1內(nèi)缸、低壓隔板持環(huán)水平中分面變形較大引起，由于#1內(nèi)缸、隔板持環(huán)水平中分面張口，導致低壓進汽直接漏入5、6段夾層，使5、6段抽汽溫升高，進而偏離設(shè)計值。哈汽公司針對以上問題，近年提出新一代的低壓內(nèi)缸改造技術(shù)，將原有的#1內(nèi)缸和#2內(nèi)缸合并為一個缸，提高缸體的剛度，減少因變形導致的漏汽。該技術(shù)在西柏坡、井岡山等電廠實施，效果明顯。

2.2.2 上汽廠改造技術(shù)。20世紀80年代初，上海汽輪機廠引進美國西屋公司專利技術(shù)，研制生產(chǎn)了國產(chǎn)引進型和引進優(yōu)化型300MW機組，該機組是亞臨界、中間再熱、單軸雙缸兩排汽凝汽式汽輪機，具有運行效率高、調(diào)峰性能好的特點。自從1986年制造出第一臺引進型300MW機組以來，到1999年年底已經(jīng)有50余臺引進型和引進優(yōu)化型汽輪機投入運行，機組型號為156。

引進優(yōu)化型156機組高中壓缸結(jié)構(gòu)基本保持原西屋技術(shù)，通過不斷改進，K156機型取消了中壓內(nèi)缸結(jié)構(gòu)，對高壓內(nèi)缸、高壓靜葉持環(huán)、高壓平衡活塞環(huán)汽封結(jié)構(gòu)進行了一定的優(yōu)化。低壓缸基本已經(jīng)優(yōu)化成單層低壓內(nèi)缸結(jié)構(gòu)。近年來，針對高壓缸的問題，上汽廠提出了新一代Q156型機組，將原西屋機組中的高壓內(nèi)缸、高壓靜葉持環(huán)、高壓進汽側(cè)平衡活塞汽封三個部件整合為一個整體的高壓內(nèi)缸，以提高缸體的剛度。另外上汽廠早期155機型（C300-16.67/0.8/538/538）基本沿用西屋技術(shù)特點，和哈汽73型機組類似，低壓缸為三層缸結(jié)構(gòu)，內(nèi)缸分為#1、#2內(nèi)缸，高中壓缸采用雙層缸結(jié)構(gòu)，內(nèi)缸設(shè)計有蒸汽冷卻系統(tǒng)。

2.3 一體化高剛度低壓汽缸改造技術(shù)

2.3.1 理論分析。建立汽缸氣密性分析的三維熱彈性接觸有限元模型，進行熱固、流固耦合仿真，對低壓內(nèi)缸剛度強度及其中分面汽密性分析。

分析方法有：用ANSA（模型軟件）對低壓內(nèi)缸、低壓隔板套進行高質(zhì)量的網(wǎng)格劃分；采用CFX（內(nèi)部流動分析的數(shù)值模擬軟件）計算得到對流換熱系數(shù)及溫度場分布；采用ABAQUS（工程模擬的有限元軟件），真實模擬螺栓預(yù)緊力的基礎(chǔ)上，考慮高溫水蒸汽壓力，實現(xiàn)熱邊界對結(jié)構(gòu)分析的熱作用，進行熱固耦合分析。表1為項目分析內(nèi)容表，圖1為分析流程圖。

3 改進技術(shù)研究

經(jīng)過各方面調(diào)研，以解決國產(chǎn)引進型西屋技術(shù)亞臨界機組低壓缸缸體模塊剛度低、漏汽嚴重、缸效率低等問題。本技術(shù)主要研究內(nèi)容包括：（1）深入了解各廠家對早期引進型機組的改造方法及技術(shù)特點；（2）掌握此類機組改造過程及注意事項；（3）對改造的機組進行全面的熱力性能試驗，掌握機組改造前的特性，對改造過程進行全面的技術(shù)監(jiān)督工作；（4）對改造后的機組做考核試驗，驗證改造后機組的性能；（5）提供該項改造技術(shù)的經(jīng)濟性分析，分析說明此類改造對降低機組煤耗有著一定的理論研究價值和工程應(yīng)用前景。

