淺談制約小型自用汽輪機發(fā)電的因素

蔡鑫

摘 要：本文以青島捷能公司生產的C15-8.83/4.3型汽輪發(fā)電機組為例，結合多次設備改造經驗，針對制約小型汽輪機效率的幾項關鍵因素進行了分析。

關鍵詞：汽輪機;效率;非計劃性停機;機組內耗

0 引言

從減少非計劃停機、減少機組內耗兩個大的方面入手，解決制約小型汽輪機發(fā)電的因素。

1 減少非計劃性停機

據(jù)統(tǒng)計，中潤公司動力分廠在2010—2012年間，汽輪機非計劃性停機多來源于勵磁系統(tǒng)的故障，就以下四點進行了技術改造，徹底解決了因勵磁系統(tǒng)故障帶來的非計劃性停機。

1.1 改善勵磁機運行環(huán)境 勵磁整流盤是發(fā)電機的主要部件之一，以前工作環(huán)境粉塵較多，由于粉塵主要為焦粉可導電，導致整流盤基本上半個月就要停機維修一次，每次減少發(fā)電量10萬千瓦時。通過加裝密閉小屋，使得勵磁整流盤與粉塵隔絕，另外在小屋里增設了降溫設備，最大限度改善了整流盤的運行環(huán)境，自改造以來整流盤一直平穩(wěn)運行，有效保證了發(fā)電機的正常運轉。

1.2 消除機組油檔漏油 國內小型機組軸瓦油檔多采用梳齒式油檔，一般擋油環(huán)宇軸頸上部間隙為0.20～0.25mm，下部間隙為0.05～0.10mm，兩側間隙為0.10～0.20mm，其下半內側油檔通常開有泄油孔，但正常運行中，由于孔徑偏小或孔數(shù)量小而來不及泄油，就很容易沿著軸頸向油檔外部甩油，2012年機組第一次大修時對2#機組4#瓦油檔泄油孔孔徑擴孔，改造后機組漏油明顯改善，但是4#瓦處仍舊有油霧產生，受到勵磁機吸引力進入到勵磁盤中，易引起機組跳車。

現(xiàn)在先進機組軸瓦密封引進了接觸式油檔。這樣密封齒與轉軸可緊密接觸，實現(xiàn)無間隙運行和自潤滑。其具有以下優(yōu)勢具有精確限位裝置、彈性退讓等優(yōu)勢，經過油檔改造后，泄漏油氣進入勵磁系統(tǒng)的問題有了明顯改善。

1.3 提高對焦粉導電的認識 通過多次勵磁事故的分析，對焦粉導電有了新的認識，主要圍繞提高帶點體對地絕緣進行研究，先是探索對絕緣板采用環(huán)氧樹脂封裝，提高爬電距離，勵磁機能夠穩(wěn)定維持運行至40天。接著又采用將整流盤絕緣板加厚、改變材質的方式，絕緣板改成云母材質，進一步提高絕緣，勵磁機穩(wěn)定運行時間達半年以上。然后又在勵磁機進風口處增加濾網，減少焦粉的進入，這樣一步一步探索出對勵磁系統(tǒng)的治理道路，至今運行2年未出現(xiàn)勵磁系統(tǒng)造成汽輪機停車事故。

1.4 改善電抗器接頭發(fā)熱的情況 發(fā)電機電抗器接頭發(fā)熱是制約發(fā)電的常見問題。經過摸索，發(fā)現(xiàn)電纜為銅材質，電抗器為鋁質，銅鋁之間受熱發(fā)生化學反應，運行時電抗器接頭溫度高達90℃，經過可行性研究將接頭改變?yōu)殂~鋁過度材質接頭，同時距離加長，增加電抗器接頭的散熱面積，經過改造后，電抗器觸頭溫度未超過50℃，制約發(fā)電的一個因素得以解決。

