關于沙角C電廠#2汽輪機通流部分改造的研究探討

黃玉

（廣東省粵電集團有限公司沙角C電廠，廣東東莞，523936）

1 改造機組概況

汽輪機通流部分改造的主要目的是提高機組經濟性和安全性，實現(xiàn)節(jié)能降耗。廣東省粵電集團有限公司沙角C電廠3臺汽輪機為GEC ALSTHOM TURBINE GENERATORS LIMITED（簡稱GA公司）生產的亞臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、凝汽式汽輪發(fā)電機組，投產發(fā)電至今已運行19年時間。目前國內亞臨界300MW、600MW汽輪機熱耗率的先進水平約7850 kJ/(kW.h)（背壓6kPa），1號、2號、3號汽輪機大修后性能試驗分別于2015年3月、2014年3月和2013年3月進行，根據3臺汽輪機大修后的熱力性能試驗結果，即廣東省粵電集團有限公司沙角C電廠3臺汽輪機的經濟性與目前機組的先進水平相差約3.5%-4.0%。鑒于3臺汽輪機組經濟性較差，廣東省粵電集團有限公司沙角C電廠擬對3臺汽輪機進行通流部分節(jié)能改造，以期解決其經濟性與安全性的問題。

2 改造原則

(1)在保證現(xiàn)有鍋爐、發(fā)電機不變的前提下，通過對汽輪機高中低壓缸通流部分進行改造，達到提高汽輪機熱效率、降低熱耗率、提升設備運行壽命的目的，汽輪機銘牌出力660MW。在不影響改造效果的前提下，盡可能利用原有設備（減少改造工作量）。

(2)改造時，高中低壓外缸殼體不變，內缸的原支撐方式基本不變。各管道接口位置不變，轉子跨度、軸系、汽輪機高壓轉子與主油泵短軸接口和位置、汽輪機與發(fā)電機連接方式和位置、現(xiàn)有的汽輪機基礎等不變。改造后對基礎負荷應無負面影響。汽輪機各軸承座、進汽閥門不變。額定轉速、旋轉方向不變。機組啟動方式不變（原設計是高壓缸啟動，沒有高、低壓旁路系統(tǒng)）。

(3)改造后的汽輪機設備利用率高，維護成本低。葉片設計成熟，制造和裝配精確，使葉片在允許的周波變化范圍內不致產生共振。改造不使用試驗性的設備和技術。

(4)基于電廠汽輪機高排及冷再管道沒有閥門，汽輪機在停運后的冷卻過程，汽輪機高壓缸排汽口上下溫差會逐漸加大，最大可達90℃，改造后汽輪機應考慮電廠現(xiàn)場情況，保證汽輪機的安全性。

3 改造后應達到的主要技術指標和性能

3.1 相關定義

3.1.1 銘牌功率考核工況（TRL工況）

銘牌功率（額定功率）是指能夠在下列條件下，保證在壽命期內任何時間，發(fā)電機出線端能安全、連續(xù)輸出的功率。此工況為出力保證值的考核工況，即TRL工況。

3.1.2 熱耗率驗收工況（THA）

3.1.2.1 第一驗收工況---100% THA工況條件

(1)機組功率為660MW。乙方應設計精準，使機組在額定參數、三閥點狀態(tài)下功率盡量為660MW。試驗在3VWO工況下進行，試驗結果則不做閥位修正。如試驗時背壓低于額定值（6.07kPa(a)），通過調整使之達到額定值。(2)額定主蒸汽參數（17.5MPa，538℃），再熱蒸汽溫度（540℃）,額定背壓（6.07kPa(a)）及所規(guī)定的汽水品質。(3)補給水率為0%，凝結水過冷度為0℃。(4)主汽閥組壓損不超過4.0%，中壓聯(lián)合汽門壓損不超過2.5%。如果閥組壓損不超過限定值時，試驗結果不做閥組壓損修正。(5)設計再熱壓損7.5%，中低壓缸連通管壓損1%，給水泵焓升為26.9kJ/kg。(6)全部回熱系統(tǒng)正常運行，不帶廠用輔助蒸汽，各加熱器端差與抽汽管道壓損見表1。(7)在額定電壓、額定頻率、額定功率因數0.9(滯后)、額定氫壓、發(fā)電機冷卻器冷卻水溫不超過38℃時，發(fā)電機效率98.92%，機械損失2796kW。(8)主蒸汽流量需為1893.3t/h，最終給水溫度為271.1℃。