3.1 N330-16.67/538/538機型低壓缸改造項目

國內(nèi)某電廠#7號機組汽輪機組為國產(chǎn)引進型330MW亞臨界汽輪機組，汽輪機由哈爾濱汽輪機廠有限責任公司制造，型號為N330-16.67/538/538。改造前#5抽汽溫度為267.12℃（設(shè)計234.6℃），#6段抽汽溫度為193℃（設(shè)計為137.1℃），5WVO工況下低壓缸效率約85.2%（設(shè)計值90.24%）。

低壓內(nèi)缸由原來的雙層結(jié)構(gòu)改為單層內(nèi)缸結(jié)構(gòu)，低壓內(nèi)缸中分面加密封鍵，分析了中分面裝配接觸載荷的變化規(guī)律，得出了中分面螺栓預(yù)緊力的定值分布，同時改善中分面螺栓的密封性能，減少內(nèi)漏。該工程于2011年10月開工，在參建各方的共同努力下，完成了機組改造目標，2012年2月對機組做了考核鑒定試驗。

通過對機組低壓缸改造，原來#5抽汽溫度由原來的267.12℃降低為233.6℃（設(shè)計234.6℃），#6段抽汽溫度由原來的193℃降低為153.7℃（設(shè)計為137.1℃），5WVO工況下低壓缸效率由原來的約85.2%提高到92.5%（設(shè)計值90.24%），不考慮汽封改造等因素的影響，可降低煤耗約6g/kWh，節(jié)能效果顯著。

3.2 N315-16.7/537/537機型低壓缸改造項目

國內(nèi)某電廠#3號機組汽輪機組是哈爾濱汽輪機廠有限責任公司生產(chǎn)的N315-16.7/537/537型亞臨界、一次中間再熱、雙缸雙排汽、凝汽式機組。改造前#5抽汽溫度為272.35℃，#6段抽汽溫度為190.66℃，額定負荷工況下低壓缸效率為87.10%，比設(shè)計值低2.54%。

設(shè)計新一代低壓內(nèi)缸，將原低壓Ⅰ、Ⅱ內(nèi)缸合并為一個新的低壓內(nèi)缸，設(shè)計并更換低壓正反向1～6級低壓隔板，減少內(nèi)漏。更換并調(diào)整低壓正反向1～7級隔板汽封及葉頂汽封，末級動葉片葉頂增加阻汽片；分析了中分面裝配接觸載荷的變化規(guī)律，得出了中分面螺栓預(yù)緊力的定值分布，同時改善中分面螺栓的密封性能，調(diào)整螺栓的預(yù)緊力及螺栓分布。2012年2月確定了低壓缸通流改造技術(shù)方案，2012年底完成低壓缸通流改造。

通過該項改造，#5段抽汽溫度由原來的272.35℃降低到現(xiàn)在的256.8℃，降低了15.55℃；#6段抽汽溫度由原來的190.66℃降低到現(xiàn)在的168℃，降低了22.66℃，低壓缸效率提高2%～3%，改造效果明顯。

3.3 改造技術(shù)特點

設(shè)計新一代低壓內(nèi)缸和整體高壓內(nèi)缸結(jié)構(gòu)，增強內(nèi)缸剛度，減少缸體變形。改進后整體水平中分面的接觸距離減少。結(jié)合面漏汽可由原來的大面積變形漏汽減低為小面積漏汽，可以解決引進型西屋技術(shù)亞臨界機組抽汽溫度嚴重超標問題。改進后隔板套水平中分面已經(jīng)基本不漏汽。改進后隔板套密封鍵處密封效果提高近400%，此處漏汽量大大減少。

建立了汽缸氣密性三維熱彈性接觸有限元模型，進行了低壓內(nèi)缸剛度、強度及中分面氣密性分析，得出了汽缸變形量變化規(guī)律，為低壓內(nèi)缸一體化優(yōu)化設(shè)計提供了技術(shù)依據(jù)。針對新型一體化低壓內(nèi)缸，分析了中分面裝配接觸載荷的變化規(guī)律，得出了中分面螺栓預(yù)緊力的定值分布，重新調(diào)整螺栓緊力及分布。低壓外缸保持不變，保持原低壓#2內(nèi)缸的支撐方式，在缸體支撐上不用改動。

