350MW汽輪機熱耗率升高原因分析及對策

葉 明

作者通聯：中國國電九江發電廠檢修部熱機二分部 江西九江市潯陽區濱江東路45號 332000

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一、概述

國電九江電廠5號汽輪機系日本日立公司生產的TCDF-40型、額度功率為350MW、亞臨界、一次中間再熱、沖動式、單軸、雙缸二排汽的凝汽式汽輪機，高、中壓缸為合缸，各缸均為雙層結構，分為內缸和外缸，高、中壓缸通流部分反向布置，低壓缸為對稱分流雙層結構，機組于2002年9月投產發電。

二、存在問題

1.因高、中壓缸效率偏低，使得熱耗率升高，5號汽輪機帶350MW負荷時，高壓缸效率82.25%（設計值85.44%），中壓缸效率90.04%（設計值91.71%），導致高、中壓缸熱耗率分別升高39.32kJ/kW·h和92.944kJ/（kW·h）。

2.凝汽器端溫差12℃（設計值≤7℃）、汽輪機排汽壓力9.3kPa（設計值4.9kPa），使5號汽輪機熱耗率升高289.654kJ/（kW·h）。

三、原因分析

1.高、中壓缸效率降低原因

（1）2008年5月5號汽輪機大修時，發現高、中壓缸通流間隙過大，表現在各級隔板氣封和各級葉頂氣封間隙均嚴重超標，現場測量查得各級隔板氣封與大軸徑向間隙、各級動葉的葉頂與氣封徑向間隙和高、中壓缸軸封與大軸單邊徑向間隙均在1.2～1.6mm，超出標準值0.35～0.6mm。造成間隙如此之大的直接原因一是2003年5月的一次熱態啟動中因運行控制失誤導致5號機中壓缸進入了冷氣，一直未揭缸檢查處理，二是在機組的例行啟、停過程中，機組加熱或冷卻的控制方面曾出現過失誤，造成高、中壓缸曾出現過變形和轉子彎曲度曾出現過較大超標的現象，使得各級隔板氣封、各級葉頂氣封和高、中壓缸軸封嚴重磨損所致。由于高、中壓缸通流間隙過大使得漏汽損失過大，導致高、中壓缸效率降低、熱耗率升高。

（2）現場檢查發現高、中壓缸通流部分的各級動、靜葉片存在嚴重結垢現象，厚度0.3mm左右，使通流部分動、靜葉片表面粗糙度增大，造成汽輪機效率降低，熱耗率增大。

2.汽輪機排汽壓力過高原因

（1）在機組的例行啟、停過程中，機組加熱或冷卻的控制方面曾出現過失誤，轉子彎曲度曾出現過較大超標的現象，造成低壓缸軸封磨損嚴重，經測量軸封與大軸單邊徑向間隙過大，高達1.5～1.8mm超出了標準值0.4～0.65mm，使得外界大量空氣從低壓缸軸封漏入凝結器內，造成凝結器中聚積的空氣過多，在冷凝管外蒸汽被冷凝，而空氣和其他不能冷凝的氣體留在冷凝管外形成一層空氣膜降低了傳熱效果，使凝結器端溫差大幅升高，成為導致5號汽輪機排汽壓力升高、機組熱耗率增大的原因。

（2）5號機凝結器未設計安裝膠球清洗裝置，冷卻水管內壁上的積垢無法及時清洗去除，使得凝結器冷凝管內壁積垢越來越嚴重，導致凝結器端溫差不斷增大，使5號汽輪機也排汽壓力不斷升高、機組熱耗率增大。

