王麗娜
摘要:利用各種算法編制機組的熱力性能計算程序,計算并比較汽輪機熱耗率、汽輪機缸效率以及機組煤耗率等主要性能指標。通過采用新型高中壓整體內(nèi)缸、多級小焓降葉型、裝配式噴嘴組及隔板、新型專利汽封配合“小間隙啟動方式”、新型360°蝸殼進汽式鑄造低壓內(nèi)缸以及新型聯(lián)通管等措施對機組進行全面通流改造。機組改造后效率得到了顯著提高,同時降低煤耗,具有很好的推廣價值。
關鍵詞:改造;整體內(nèi)缸;小焓降葉型;專利汽封;小間隙啟動;蝸殼;效率;煤耗
0 ?引言
汽輪機發(fā)電已經(jīng)歷了一百多年的發(fā)展歷史。目前世界上80%以上的電能由火電和核電汽輪機組提供,在各種發(fā)電設備中占主導地位。盡管蒸汽、燃氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置的發(fā)展有上升的趨勢,但由于其中約1/3功率仍需由汽輪機承擔,故上述比例不會有明顯的變化。電力產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,導致電力工業(yè)和電網(wǎng)容量的快速增長,高參數(shù)大容量的趨勢日趨明顯,需要計算大量的一系列熱力學指標。常用的診斷方法是熱偏差法,也是最早的針對小指標的診斷方法,先把系統(tǒng)性能指標分成多組小指標,再對各個指標的差異進行分析。計算這些參數(shù)偏離基準值時引起的偏差。從熱力學定律角度出發(fā)多應用等效焓降分析方法,該方法分析機組回熱系統(tǒng)參數(shù)及凝汽器參數(shù)的耗差。取消原機組中的高壓內(nèi)缸、噴嘴室、高壓隔板套、中壓隔熱罩等結(jié)構(gòu),改換為新型高中壓內(nèi)缸結(jié)構(gòu)。
熱偏差方法計算清晰,讓人一目了然,能夠作為工作人員的操作手冊,調(diào)理機組的運行模式。依照熱力定律對系統(tǒng)進行定量分析。包含熱力學利益定律,主要應用有熱平衡法、等效焓降法和循環(huán)函數(shù)法等,以熱力學第二定律為基礎的方法,如熵方法發(fā)展迅速。也可以應用計算機矩陣方法進行分析。
①熱平衡法。
是以熱力第一定律為基礎,計算出數(shù)量轉(zhuǎn)換和利用的情況引起的能量變化,計算熱耗率和煤耗率,求出熱力性能指標,同時計算出系統(tǒng)的熱效率。這種方法是其他各種方法的基礎。利用加熱器水和熱量的平衡原理,列出方程,計算出蒸汽流量、給水流量等參數(shù)。由于國家節(jié)能減排政策的要求,要求分析計算的精度很高,因此在對定量計算精度要求高的時候,還是要采取熱平衡法。
②等效焓降法。
等效焓降法是一種完整的熱力計算理論,對熱力系統(tǒng)進行定量分析。結(jié)合熱力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和各項參數(shù)的特征,參照熱功轉(zhuǎn)換原理,計算出抽汽等效焓降法和效率,來檢測熱功能轉(zhuǎn)換及能量利用程度。通常應用于熱力系統(tǒng)的整體計算,也做局部定量分析。
③循環(huán)函數(shù)法。
這是我國創(chuàng)立的一種算法,將復雜的熱力系統(tǒng)分為主循環(huán)和輔助循環(huán),用定性分析和循環(huán)公式定量計算循環(huán)的經(jīng)濟性,再綜合系統(tǒng)指標。這種方式簡化了電廠熱力系統(tǒng)計算,也能進行局部分析。不足之處就是概念多,公式復雜,工程人員掌握理解需要難度。