4 技術(shù)經(jīng)濟性分析

項目最直接的效果主要是提高了機組的經(jīng)濟性，減少低壓缸漏汽量，提高低壓缸效率，降低機組熱耗及煤耗。以300MW機組為例：

通過對機組低壓缸改造，比如上述某電廠#7機組，原來#5抽汽溫度由原來的267.12℃降低為233.6℃（設(shè)計234.6℃），#6段抽汽溫度由原來的193℃降低為153.7℃（設(shè)計為137.1℃），5WVO工況下低壓缸效率由原來的約85.2%提高到92.5%（設(shè)計值90.24%），不考慮汽封改造等因素的影響，預(yù)計降低煤耗6g/kWh，節(jié)能效果顯著。按機組年發(fā)電5500h，年發(fā)電16.5量億度計算，標煤單價845元/噸計算，可以節(jié)約標煤9900噸，節(jié)約費用836.55萬元。項目總投資約2000萬元，投資回收期為2.39年。

5 結(jié)語

引進西屋300MW汽輪機低壓缸采用三層缸結(jié)構(gòu)，低壓內(nèi)缸由#1和#2內(nèi)缸組成，其剛度差，容易引起內(nèi)缸及靜葉持環(huán)變形。借鑒各汽輪機廠家的改造經(jīng)驗，提出一體化高剛度汽缸改造技術(shù)，對于低壓缸，使用新一代的內(nèi)缸改造技術(shù)，將原來低壓內(nèi)缸的#1和#2內(nèi)缸合為一個缸，即將原來的三層缸結(jié)構(gòu)改造為雙層缸結(jié)構(gòu)。通過改造實踐，經(jīng)一體化高剛度汽缸技術(shù)的改造，可以有效提高缸體的剛度，減少汽缸變形，減少漏汽，降低抽汽溫度和提高缸效率，改造效果顯著，達到節(jié)能減排的目標。

參考文獻

[1] 石亦平，周玉蓉.Abaqus有限元分析實例詳解[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[2] 鄧慶松，周世平.300WM火電機組調(diào)試技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2003.

[3] 沈士一，莊賀慶，康松，等.汽輪機原理[M].北京：水利電力出版社，1992.

作者簡介：陳根衛(wèi)（1966-），浙江杭州人，浙江省火電建設(shè)公司高級工程師，研究方向：電廠熱能動力技術(shù)；徐百成（1959-），男，浙江省火電建設(shè)公司高級工程師，研究方向：火電汽輪發(fā)電機技術(shù)。

3 改進技術(shù)研究

經(jīng)過各方面調(diào)研，以解決國產(chǎn)引進型西屋技術(shù)亞臨界機組低壓缸缸體模塊剛度低、漏汽嚴重、缸效率低等問題。本技術(shù)主要研究內(nèi)容包括：（1）深入了解各廠家對早期引進型機組的改造方法及技術(shù)特點；（2）掌握此類機組改造過程及注意事項；（3）對改造的機組進行全面的熱力性能試驗，掌握機組改造前的特性，對改造過程進行全面的技術(shù)監(jiān)督工作；（4）對改造后的機組做考核試驗，驗證改造后機組的性能；（5）提供該項改造技術(shù)的經(jīng)濟性分析，分析說明此類改造對降低機組煤耗有著一定的理論研究價值和工程應(yīng)用前景。

3.1 N330-16.67/538/538機型低壓缸改造項目

國內(nèi)某電廠#7號機組汽輪機組為國產(chǎn)引進型330MW亞臨界汽輪機組，汽輪機由哈爾濱汽輪機廠有限責任公司制造，型號為N330-16.67/538/538。改造前#5抽汽溫度為267.12℃（設(shè)計234.6℃），#6段抽汽溫度為193℃（設(shè)計為137.1℃），5WVO工況下低壓缸效率約85.2%（設(shè)計值90.24%）。

低壓內(nèi)缸由原來的雙層結(jié)構(gòu)改為單層內(nèi)缸結(jié)構(gòu)，低壓內(nèi)缸中分面加密封鍵，分析了中分面裝配接觸載荷的變化規(guī)律，得出了中分面螺栓預(yù)緊力的定值分布，同時改善中分面螺栓的密封性能，減少內(nèi)漏。該工程于2011年10月開工，在參建各方的共同努力下，完成了機組改造目標，2012年2月對機組做了考核鑒定試驗。

