汽輪機(jī)通流改造效果分析

楊曉輝,李 峰（內(nèi)蒙古上都發(fā)電有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古 正藍(lán)旗 027200）

汽輪機(jī)通流改造效果分析

楊曉輝,李 峰
（內(nèi)蒙古上都發(fā)電有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古 正藍(lán)旗 027200）

本文針對上都發(fā)電有限責(zé)任公司#3汽輪機(jī)各缸效率偏低、熱耗較高及安全可靠性較差的實(shí)際情況進(jìn)行汽輪機(jī)通流改造同時(shí)兼顧鍋爐系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和輔助設(shè)備系統(tǒng)對汽輪機(jī)通流改造的影響。選擇科學(xué)合理并且經(jīng)濟(jì)的改造方案，最終實(shí)現(xiàn)了提高了機(jī)組運(yùn)行的安全、經(jīng)濟(jì)性能的事例進(jìn)行探討分析，為以后同類型改造提供借鑒。

汽輪機(jī)各缸效率偏低;熱耗較高及安全可靠性較差;汽輪機(jī)通流改造;經(jīng)濟(jì)效益

1 前言

內(nèi)蒙古上都發(fā)電廠位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中部錫林郭勒盟境內(nèi)，#3機(jī)組于2007年投產(chǎn)。汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠采用日本日立技術(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的NZK600—16.7/538/538型亞臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)。機(jī)組投入運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)有以下缺陷a.機(jī)組存在內(nèi)漏，汽耗量大；b.機(jī)熱耗高，各缸效率低；c.高中壓間汽封漏汽量大；d.低壓5、6抽溫度偏高；e.低壓轉(zhuǎn)子振動大。為此決定對上都電廠3號汽輪機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，重點(diǎn)針對汽輪機(jī)各缸效率偏低、熱耗較高及安全可靠性較差的實(shí)際情況進(jìn)行汽輪機(jī)通流改造，同時(shí)兼顧鍋爐系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和輔助設(shè)備系統(tǒng)對汽輪機(jī)通流改造的影響，最終達(dá)到了預(yù)期目的。

2 改造原則

（1）改造在不影響改造效果的前提下，盡可能利用原有設(shè)備；

（2）在保持現(xiàn)有鍋爐銘牌出力不增加及現(xiàn)有鍋爐各額定參數(shù)不變的前提下，通過對汽輪機(jī)通流部分進(jìn)行改造，達(dá)到提高汽輪機(jī)熱效率的目的；

（3）高中壓外缸保留，低壓外缸保留,高壓內(nèi)缸、中壓內(nèi)缸、低壓內(nèi)缸更換。高中壓轉(zhuǎn)子換新，低壓轉(zhuǎn)子用舊低壓轉(zhuǎn)子。

（4）高壓主汽閥、調(diào)閥、再熱中聯(lián)汽閥現(xiàn)安裝位置不變。

（5）前軸承箱（座）、中軸承座、后軸承座安裝位置不變。

（7）各抽汽口及高壓缸排汽口位置不變，現(xiàn)有的熱力系統(tǒng)不變。

（8）在額定工況下，各抽汽口的熱力參數(shù)基本不變。

（9）高中壓缸與高中壓導(dǎo)汽管的接口位置不變，中壓排汽口與中低壓聯(lián)通管接口位置不變。

（10）機(jī)組的基礎(chǔ)不動，基礎(chǔ)負(fù)荷不變，賣方負(fù)責(zé)核算。機(jī)組軸向推力能滿足機(jī)組安全運(yùn)行要求。

（11）保證熱工測點(diǎn)能夠滿足設(shè)備運(yùn)行要求。

（12）汽輪機(jī)通流改造后，保證汽輪發(fā)電機(jī)組的軸系扭振頻率滿足有關(guān)規(guī)范要求。

3 改造范圍

（1）前箱部分全部不作改動。

（2）高中壓部分改造有高壓內(nèi)缸、中壓內(nèi)缸、高中壓轉(zhuǎn)子、高中壓隔板、高中壓動葉、高中壓隔板汽封、高中壓軸封；采用舊主油泵與高中壓轉(zhuǎn)子連接使用，與新高中壓轉(zhuǎn)子配裝后做高速動平衡以及超速試驗(yàn)、噴油試驗(yàn)等。舊主油泵、危急遮斷飛環(huán)在解體檢修并出具相關(guān)試驗(yàn)以及解體報(bào)告。

（3）低壓部分汽輪機(jī)低壓通流部分改造有低壓內(nèi)缸、低壓隔板、低壓動葉、低壓隔板汽封。

4 改造后技術(shù)和性能

（1）通過改造，機(jī)組熱耗降低，額定功率達(dá)到600MW。

（2）改造后的高中壓轉(zhuǎn)子采用無中心孔整鍛轉(zhuǎn)子，低壓轉(zhuǎn)子采用舊主軸。

（3）額定工況下,背壓13.7kPa, 機(jī)組THA熱耗:≤____8120___ kJ/kW.h，機(jī)組75%THA熱耗: ≤8309 kJ/kW.h。