④矩陣分析法。
這種算法的特點就是可以批量運算,一次運算量幾十個,大幅度提高運算效率,特別適合于當今計算機時代。也可以把熱力系統(tǒng)計算方法和矩陣分析法結(jié)合起來,形成新的方法。
1 ?改造擬采用的先進技術(shù)
1.1 新型高中壓整體內(nèi)缸
詳細分析并優(yōu)化葉片分別在動、靜截面葉型的流動性,由于新葉型具有良好的攻角適應性,葉型設計可以改變負荷工況運行條件,從而降低熱消耗。
1.2 裝配式噴嘴組及隔板
采用銑制裝配式噴嘴組,參照動葉片的設計原理來裝配靜葉片,方便拆裝,提高檢修效率高。改造時靜葉采用動葉片設計理念,無焊接部分,避免了由于熱處理帶來的葉片變形,除低壓末級和次末級隔板外,能夠保持相互連接的穩(wěn)定性,使現(xiàn)場安裝拆卸更為方便快捷,其余均采用裝配式靜葉,預扭安裝,提高機組的運行小時數(shù)。
保證制造精度,節(jié)約加工周期,從而更好保證葉片通流精度,提高機組效率,能夠確保機組的安全性。一旦葉片損壞可以更換指定的葉片,保證機組能更快投入運行。
1.3 新型專利汽封配合小間隙啟動方式
①通過在溫度場分析軟件和科學的設計手段來考慮動靜葉變型。為了更準確的通過半實缸調(diào)整出全實缸間隙轉(zhuǎn)動部件離心力變形和熱變形、油膜厚度導致的轉(zhuǎn)子偏置、圍帶與圍帶。汽封調(diào)整中引入汽缸全實缸撓度測量和半實缸撓度測量,葉根與葉根之間接觸緊力軸承座和支承鍵的熱膨脹、以保證汽封間隙及核算,使汽封冷態(tài)間隙值更符合運行狀態(tài)。
②采用哈汽公司研究的新型專利汽封配合“小間隙啟動方式”可以很大程度的減少漏汽損失。通過設置全實缸和半實缸的撓度值可以修正機組汽封間隙系數(shù)Z=Y-X。啟動過程中汽封同轉(zhuǎn)子摩擦,通過修正后不至于引起汽輪機過大的振動,同時不會磨損轉(zhuǎn)子表面。
1.4 新型360°蝸殼進汽式低壓內(nèi)缸
原機組低壓設有單層內(nèi)缸、進氣通道的支撐部件多會影響流動效率,會導致回熱抽汽溫度偏高,為了更好的改造設計出氣動性能優(yōu)異、剛性和密封性更好的新型360°蝸殼進汽式鑄造內(nèi)缸,揭缸檢修也能明顯發(fā)現(xiàn)低壓內(nèi)缸存在變形和漏汽現(xiàn)象。
低壓第一級橫置導葉,可以降低低壓進汽損失,提高通流效率。采用鑄鐵材料,決定了鑄造內(nèi)缸剛性好,變形小。通過加載試驗及現(xiàn)場撓度測量,壓損較原結(jié)構(gòu)也降低1%,也證明了內(nèi)缸的剛度。
1.5 新型聯(lián)通管
通過改造裝置了90°熱壓彎頭連接在聯(lián)通管水平與垂直的管段,解決了導流葉柵易脫落的問題,避免流體內(nèi)產(chǎn)生湍流、振動、噪聲等問題,更加可靠,優(yōu)化型焊接大隔板套,進汽導流環(huán)等結(jié)構(gòu)。
2 ?結(jié)論
本次通過以上措施改造了機組高、中和低壓通流,改造后機組THA工況下保證熱耗為7600kJ/kW.h。機組THA工況下高壓缸保證效率不小于85%,中壓缸保證效率不小于90%,低壓缸保證效率不小于88%。(表1)
該實驗數(shù)據(jù)可靠,保證精度。依據(jù)表顯示,整個機組系統(tǒng)熱耗有顯著下降,并提高了缸效率。改造后機組每發(fā)一度電,可以節(jié)省煤炭約7.26克。希望這個實驗對降低機組熱耗率和電廠控制發(fā)電成本有一定幫助,對提高市場競爭力有一定意義。
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