通過對機組低壓缸改造，原來#5抽汽溫度由原來的267.12℃降低為233.6℃（設(shè)計234.6℃），#6段抽汽溫度由原來的193℃降低為153.7℃（設(shè)計為137.1℃），5WVO工況下低壓缸效率由原來的約85.2%提高到92.5%（設(shè)計值90.24%），不考慮汽封改造等因素的影響，可降低煤耗約6g/kWh，節(jié)能效果顯著。

3.2 N315-16.7/537/537機型低壓缸改造項目

國內(nèi)某電廠#3號機組汽輪機組是哈爾濱汽輪機廠有限責任公司生產(chǎn)的N315-16.7/537/537型亞臨界、一次中間再熱、雙缸雙排汽、凝汽式機組。改造前#5抽汽溫度為272.35℃，#6段抽汽溫度為190.66℃，額定負荷工況下低壓缸效率為87.10%，比設(shè)計值低2.54%。

設(shè)計新一代低壓內(nèi)缸，將原低壓Ⅰ、Ⅱ內(nèi)缸合并為一個新的低壓內(nèi)缸，設(shè)計并更換低壓正反向1～6級低壓隔板，減少內(nèi)漏。更換并調(diào)整低壓正反向1～7級隔板汽封及葉頂汽封，末級動葉片葉頂增加阻汽片；分析了中分面裝配接觸載荷的變化規(guī)律，得出了中分面螺栓預(yù)緊力的定值分布，同時改善中分面螺栓的密封性能，調(diào)整螺栓的預(yù)緊力及螺栓分布。2012年2月確定了低壓缸通流改造技術(shù)方案，2012年底完成低壓缸通流改造。

通過該項改造，#5段抽汽溫度由原來的272.35℃降低到現(xiàn)在的256.8℃，降低了15.55℃；#6段抽汽溫度由原來的190.66℃降低到現(xiàn)在的168℃，降低了22.66℃，低壓缸效率提高2%～3%，改造效果明顯。

3.3 改造技術(shù)特點

設(shè)計新一代低壓內(nèi)缸和整體高壓內(nèi)缸結(jié)構(gòu)，增強內(nèi)缸剛度，減少缸體變形。改進后整體水平中分面的接觸距離減少。結(jié)合面漏汽可由原來的大面積變形漏汽減低為小面積漏汽，可以解決引進型西屋技術(shù)亞臨界機組抽汽溫度嚴重超標問題。改進后隔板套水平中分面已經(jīng)基本不漏汽。改進后隔板套密封鍵處密封效果提高近400%，此處漏汽量大大減少。

建立了汽缸氣密性三維熱彈性接觸有限元模型，進行了低壓內(nèi)缸剛度、強度及中分面氣密性分析，得出了汽缸變形量變化規(guī)律，為低壓內(nèi)缸一體化優(yōu)化設(shè)計提供了技術(shù)依據(jù)。針對新型一體化低壓內(nèi)缸，分析了中分面裝配接觸載荷的變化規(guī)律，得出了中分面螺栓預(yù)緊力的定值分布，重新調(diào)整螺栓緊力及分布。低壓外缸保持不變，保持原低壓#2內(nèi)缸的支撐方式，在缸體支撐上不用改動。

4 技術(shù)經(jīng)濟性分析

項目最直接的效果主要是提高了機組的經(jīng)濟性，減少低壓缸漏汽量，提高低壓缸效率，降低機組熱耗及煤耗。以300MW機組為例：

通過對機組低壓缸改造，比如上述某電廠#7機組，原來#5抽汽溫度由原來的267.12℃降低為233.6℃（設(shè)計234.6℃），#6段抽汽溫度由原來的193℃降低為153.7℃（設(shè)計為137.1℃），5WVO工況下低壓缸效率由原來的約85.2%提高到92.5%（設(shè)計值90.24%），不考慮汽封改造等因素的影響，預(yù)計降低煤耗6g/kWh，節(jié)能效果顯著。按機組年發(fā)電5500h，年發(fā)電16.5量億度計算，標煤單價845元/噸計算，可以節(jié)約標煤9900噸，節(jié)約費用836.55萬元。項目總投資約2000萬元，投資回收期為2.39年。

