淺談制約小型自用汽輪機(jī)發(fā)電的因素

蔡鑫

摘 要：本文以青島捷能公司生產(chǎn)的C15-8.83/4.3型汽輪發(fā)電機(jī)組為例，結(jié)合多次設(shè)備改造經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)制約小型汽輪機(jī)效率的幾項(xiàng)關(guān)鍵因素進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);效率;非計(jì)劃性停機(jī);機(jī)組內(nèi)耗

0 引言

從減少非計(jì)劃停機(jī)、減少機(jī)組內(nèi)耗兩個(gè)大的方面入手，解決制約小型汽輪機(jī)發(fā)電的因素。

1 減少非計(jì)劃性停機(jī)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，中潤公司動(dòng)力分廠在2010—2012年間，汽輪機(jī)非計(jì)劃性停機(jī)多來源于勵(lì)磁系統(tǒng)的故障，就以下四點(diǎn)進(jìn)行了技術(shù)改造，徹底解決了因勵(lì)磁系統(tǒng)故障帶來的非計(jì)劃性停機(jī)。

1.1 改善勵(lì)磁機(jī)運(yùn)行環(huán)境 勵(lì)磁整流盤是發(fā)電機(jī)的主要部件之一，以前工作環(huán)境粉塵較多，由于粉塵主要為焦粉可導(dǎo)電，導(dǎo)致整流盤基本上半個(gè)月就要停機(jī)維修一次，每次減少發(fā)電量10萬千瓦時(shí)。通過加裝密閉小屋，使得勵(lì)磁整流盤與粉塵隔絕，另外在小屋里增設(shè)了降溫設(shè)備，最大限度改善了整流盤的運(yùn)行環(huán)境，自改造以來整流盤一直平穩(wěn)運(yùn)行，有效保證了發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.2 消除機(jī)組油檔漏油 國內(nèi)小型機(jī)組軸瓦油檔多采用梳齒式油檔，一般擋油環(huán)宇軸頸上部間隙為0.20～0.25mm，下部間隙為0.05～0.10mm，兩側(cè)間隙為0.10～0.20mm，其下半內(nèi)側(cè)油檔通常開有泄油孔，但正常運(yùn)行中，由于孔徑偏小或孔數(shù)量小而來不及泄油，就很容易沿著軸頸向油檔外部甩油，2012年機(jī)組第一次大修時(shí)對(duì)2#機(jī)組4#瓦油檔泄油孔孔徑擴(kuò)孔，改造后機(jī)組漏油明顯改善，但是4#瓦處仍舊有油霧產(chǎn)生，受到勵(lì)磁機(jī)吸引力進(jìn)入到勵(lì)磁盤中，易引起機(jī)組跳車。

現(xiàn)在先進(jìn)機(jī)組軸瓦密封引進(jìn)了接觸式油檔。這樣密封齒與轉(zhuǎn)軸可緊密接觸，實(shí)現(xiàn)無間隙運(yùn)行和自潤滑。其具有以下優(yōu)勢(shì)具有精確限位裝置、彈性退讓等優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過油檔改造后，泄漏油氣進(jìn)入勵(lì)磁系統(tǒng)的問題有了明顯改善。

1.3 提高對(duì)焦粉導(dǎo)電的認(rèn)識(shí) 通過多次勵(lì)磁事故的分析，對(duì)焦粉導(dǎo)電有了新的認(rèn)識(shí)，主要圍繞提高帶點(diǎn)體對(duì)地絕緣進(jìn)行研究，先是探索對(duì)絕緣板采用環(huán)氧樹脂封裝，提高爬電距離，勵(lì)磁機(jī)能夠穩(wěn)定維持運(yùn)行至40天。接著又采用將整流盤絕緣板加厚、改變材質(zhì)的方式，絕緣板改成云母材質(zhì)，進(jìn)一步提高絕緣，勵(lì)磁機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間達(dá)半年以上。然后又在勵(lì)磁機(jī)進(jìn)風(fēng)口處增加濾網(wǎng)，減少焦粉的進(jìn)入，這樣一步一步探索出對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的治理道路，至今運(yùn)行2年未出現(xiàn)勵(lì)磁系統(tǒng)造成汽輪機(jī)停車事故。

1.4 改善電抗器接頭發(fā)熱的情況 發(fā)電機(jī)電抗器接頭發(fā)熱是制約發(fā)電的常見問題。經(jīng)過摸索，發(fā)現(xiàn)電纜為銅材質(zhì)，電抗器為鋁質(zhì)，銅鋁之間受熱發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，運(yùn)行時(shí)電抗器接頭溫度高達(dá)90℃，經(jīng)過可行性研究將接頭改變?yōu)殂~鋁過度材質(zhì)接頭，同時(shí)距離加長，增加電抗器接頭的散熱面積，經(jīng)過改造后，電抗器觸頭溫度未超過50℃，制約發(fā)電的一個(gè)因素得以解決。