（4）TRL工況，背壓_30kPa,機(jī)組能安全連續(xù)發(fā)出功率不小于600MW。

（5）各抽汽口位置不變，抽汽參數(shù)等端界參數(shù)基本不變，滿足現(xiàn)有輔機(jī)的運(yùn)行要求。

（6）TRL工況，背壓_30kPa,機(jī)組能安全連續(xù)發(fā)出功率不小于600MW。

（7）在四閥全開，主蒸汽壓力超過額定壓力5%時(shí)，各通流部件滿足強(qiáng)度要求，調(diào)節(jié)級壓力及各抽汽壓力不超過原設(shè)計(jì)最大值。

（8）在額定主蒸汽參數(shù)及再熱蒸汽參數(shù)下，高加全部切除，13.7kPa背壓時(shí)能發(fā)出600MW。

（9）改造后汽輪機(jī)各部件壽命不低于30年，年設(shè)備可用小時(shí)數(shù)不低于7500小時(shí)，賣方提供冷、溫、熱、極熱態(tài)允許啟動的次數(shù)和壽命消耗曲線。

（10）汽輪發(fā)電機(jī)組的振動，在額定轉(zhuǎn)速下，在任何軸頸上所測的振動的雙振幅值不大于0076mm，在任何軸承座上所測的垂直、橫向或軸向振動的雙振幅值不大于0025mm；過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，在任何軸頸上所測的振動的雙振幅值不大于0.125mm，在任何軸承座上所測的垂直、橫向或軸向振動的雙振幅值不大于005mm。

（11）汽輪機(jī)在任何工況下運(yùn)行，推力瓦的金屬溫度最高不超過設(shè)計(jì)保證值，各徑向軸承金屬溫度最高不超過設(shè)計(jì)保證值。

（12）距汽輪機(jī)外殼1米處的噪聲低于85dB（A）。

（13）汽輪機(jī)做超速試驗(yàn)時(shí),能在112%額定轉(zhuǎn)速下短時(shí)間空載運(yùn)行，任何部件的應(yīng)力不超過設(shè)計(jì)許用應(yīng)力，各軸承振動不超過許用值。

（14）汽輪發(fā)電機(jī)組的軸系能承受發(fā)電機(jī)出線端突然發(fā)生短路或非同期合閘產(chǎn)生的扭矩。

（15）汽輪機(jī)揭缸大修間隔時(shí)間為___6_年。

（16）汽輪發(fā)電機(jī)組應(yīng)能在額定轉(zhuǎn)速下，無負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行48小時(shí)以上，滿足發(fā)電機(jī)空載試驗(yàn)要求。

（17）改造后汽輪機(jī)滿足在30%～100%的負(fù)荷下長期運(yùn)行。甩負(fù)荷后帶廠用電運(yùn)行的時(shí)間為15min/次，30年內(nèi)不少于30次。甩負(fù)荷后，空負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間為15min/次，30年不少于30次。電動機(jī)工況（即無蒸汽運(yùn)行工況）運(yùn)行時(shí)間1min/次，30年不少于30次。

5 改造對比和收益

見表1，表2，表3，表4，表5。

表1 高壓缸缸效率及熱耗收益

表 2中壓缸缸效率及熱耗收益

表3 低壓缸缸效率及熱耗收益

表4 系統(tǒng)改進(jìn)及熱耗收益

表5 高中低壓缸改造缸效率及熱耗收益

6 結(jié)論

通過對#3機(jī)組汽輪機(jī)通流部分改造，機(jī)組熱耗降低，額定功率達(dá)到600MW，最大功率至少達(dá)到636.963MW，機(jī)組具有良好的變負(fù)荷性能，能采用復(fù)合變壓運(yùn)行方式；機(jī)組具有靈活的調(diào)峰運(yùn)行能力，在180MW負(fù)荷（30%額定負(fù)荷）下能長期安全穩(wěn)定地運(yùn)行，30%～50%額定負(fù)荷范圍內(nèi)變負(fù)荷速率不小于每分鐘3%額定負(fù)荷；50%～100%額定負(fù)荷范圍內(nèi)變負(fù)荷速率不小于每分鐘5%額定負(fù)荷；閥門管理功能能滿足單閥、順序閥以及各種閥點(diǎn)的滑壓運(yùn)行要求；消除機(jī)組目前存在的主要缺陷，提高機(jī)組的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和機(jī)組變工況運(yùn)行能力。使#3 汽輪機(jī)效率、帶負(fù)荷能力得到了明顯提高，綜合評估，本次改造總體效果應(yīng)當(dāng)是明顯的。

7 結(jié)束語

由于我國人均資源少，節(jié)約能源，降低發(fā)電成本成為各發(fā)電企業(yè)最緊迫的任務(wù)。華能北方內(nèi)蒙古上都發(fā)電有限責(zé)任公司在節(jié)能降耗方面不斷加大設(shè)備技改力度，全方位探索節(jié)能降耗新途徑，節(jié)能效果明顯，增加了企業(yè)市場競爭力。

[1]內(nèi)蒙古上都發(fā)電有限責(zé)任公司檢修規(guī)程,Q/HN-1-7108.08.009-2010.

[2]汽輪機(jī)說明書（東方汽輪機(jī)廠）.

[3]東方汽輪機(jī)廠上都#3機(jī)組通流部分技術(shù)改造圖紙、資料、性能試驗(yàn)報(bào)告.