5 結(jié)語

引進西屋300MW汽輪機低壓缸采用三層缸結(jié)構(gòu)，低壓內(nèi)缸由#1和#2內(nèi)缸組成，其剛度差，容易引起內(nèi)缸及靜葉持環(huán)變形。借鑒各汽輪機廠家的改造經(jīng)驗，提出一體化高剛度汽缸改造技術(shù)，對于低壓缸，使用新一代的內(nèi)缸改造技術(shù)，將原來低壓內(nèi)缸的#1和#2內(nèi)缸合為一個缸，即將原來的三層缸結(jié)構(gòu)改造為雙層缸結(jié)構(gòu)。通過改造實踐，經(jīng)一體化高剛度汽缸技術(shù)的改造，可以有效提高缸體的剛度，減少汽缸變形，減少漏汽，降低抽汽溫度和提高缸效率，改造效果顯著，達到節(jié)能減排的目標。

參考文獻

[1] 石亦平，周玉蓉.Abaqus有限元分析實例詳解[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[2] 鄧慶松，周世平.300WM火電機組調(diào)試技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2003.

[3] 沈士一，莊賀慶，康松，等.汽輪機原理[M].北京：水利電力出版社，1992.

作者簡介：陳根衛(wèi)（1966-），浙江杭州人，浙江省火電建設(shè)公司高級工程師，研究方向：電廠熱能動力技術(shù)；徐百成（1959-），男，浙江省火電建設(shè)公司高級工程師，研究方向：火電汽輪發(fā)電機技術(shù)。

3 改進技術(shù)研究

經(jīng)過各方面調(diào)研，以解決國產(chǎn)引進型西屋技術(shù)亞臨界機組低壓缸缸體模塊剛度低、漏汽嚴重、缸效率低等問題。本技術(shù)主要研究內(nèi)容包括：（1）深入了解各廠家對早期引進型機組的改造方法及技術(shù)特點；（2）掌握此類機組改造過程及注意事項；（3）對改造的機組進行全面的熱力性能試驗，掌握機組改造前的特性，對改造過程進行全面的技術(shù)監(jiān)督工作；（4）對改造后的機組做考核試驗，驗證改造后機組的性能；（5）提供該項改造技術(shù)的經(jīng)濟性分析，分析說明此類改造對降低機組煤耗有著一定的理論研究價值和工程應(yīng)用前景。

3.1 N330-16.67/538/538機型低壓缸改造項目

國內(nèi)某電廠#7號機組汽輪機組為國產(chǎn)引進型330MW亞臨界汽輪機組，汽輪機由哈爾濱汽輪機廠有限責任公司制造，型號為N330-16.67/538/538。改造前#5抽汽溫度為267.12℃（設(shè)計234.6℃），#6段抽汽溫度為193℃（設(shè)計為137.1℃），5WVO工況下低壓缸效率約85.2%（設(shè)計值90.24%）。

低壓內(nèi)缸由原來的雙層結(jié)構(gòu)改為單層內(nèi)缸結(jié)構(gòu)，低壓內(nèi)缸中分面加密封鍵，分析了中分面裝配接觸載荷的變化規(guī)律，得出了中分面螺栓預(yù)緊力的定值分布，同時改善中分面螺栓的密封性能，減少內(nèi)漏。該工程于2011年10月開工，在參建各方的共同努力下，完成了機組改造目標，2012年2月對機組做了考核鑒定試驗。

通過對機組低壓缸改造，原來#5抽汽溫度由原來的267.12℃降低為233.6℃（設(shè)計234.6℃），#6段抽汽溫度由原來的193℃降低為153.7℃（設(shè)計為137.1℃），5WVO工況下低壓缸效率由原來的約85.2%提高到92.5%（設(shè)計值90.24%），不考慮汽封改造等因素的影響，可降低煤耗約6g/kWh，節(jié)能效果顯著。

3.2 N315-16.7/537/537機型低壓缸改造項目

國內(nèi)某電廠#3號機組汽輪機組是哈爾濱汽輪機廠有限責任公司生產(chǎn)的N315-16.7/537/537型亞臨界、一次中間再熱、雙缸雙排汽、凝汽式機組。改造前#5抽汽溫度為272.35℃，#6段抽汽溫度為190.66℃，額定負荷工況下低壓缸效率為87.10%，比設(shè)計值低2.54%。

設(shè)計新一代低壓內(nèi)缸，將原低壓Ⅰ、Ⅱ內(nèi)缸合并為一個新的低壓內(nèi)缸，設(shè)計并更換低壓正反向1～6級低壓隔板，減少內(nèi)漏。更換并調(diào)整低壓正反向1～7級隔板汽封及葉頂汽封，末級動葉片葉頂增加阻汽片；分析了中分面裝配接觸載荷的變化規(guī)律，得出了中分面螺栓預(yù)緊力的定值分布，同時改善中分面螺栓的密封性能，調(diào)整螺栓的預(yù)緊力及螺栓分布。2012年2月確定了低壓缸通流改造技術(shù)方案，2012年底完成低壓缸通流改造。