（3）5號機凝結器A、B兩側水室循環冷卻水進水二次濾網均濾水效果很差。由于目前使用的反沖回轉式二次濾網為老式落后的產品，結構設計不合理，網芯為旋轉式，排污槽設計為靜止的，網芯投入反沖洗時需要旋轉。循環冷卻水取自長江水，水中有大量雜物，為防止循環水中有大量雜物從網芯與靜止部分之間的間隙進入凝汽器水室，堵塞冷凝管，設計有一圈橡皮擋圈，但橡皮擋圈極易老化，且承受水沖擊性能差，很快完全破損失效，使用壽命極短，一般一付新換橡皮擋圈使用三個月就完全破損失效。必須吊出解體A、B二次濾網，方可更換A、B二次濾網的橡皮擋圈，更換橡皮擋圈工作量大，需用時間長，A、B二次濾網同時更換橡皮擋圈一般要7天，不停機無法進行，加之5號機組停機機會少，偶遇停機，停機時間也只是兩三天，平時無法更換橡皮擋圈，使得二次濾網長期在橡皮擋圈完全破損失效的狀態下運行，這樣，循環水中有大量雜物通過破損失效的橡皮擋圈和網芯與靜止部分之間間隙（該間隙設計過大）直接進入凝汽器水室，堵塞大部分冷凝管，導致冷凝管內循環冷卻水流速緩慢、循環冷卻水量減少，造成冷凝管內壁積聚污垢嚴重，凝汽器端溫差大幅度增大，特別是夏季汛期，循環水中雜物比其他季節更多，水溫也比其他季節高，凝汽器端差增大更嚴重，造成5號汽輪機排汽壓力大幅升高、機組熱耗率增大。

四、處理對策

（1）采用水力噴砂的方法清洗高、中壓缸通流部分的各級動、靜葉片。用10～15MPa的高壓水流含40～50目的細小砂粒沖洗葉片，這樣既不環境污染，也不易損傷葉片，且葉片表面結垢全部被清除。清洗后的葉片表面光滑、見金屬本色，可使高、中壓缸效率提高。

（2）更換了高、中壓缸通流部分中已嚴重磨損的各級隔板氣封、各級葉頂氣封和高、中壓缸軸封，精心調整了徑向間隙，單邊徑向間隙均調整為0.35mm的設計值以減小漏汽損失，提高通流部分效率。

（3）更換已嚴重磨損的低壓缸軸封，精心調整徑向間隙，單邊徑向間隙均調整為0.4mm的設計值，以消除外界空氣從低壓缸軸封漏入凝結器內的缺陷。

（4）采用高壓清洗機將凝結器所有冷凝管的內壁上的污垢清除干凈，給5號機凝結器設計安裝了膠球清洗裝置，以便凝結器運行中能及時清除冷卻水管內壁積垢。

（5）對二次濾網進行重新選型改造，拆除原結構不合理的反沖回轉式二次濾網，安裝目前國內較先進的EPFB1800二次濾網。EPFB1800二次濾網設計結構合理，排污槽為旋轉式，網芯采用與筒體無間隙焊接工藝，沒有原老式二次濾網的缺陷。

（6）加強技術培訓，提高運行人員業務水平，避免發生機組動靜摩擦事故。化學運行人員加強對蒸汽品質監控，避免葉片嚴重結垢。

五、效果

（1）5號機大修后投入運行，對其進行熱力試驗，結果發現高、中壓缸效率明顯提高，5號汽輪機帶350MW負荷時高壓缸效率達到85.65%、中壓缸效率達到91.91%，均略高于設計值。

（2）低壓缸軸封密封性能很好，經利用氦質譜檢漏儀查得，無外界空氣從低壓缸軸封漏入凝結器內，取得了很好的效果。

（3）二次濾網改造及安裝了膠球清洗裝置后，實際投入效果很好，再未發生循環水中雜物進入凝結器水室堵塞大部分冷凝管現象。二次濾網自動化程度提高，系統簡單，濾網反沖洗排污效果很好，檢修和維護量也大大降低。膠球清洗裝置清洗效果理想，收球率達到95%以上。經多次檢查證實，凝結器所有冷凝管的內壁清潔光滑。

（4）凝結器實際運行端溫差降低到了1℃左右，汽輪機排汽壓力達到設計值（4.9kPa）。

六、效益

5號汽輪機經改進投入運行后進行了熱力試驗。熱耗率降低了423.56kJ/（kW·h），按照機組年運行4500h、年負荷率75%計算，每年節約標準煤16537.5t。