PG9171E燃機新型熱通道部件AGP升級改造

李再平

（深圳鈺湖電力有限公司，廣東深圳 518111）

0 引言

PG9171E 燃氣輪機（簡稱“9E 燃機”）為美國GE 公司生產(chǎn)，額定功率120 MW。國內(nèi)現(xiàn)服役機組近60 臺，生產(chǎn)日期為2003 至2004 年，機組運行15 年以后，燃機透平熱通道部件已達到使用壽命需進行更新?lián)Q代。為提高機組出力及效率，深圳某電廠引進GE公司新型熱通道AGP 備件，在國內(nèi)第一家進行9E 燃機透平熱通道部件AGP 升級改造：透平一級動葉、二級動葉、三級動葉更換為全三維AGP 動葉，達到最佳沖角，氣動損失更??；將原來透平一級噴嘴、二級噴嘴更換為改進冷卻效果的AGP 噴嘴，三級噴嘴更換為全三維AGP 噴嘴；將原來一級復環(huán)、二級復環(huán)、三級復環(huán)更換為帶第3 代可磨涂層的AGP 復環(huán)，減小動葉與復環(huán)間隙，減小漏氣損失。新型熱通道部件AGP 升級改造，取得了良好的效果。

1 1號燃機壓氣機排氣缸氣封及軸承氣封改造

壓氣機排氣缸氣封安裝在壓氣機第17 級動葉后，原始氣封結(jié)構(gòu)為蜂窩式氣封，作用為防止壓氣機排氣泄漏到壓氣機排氣內(nèi)缸；2 號軸承前后氣封為蜂窩式氣封，作用為防止壓氣機排氣進入軸承內(nèi)部。2013 年以來，因蜂窩式氣封材質(zhì)磨損，密封間隙增大，造成以下問題：①2 號軸承排氣管排氣溫度高至300 ℃（廠家規(guī)定溫度不高于260 ℃）；②壓氣機高溫排氣進入滑油箱，導致滑油溫度升高至70 ℃以上（廠家規(guī)定溫度不高于70 ℃）、負壓下降至-200 Pa（廠家規(guī)定為-1500 Pa）、2 號軸承油檔漏油等問題。

為解決蜂窩式氣封磨損帶來的問題，2013 年3 月機組檢修時進行氣封改造：將壓氣機排氣缸氣封及2 號軸承前后氣封更換銅鋁合金Gen3+刷式氣封，減小氣封間隙，提高密封效果（圖1）。

改造效果：①2 號軸承排氣管排氣溫度230 ℃；②滑油箱油溫64 ℃，負壓-900 Pa。

圖1 改造前、后的蜂窩式氣封和刷式氣封

2 1號燃機透平熱通道部件AGP 升級改造

2017 年3 月，1 號燃機A 級檢修并進行熱通道部件改造。燃機一級動葉、一級噴嘴、一級復環(huán)進行AGP 升級改造，二級動葉、二級噴嘴、二級復環(huán)進行AGP 升級改造，三級動葉、三級噴嘴三級復環(huán)進行AGP 升級改造（表1）。改造前、后的噴嘴如圖2 所示，改造前、后的動葉如圖3 所示，改造前、后的復環(huán)如圖4 所示。

表1 改造內(nèi)容

圖2 改造前、后的噴嘴

圖3 改造前、后的動葉

圖4 改造前、后的復環(huán)

3 實施效果及經(jīng)濟和社會效益

3.1 機組出力、效率提高

改造前1 號燃機100%ECR 工況下，兩個試驗工況實驗實測燃氣輪機發(fā)電機功率為111 605.7 kW 和110 667.2 kW，平均功率為111 136.5 kW。實驗熱耗率分別為11 211.7 kJ（/kW·h）和11 241.4 kJ（/kW·h）。

改造后1 號燃機100%ECR 工況下，兩個試驗工況實驗實測燃氣輪機發(fā)電機功率為113 043.3 kW 和112 554.8 kW，平均功率為112 799.0 kW。實驗熱耗率分別為11 074.3 kJ（/kW·h）和11 094.9 kJ（/kW·h）。

考慮老化修正，改造前1 號燃機100%ECR 工況下兩個試驗工況修正后的功率分別為124 866.5 kW 和124 796.5 kW，平均功率為124 831.5 kW；修正后的熱耗率分別為10 819.8 kJ/（kW·h）和10 827.4 kJ/（kW·h），平均熱耗率為10 823.6 kJ/（kW·h）。

改造后1 號燃機100%ECR 工況下兩個試驗工況修正后的功率分別為132 364.7 kW 和132 361.7 kW，平均功率為132 363.2 kW；修正后的熱耗率分別為10 602.7 kJ/（kW·h）和10 610.5 kJ/（kW·h），平均熱耗率為10 606.6 kJ/（kW·h）；改造后熱耗比改造前低217.0 kJ/（kW·h）。

在相同工況下，改造后第一套機組1 號燃機出力114.98 MW，汽機出力61.9 MW；未改造第二套機組2號燃機出力108.40 MW，汽機出力61.71 MW。聯(lián)合循環(huán)出力提高2.5%，熱耗下降1.5%。DCS 顯示第一套機組（AGP 改造）與第二套機組（未進行改造）出力顯示如圖5 所示。

3.2 延長備件壽命和檢修間隔

改造后透平檢修間隔由24 000 h 延長到32 000 h，大修檢修間隔由48 000 h 延長到64 000 h，熱通道部件壽命由72 000 h 延長到96 000 h。整體部件壽命延長了30%以及中修檢修間隔延長30%，預(yù)估度電分攤的設(shè)備成本節(jié)省20%～30%，而且顯著提高機組運行的靈活性。間接延長機組運行時間（一個大修周期延長了16 000 h），顯著提升了機組的經(jīng)濟效益，達到同類型機組先進水平，提高機組在電網(wǎng)和熱網(wǎng)中的可靠性。

3.3 機組運行穩(wěn)定性增強

作為國內(nèi)第一臺AGP 改造的9E 燃機，在深圳地區(qū)近三年臺風暴雨極端天氣情況下，兄弟電廠機組全部跳停，而本公司1 號燃機穩(wěn)定運行，保證電網(wǎng)供電。

4 結(jié)束語

圖5 DCS 顯示第一套機組與第二套機組出力顯示

9E 型燃機在國內(nèi)已運行15 年，燃機熱通道部件和壓氣機氣封已到升級換代時期，可將熱通道部件（噴嘴、動葉、復環(huán)）進行AGP 升級改造。改造后主要達到3 個效果：①燃機出力提高6 MW，聯(lián)合循環(huán)出力提高2.5%，熱耗下降1.5%；②AGP 熱通道部件壽命延長，部件壽命由72 000 h延長到96 000 h；③機組運行穩(wěn)定性增強。9E 燃機壓氣機氣封更換為刷式氣封后，耐磨效果好、減少漏氣損失、密封效果更好。