2 減少機(jī)組內(nèi)耗

2.1 保溫材質(zhì)更換 改造前汽輪機(jī)上、下氣缸由于保溫不合適造成溫差較大，易造成啟動(dòng)汽輪機(jī)時(shí)需要長時(shí)間暖機(jī)才能順利啟動(dòng)。動(dòng)力分廠通過調(diào)研，將原來硅酸鋁材質(zhì)保溫更換為高鋁稀土材質(zhì)保溫，使得上、下氣缸溫差由原來的30℃以上下降到10℃以內(nèi)，每次汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)間可縮短2小時(shí)，節(jié)約時(shí)間可多發(fā)電3萬千瓦時(shí)。

2.2 改造汽封 傳統(tǒng)梳齒式汽封，徑向間隙一般為0.30～0.35mm，若汽封徑向安裝間隙較小，汽封齒很容易磨損，因此只能犧牲間隙來保證機(jī)組運(yùn)行安全。僅僅依靠高低齒密封蒸汽使得軸端密封效果不好，需要提高軸封供氣的壓力滿足機(jī)組真空需求，機(jī)組真空比較低。將傳統(tǒng)汽封低齒車削，由蜂窩狀汽封取代，蜂窩是由六邊形孔邊片組成，其芯格尺寸為0.8～2mm，板厚0.05～0.2mm，蜂窩深度為3～6mm，是一種應(yīng)用較為廣泛的汽封。

圖1 ?梳齒式汽封與蜂窩式汽封對(duì)比圖

通過圖1的比較發(fā)現(xiàn)，蜂窩汽封由于具較寬的密封帶，改變了傳統(tǒng)直形汽封低齒齒數(shù)由于受結(jié)構(gòu)限制，只能布置很少（一般1～2齒）的缺點(diǎn)，仍保留汽封高齒。相當(dāng)于增加了汽封齒數(shù)量，加大了汽流阻力，提高了密封效果，動(dòng)力分廠利用2#汽輪機(jī)大修時(shí)機(jī)更換了9道軸端汽封，改造后，機(jī)組前汽封蒸汽泄漏量減少，小減用汽量減少。后軸封漏真空量改善，機(jī)組效率得以提高。

2.3 維持最佳真空度 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，凝汽器真空每降低1%，會(huì)使汽輪機(jī)汽耗增加1.5%～2.5% 。汽輪機(jī)真空度的高低與真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性、循環(huán)水流量、凝汽器不銹鋼管清潔系數(shù)有很大關(guān)系。

2.3.1 凝汽器不銹鋼管清洗 雖然在冷卻水中加入緩蝕阻垢劑，但是不銹鋼管的結(jié)垢仍舊不可避免，加上不銹鋼管的傳熱系數(shù)本身比銅管低8%～15%，一旦大量結(jié)垢對(duì)機(jī)組效率產(chǎn)生較大影響。該廠沒有具備在線清洗的條件與裝置，利用大中修時(shí)機(jī)對(duì)凝汽器不銹鋼管進(jìn)行機(jī)械清洗。

2.3.2 真空查漏 向凝汽器汽側(cè)灌入清潔的工業(yè)水或除鹽水，灌水高度應(yīng)達(dá)到下汽缸汽封洼窩的下部處，查看與凝汽器相連的管道、閥門、法蘭以及凝汽器不銹鋼管是否有漏水現(xiàn)象。

2.3.3 改造后汽缸噴水 汽輪機(jī)真空降低直接影響汽輪機(jī)排氣溫度的升高，排氣溫度的升高影響機(jī)組脹差、振動(dòng)，原設(shè)計(jì)汽輪機(jī)后汽缸噴水是利用凝結(jié)水泵出口水回送凝汽器低壓缸排氣管處，當(dāng)汽輪機(jī)排汽溫度升高至80℃時(shí)后汽缸噴水自動(dòng)打開，降低排氣溫度。經(jīng)過使用發(fā)現(xiàn)效果不夠明顯，對(duì)水束噴水改造成霧化噴水，加大水與蒸汽的換熱面積。

3 結(jié)束語

通過陸續(xù)幾年對(duì)小型汽輪發(fā)電組的運(yùn)行探索、改造，我們進(jìn)行了勵(lì)磁機(jī)運(yùn)行環(huán)境、勵(lì)磁機(jī)進(jìn)風(fēng)口處加裝濾網(wǎng)、電抗器材質(zhì)更換、保溫材料更換、油檔和汽封的更新、后汽缸增加霧化噴頭等改造項(xiàng)目，實(shí)際投入運(yùn)行，對(duì)提高汽輪機(jī)發(fā)電量起到了關(guān)鍵作用。

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