2 減少機組內耗

2.1 保溫材質更換 改造前汽輪機上、下氣缸由于保溫不合適造成溫差較大，易造成啟動汽輪機時需要長時間暖機才能順利啟動。動力分廠通過調研，將原來硅酸鋁材質保溫更換為高鋁稀土材質保溫，使得上、下氣缸溫差由原來的30℃以上下降到10℃以內，每次汽輪機啟動時間可縮短2小時，節(jié)約時間可多發(fā)電3萬千瓦時。

2.2 改造汽封 傳統(tǒng)梳齒式汽封，徑向間隙一般為0.30～0.35mm，若汽封徑向安裝間隙較小，汽封齒很容易磨損，因此只能犧牲間隙來保證機組運行安全。僅僅依靠高低齒密封蒸汽使得軸端密封效果不好，需要提高軸封供氣的壓力滿足機組真空需求，機組真空比較低。將傳統(tǒng)汽封低齒車削，由蜂窩狀汽封取代，蜂窩是由六邊形孔邊片組成，其芯格尺寸為0.8～2mm，板厚0.05～0.2mm，蜂窩深度為3～6mm，是一種應用較為廣泛的汽封。

圖1 ?梳齒式汽封與蜂窩式汽封對比圖

通過圖1的比較發(fā)現(xiàn)，蜂窩汽封由于具較寬的密封帶，改變了傳統(tǒng)直形汽封低齒齒數(shù)由于受結構限制，只能布置很少（一般1～2齒）的缺點，仍保留汽封高齒。相當于增加了汽封齒數(shù)量，加大了汽流阻力，提高了密封效果，動力分廠利用2#汽輪機大修時機更換了9道軸端汽封，改造后，機組前汽封蒸汽泄漏量減少，小減用汽量減少。后軸封漏真空量改善，機組效率得以提高。

2.3 維持最佳真空度 運行經驗表明，凝汽器真空每降低1%，會使汽輪機汽耗增加1.5%～2.5% 。汽輪機真空度的高低與真空系統(tǒng)的嚴密性、循環(huán)水流量、凝汽器不銹鋼管清潔系數(shù)有很大關系。

2.3.1 凝汽器不銹鋼管清洗 雖然在冷卻水中加入緩蝕阻垢劑，但是不銹鋼管的結垢仍舊不可避免，加上不銹鋼管的傳熱系數(shù)本身比銅管低8%～15%，一旦大量結垢對機組效率產生較大影響。該廠沒有具備在線清洗的條件與裝置，利用大中修時機對凝汽器不銹鋼管進行機械清洗。

2.3.2 真空查漏 向凝汽器汽側灌入清潔的工業(yè)水或除鹽水，灌水高度應達到下汽缸汽封洼窩的下部處，查看與凝汽器相連的管道、閥門、法蘭以及凝汽器不銹鋼管是否有漏水現(xiàn)象。

2.3.3 改造后汽缸噴水 汽輪機真空降低直接影響汽輪機排氣溫度的升高，排氣溫度的升高影響機組脹差、振動，原設計汽輪機后汽缸噴水是利用凝結水泵出口水回送凝汽器低壓缸排氣管處，當汽輪機排汽溫度升高至80℃時后汽缸噴水自動打開，降低排氣溫度。經過使用發(fā)現(xiàn)效果不夠明顯，對水束噴水改造成霧化噴水，加大水與蒸汽的換熱面積。

3 結束語

通過陸續(xù)幾年對小型汽輪發(fā)電組的運行探索、改造，我們進行了勵磁機運行環(huán)境、勵磁機進風口處加裝濾網、電抗器材質更換、保溫材料更換、油檔和汽封的更新、后汽缸增加霧化噴頭等改造項目，實際投入運行，對提高汽輪機發(fā)電量起到了關鍵作用。

參考文獻：

[1]高壓汽輪機檢修[M].水利水電出版社.

[2]遼寧省電力工業(yè)局組編，邵和春主編.汽輪機運行[M].中國電力出版社.

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