機組汽輪機本體通流部分改造及效果

鄭東

(湖北省電力建設(shè)第二工程公司,湖北 武漢 430000)

機組汽輪機本體通流部分改造及效果

鄭東

(湖北省電力建設(shè)第二工程公司,湖北 武漢 430000)

本文分析了機組汽輪機本體通流部分改造的必要性,并分別從高中壓通流改造、高中壓轉(zhuǎn)子改造、高中壓內(nèi)缸改造以及低壓內(nèi)缸改造等方面,介紹了機組汽輪機本體通流部分改造的主要內(nèi)容,并對汽輪機改造前后的工作效率進行了對比.

機組汽輪機;通流部分;AIBT技術(shù)

火力發(fā)電廠為了滿足人們的用電需求,貫徹落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,在實際的生產(chǎn)過程中,工作人員不斷探索節(jié)能減排、提高生產(chǎn)效率的新方法.

1 機組汽輪機本體通流部分改造的必要性

發(fā)電成本的主要影響因素是供電煤耗,相關(guān)人員對火力發(fā)電廠熱經(jīng)濟性進行了研究,發(fā)現(xiàn)機組汽輪機本體通流部分效率低下,是電廠煤耗量大的主要原因.近年來,我國不斷投產(chǎn)大容量、高參數(shù)的機組,但是目前我國電廠中200MW與300MW機組的總量較大,這兩種汽輪機組研發(fā)時間較早,當(dāng)時的制造條件有限,設(shè)計水平相對較低,再加上這兩種機組運行的時間較長,熱力系統(tǒng)較為復(fù)雜且設(shè)備老化現(xiàn)象嚴(yán)重.因此,這兩種機組汽輪機本體通流部分,耗煤量與耗熱量較大,工作效率較低,熱力性能普遍不高,在市場上缺乏競爭力.所以,火力發(fā)電廠為了提高企業(yè)的經(jīng)濟效益,對機組汽輪機本體通流部分進行改造,降低熱能以及煤炭的消耗量,使機組能夠穩(wěn)定運行,提高機組的競爭力,進而提高企業(yè)的經(jīng)濟效益.某地區(qū)的火力發(fā)電廠為了貫徹落實國家下發(fā)的節(jié)能政策,改造了200MW與300MW機組汽輪機本體通流部分,改造的設(shè)計參數(shù)如表1所示.

2 機組汽輪機本體通流部分改造的主要內(nèi)容

2.1 AIBT技術(shù)概述

在STP技術(shù)的基礎(chǔ)之上,經(jīng)過相關(guān)人員的不懈努力,研發(fā)出了AIBT技術(shù),它屬于一種新型的通流設(shè)計技術(shù),與傳統(tǒng)的通流設(shè)計技術(shù)相比,AIBT技術(shù)包含的內(nèi)容較為豐富,如優(yōu)化葉片選型、設(shè)計葉根以及設(shè)計流通部分的流道等方面的內(nèi)容,具有較強的靈活性.AIBT技術(shù)的功能呈現(xiàn)出多樣化的特點,不僅可以根據(jù)流通的強度自動配置流通效率,還可以實現(xiàn)流通效率與安全性的自動匹配,降低了工作人員的勞動強度,使用方法簡單,可提高火力發(fā)電廠的生產(chǎn)效率.此外,利用AIBT技術(shù)對機組汽輪機本體通流部分進行設(shè)計時,不同的葉片級之間在反動度方面存在著明顯的差異,葉片的特性以及尺寸可以對葉片級的反動度造成直接影響,在設(shè)計過程中,工作人員必須保證每一個葉片都能處于氣動狀態(tài)最佳的環(huán)境下.工作人員在使用AIBT技術(shù)改造汽輪機的整體結(jié)構(gòu)時,需要嚴(yán)格按照以下原則進行設(shè)計:保證機組汽輪機外缸不變;機組汽輪機的基礎(chǔ)不可發(fā)生改變;保持機組汽輪機原來的定位方式與裝配;不可以改動機組汽輪機的軸承;使機組汽輪機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速保持不變;不可改變發(fā)電機的位置以及連接方式.可以改造的區(qū)域有高中壓內(nèi)缸中的組件、高中低轉(zhuǎn)子與附件以及流通部位的葉片等,在改造的過程中,可以對高中壓流通計數(shù)進行調(diào)整,使其分別為I+13級、9級、4X9級.

2.2 高中壓通流改造

在利用AIBT技術(shù)改造高中壓通流時,由于該技術(shù)具有技術(shù)多、直徑小的特點,汽封裝置按照部位級別的不同,合理配置于不同的部位,可有效避免機組汽輪機在工作狀態(tài)下存在漏氣的情況,保證機組的平穩(wěn)運行.在改造過程中,AIBT技術(shù)的變反動度可以使葉片級處于氣動狀態(tài)最佳的環(huán)境下,令高中壓缸的流通效率得到明顯提升.此外,葉根的選型為T型,可有效防止葉根軸部漏氣,使用該技術(shù)對機組進行汽封時,采用的工藝是鑲片式迷宮汽封方法,可減少火力發(fā)電廠在生產(chǎn)過程中的漏氣損失,可確保機組的平穩(wěn)運行,提高火力發(fā)電廠的經(jīng)濟效益.