通過該項改造，#5段抽汽溫度由原來的272.35℃降低到現(xiàn)在的256.8℃，降低了15.55℃；#6段抽汽溫度由原來的190.66℃降低到現(xiàn)在的168℃，降低了22.66℃，低壓缸效率提高2%～3%，改造效果明顯。

3.3 改造技術(shù)特點

設(shè)計新一代低壓內(nèi)缸和整體高壓內(nèi)缸結(jié)構(gòu)，增強內(nèi)缸剛度，減少缸體變形。改進后整體水平中分面的接觸距離減少。結(jié)合面漏汽可由原來的大面積變形漏汽減低為小面積漏汽，可以解決引進型西屋技術(shù)亞臨界機組抽汽溫度嚴重超標問題。改進后隔板套水平中分面已經(jīng)基本不漏汽。改進后隔板套密封鍵處密封效果提高近400%，此處漏汽量大大減少。

建立了汽缸氣密性三維熱彈性接觸有限元模型，進行了低壓內(nèi)缸剛度、強度及中分面氣密性分析，得出了汽缸變形量變化規(guī)律，為低壓內(nèi)缸一體化優(yōu)化設(shè)計提供了技術(shù)依據(jù)。針對新型一體化低壓內(nèi)缸，分析了中分面裝配接觸載荷的變化規(guī)律，得出了中分面螺栓預(yù)緊力的定值分布，重新調(diào)整螺栓緊力及分布。低壓外缸保持不變，保持原低壓#2內(nèi)缸的支撐方式，在缸體支撐上不用改動。

4 技術(shù)經(jīng)濟性分析

項目最直接的效果主要是提高了機組的經(jīng)濟性，減少低壓缸漏汽量，提高低壓缸效率，降低機組熱耗及煤耗。以300MW機組為例：

通過對機組低壓缸改造，比如上述某電廠#7機組，原來#5抽汽溫度由原來的267.12℃降低為233.6℃（設(shè)計234.6℃），#6段抽汽溫度由原來的193℃降低為153.7℃（設(shè)計為137.1℃），5WVO工況下低壓缸效率由原來的約85.2%提高到92.5%（設(shè)計值90.24%），不考慮汽封改造等因素的影響，預(yù)計降低煤耗6g/kWh，節(jié)能效果顯著。按機組年發(fā)電5500h，年發(fā)電16.5量億度計算，標煤單價845元/噸計算，可以節(jié)約標煤9900噸，節(jié)約費用836.55萬元。項目總投資約2000萬元，投資回收期為2.39年。

5 結(jié)語

引進西屋300MW汽輪機低壓缸采用三層缸結(jié)構(gòu)，低壓內(nèi)缸由#1和#2內(nèi)缸組成，其剛度差，容易引起內(nèi)缸及靜葉持環(huán)變形。借鑒各汽輪機廠家的改造經(jīng)驗，提出一體化高剛度汽缸改造技術(shù)，對于低壓缸，使用新一代的內(nèi)缸改造技術(shù)，將原來低壓內(nèi)缸的#1和#2內(nèi)缸合為一個缸，即將原來的三層缸結(jié)構(gòu)改造為雙層缸結(jié)構(gòu)。通過改造實踐，經(jīng)一體化高剛度汽缸技術(shù)的改造，可以有效提高缸體的剛度，減少汽缸變形，減少漏汽，降低抽汽溫度和提高缸效率，改造效果顯著，達到節(jié)能減排的目標。

參考文獻

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[2] 鄧慶松，周世平.300WM火電機組調(diào)試技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2003.

[3] 沈士一，莊賀慶，康松，等.汽輪機原理[M].北京：水利電力出版社，1992.

作者簡介：陳根衛(wèi)（1966-），浙江杭州人，浙江省火電建設(shè)公司高級工程師，研究方向：電廠熱能動力技術(shù)；徐百成（1959-），男，浙江省火電建設(shè)公司高級工程師，研究方向：火電汽輪發(fā)電機技術(shù)。