3.1.2.2 第二驗收工況：75%THA工況為熱耗率保證值的第二驗收工況

(1)在規(guī)定的主蒸汽溫度（538℃）、再熱蒸汽溫度（540℃）、背壓為6.07kPa(a)。(2)再熱壓損 7.5%，中低壓缸連通管壓損1%，給水泵焓升為19.8kJ/kg。(3)試驗結果不做主汽壓力修正。(4) 其余條件同第一驗收工況的（3）、（4）、（6）、（7）項。在上述條件下機組可安全連續(xù)運行，輸出的功率為THA工況功率的75%，此工況稱為75%THA工況。

3.1.2.3 第三驗收工況：50%THA工況為熱耗率保證值的第三驗收工況

(1)在規(guī)定的主蒸汽溫度（538℃）、再熱蒸汽溫度（528℃）、背壓為6.07kPa(a)。(2)再熱壓損7.5%，中低壓缸連通管壓損1%，給水泵焓升為14.7kJ/kg。(3)試驗結果不做主汽壓力的修正。(4) 其余條件同第一驗收工況的（3）、（4）、（6）、（7）項。在上述條件下機組可安全連續(xù)運行，輸出的功率為THA工況功率的50%，此工況稱為50%THA工況。

3.1.3 汽機加權保證熱耗率Q

應根據本工程負荷模式按三個負荷點的熱耗率進行加權平均，該加權熱耗率作為本工程性能考核指標。計算方法如下。

負荷 加權系數 保證熱耗率100%THA 1/4 Q100%75% THA 1/2 Q75%50% THA 1/4 Q50%

汽機加權保證熱耗率Q = Q100%×(1/4)+ Q75%×(1/2)+Q50%×(1/4)，加權熱耗率值為7842.9kJ/kWh。

3.2 性能保證值

（1）汽輪機改造后性能保證值：①汽輪機組熱耗率：機組100%THA工況熱耗率保證值不高于7628.2 kJ/kWh;加權熱耗率保證值不高于7842.9kJ/kWh；②汽輪機高中低壓缸效率（3VWO工況）；高壓缸效率＞88.10%（包含高壓閥組損失）；中壓缸效率＞93.28%(包含中壓聯(lián)合汽門閥門損失)。（2）帶負荷運行：額定轉速、臨界轉速下的軸振，各方向的瓦振應滿足汽輪機設計規(guī)范的要求。并要求汽輪機在額定轉速時，汽輪機各軸承振動在垂直、水平上雙振幅振動值不大于0.034mm，在任何軸頸上所測得的兩個方向的雙振幅相對振動值不大于0.076mm。各轉子及軸系在通過臨界轉速時軸振不大于0.150mm，軸瓦振動不大于0.068mm。改造后汽輪機軸系不應導致發(fā)電機軸承振動超標。（3）汽輪機在任何工況下運行，汽輪機轉子軸向推力大小基本保持不變，方向保持不變；推力瓦的金屬溫度正常值不超過90℃，各徑向軸承金屬溫度正常運行時最高不超過105℃。（4）機組在正常運行時，距設備外殼1米，距汽輪機運轉層上1.2米高處的假想平面處測得的最大噪聲不大于85dB(A)。

4 結束語

進行汽輪機高、中、低壓缸通流部分整體技術改造，包括高壓缸、中壓缸和兩個對稱雙流低壓缸，各缸都加了1級，提高了蒸汽做功過程，提高了效率；不改變原來機組的基礎及軸承。以達到降低機組熱耗率和提升機組安全性的目的。改造后汽輪機主要部件的運行壽命將大大延長，大氣污染物排放也大幅降低。由此可見，機組經過改造后提高了安全可靠性，也減少了運行維修成本，具有顯著的經濟效益和環(huán)保效益。

參考文獻

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