2.3 高中壓轉(zhuǎn)子改造

在對高中壓轉(zhuǎn)子進行改造時,需要在兩個徑向的軸承上安裝高中壓轉(zhuǎn)子,使這兩個軸承的間距為6140mm,然后在高中壓轉(zhuǎn)子上安裝葉片,重量可達到36.5t.在機組汽輪機本體運行的狀態(tài)下,高中壓轉(zhuǎn)子的中壓蒸汽流以及高中壓蒸汽流均為反流布置.其中,中壓的蒸汽流向共有9級,第一級與第二級使用的是雙T型葉根,其他級別的均選用T型葉根.高壓共有13級壓力級,此外還包含單列調(diào)節(jié)級一級,選取的是三叉三銷的葉根級別.將形狀各異的齒槽設(shè)置于每一級轉(zhuǎn)子的外圓位置處,使轉(zhuǎn)子端部的汽封與城墻齒相匹配,避免機組汽輪機本體產(chǎn)生漏氣線象.工作人員利用三查三銷的葉片結(jié)構(gòu),對級動葉進行調(diào)節(jié),此種結(jié)構(gòu)抗干擾的能力極強,能夠保證設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)建不會遭到損壞,延長機組汽輪機本體的使用壽命.

2.4 高中壓內(nèi)缸改造

高中壓內(nèi)缸在經(jīng)過改造后,它的整體結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變,高中壓內(nèi)缸的結(jié)構(gòu)體系不再是僅包括高中壓內(nèi)缸,還為其增設(shè)了蒸汽室以及高壓持環(huán),降低結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,簡化安裝步驟,不僅可以避免原設(shè)備中存在的漏氣問題,還可以降低工作人員的工作強度.除此之外,工作人員將定位銷安裝在了高中壓內(nèi)缸的底部與頂部位置,保證機組汽輪機的軸線處于合適的位置.為了使內(nèi)缸的氣密性得到提高,工作人員利用插管,實現(xiàn)進氣口的有效連接,機組汽輪機吸收內(nèi)外缸差脹的能力得到了提高.

2.5 低壓內(nèi)缸改造

機組汽輪機的低壓內(nèi)缸由碳鋼焊接結(jié)構(gòu)組成,鑄件是低壓內(nèi)缸兩側(cè)半環(huán)位置的主要組成部分,鋼板是其余部分的主要構(gòu)成材料.工作人員利用側(cè)板,把低壓內(nèi)缸劃分為兩個抽氣腔室,借助撐桿對這兩個抽氣腔室進行隔離,增大了低壓內(nèi)缸的強度.工作人員還采用了建模的方法,對低壓內(nèi)缸的結(jié)構(gòu)進行了仿真分析,用帶孔的覆板與隔板進行連接,形成一個封閉的四邊形腔室,在四邊形腔室中安裝螺栓與中分面法蘭,使低壓內(nèi)缸的密封性大大提高.除此之外,把排氣導(dǎo)流環(huán)固定在低壓內(nèi)缸兩側(cè),可以形成擴壓排氣通道,方便氣體的輸出與輸入.

3 機組汽輪機本體通流部分改造的效果

某火力發(fā)電廠對功率為200MW、300MW機組汽輪機本體,進行了通流部分的改造,并將改造前后的結(jié)果進行了對比.實驗結(jié)果顯示,額定功率為200MW的機組汽輪機本體通流部分改造前,修正功率為8153.9kJ/(kW.h),高、中、低壓缸的效率分別為83.561%、91.563%、86.81%,修正后電功率為209.132MW.改造后修正功率為8139.531kJ/(kW.h),高、中、低壓缸的效率分別為85.806%、91.268%、86.783%,修正后電功率為218.795MW.由此可以看出,經(jīng)過改造的機組汽輪機熱耗率符合設(shè)計要求,試驗熱耗率比設(shè)計值相比,減小了16kJ/(kW.h),修正后的熱耗率減小了274.78kJ/(kW.h),按照該發(fā)電廠年產(chǎn)量13億kJ/(kW.h),煤炭的單價為532元/t進行計算,機組汽輪機本體通流部分經(jīng)過改造后,每年可節(jié)約資金587.86萬元,能夠有效提高火力發(fā)電廠的經(jīng)濟效益.

額定功率為300MW的機組汽輪機本體通流部分改造前,修正熱耗率為7945.14kJ/(kW.h),高壓缸效率為86.6%,中壓缸效率為92.17%,低壓缸的效率為89.74%,修正后電功率為307.504MW.在機組汽輪機本體通流部分改造后,修正熱耗率為8074.15kJ/(kW.h),高壓缸效率為84.3%,中壓缸效率為89.2%,低壓缸的效率為87.8%,修正后電功率為329.403MW.由此我們可以看出,300MW機組汽輪機本體在經(jīng)過通流部分改造后,在實際的運行過程中,熱耗率與設(shè)計值7945.14kJ/(kW.h)相比,提高了129kJ/(kW.h),超出設(shè)計值1.62%.改造之后的機組汽輪機,熱耗率大約下降了238129kJ/(kW.h),明顯提高了節(jié)能效果.

4 結(jié)語

綜上所述,對機組汽輪機本體通流部分進行改造,可降低機組耗熱率.實驗結(jié)果顯示,機組在經(jīng)過節(jié)能改造后,高中壓缸的流通效率得到了明顯提升,可有效避免汽輪機在運行過程中產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象,提高資源利用率.

[1]高春升.淺析汽輪機通流部分改進及前景[J].機械工程師,2013(10):50-51.

[2]張東興,李季,謝資華等.表面粗糙對汽輪機通流部分性能影響的研究[J].華電技術(shù),2012,34(7):17-20.

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1671-0711(2017)11(下)-0059-02