660MW汽輪機組熱耗率高分析及改進

石曉玲　韓彥杰

（國電投江西電力有限公司景德鎮發電廠，江西景德鎮　333036）

660MW汽輪機組熱耗率高分析及改進

石曉玲韓彥杰

（國電投江西電力有限公司景德鎮發電廠，江西景德鎮333036）

本文針對某電廠#1汽輪機熱耗率高的現象進行了全面分析，從中確定影響熱耗率高的主要原因為通流部分缸內效率降低，并在#1機組A修過程中分別采取了減小通流間隙、調整高中壓內缸平面間隙和清理結垢的隔板及葉片等改進措施。A修結束機組投運后通過電科院的試驗數據得出的汽輪機熱耗率較A修前有明顯的降低，取得了較好的效果，對同類型汽輪機組有一定的指導意義。

汽輪機組熱耗率通流部分

汽輪機的熱耗率關系到火力發電廠運行經濟性的重要因素，同時也是直接反映汽輪機組性能高低的主要指標之一。汽輪機熱耗率每增加100kJ/kWh，供電煤耗增加3.5g/kWh。在其他條件不變的情況下，汽輪機熱耗率越低，機組供電煤耗率越低熱耗率越低，從節能降耗角度考慮，降低汽輪機熱耗率的工作已迫在眉睫。根據對火電廠的熱經濟性分析，電廠熱耗率高的一個重要原因是汽輪機通流部分效率低，進而增加了機組的煤耗，且汽輪機通流部分效率與熱耗率呈一定線性關系，低壓缸效率下降導致熱耗率增量最大，高壓缸次之，中壓缸最低［1］。

某電廠為2臺660MW超超臨界機組，汽輪機為東方汽輪機廠引進日立技術生產制造的超超臨界壓力汽輪機。該汽輪機采用復合變壓運行方式，通流部分采用沖動式。其中#1機組2010年投產運行，但該機組自投產以來的熱耗率一直高于設計值，根據江西電科院實驗數據顯示，#1機組熱耗率為7702kJ/（kW·h），與設計熱耗7460kJ/（kW·h）相比高出241.53kJ/（kW·h）。因此，從機組熱經濟性和節能降耗兩方面來分析，我們都應該及時采取有效措施降低機組的熱耗率。

1　影響機組熱耗的主要因素

汽輪機組的熱耗率主要是根據熱力性能試驗數據的計算得到的。熱力性能試驗的目的是掌握汽輪機組實際運行性能，如對新投產的新機組，需要做性能考核試驗，來檢驗機組是否達到制造廠家在技術合同上保證的熱耗率；另外，對機組大修前、后也要進行常規熱力性能試驗，來檢驗大修的質量。

表1　高壓通流間隙

表2　中壓通流間隙

根據江西電科院的實驗數據顯示，影響機組熱耗率的原因總體可以分為四方面：

（1）汽輪機通流部分缸內效率降低，導致熱耗率偏差103.6 kJ/ kWh，占總熱偏差的42.9%；

（2）系統外漏流量。#1機組的一些旁通閥、疏水閥存在一定的漏流，導致熱耗率偏差77.27 kJ/kWh，占總熱偏差的32%；

（3）運行工況。主要為回熱系統運行偏離設計工況，導致熱耗率偏差14.72 kJ/kWh，占總熱耗率的6.1%；

（4）其他方面導致熱耗率偏差45.94 kJ/kWh，占總熱耗率偏差的19%。

從上述四個方面我們可以看出汽輪機通流部分缸內效率降低是造成660MW汽輪機組熱耗率偏高的重要因素。通過進一步分析，造成660MW汽輪機通流部分內效率降低的具體原因分別為汽封間隙大；高中壓內缸平面間隙超標；汽輪機隔板和葉片嚴重結垢。因此，我們從這三個方面分別進行了分析并采取了相應的處理措施。

2　汽封間隙大

2.1汽封間隙情況

汽輪機通流部分汽封間隙較大，則會導致部分未做功新蒸汽進入下一級，對下一級流場產生擾動，降低汽輪機級效率，從而影響汽輪機通流部分缸內效率。

2014年4月對某電廠660MW機組進行A修，汽輪機本體解體后對汽封間隙進行了檢查測量，測量結果如表1和表2。

表4　調整后中壓通流間隙

2.2減小通流間隙的措施

2.2.1修復變形汽封齒

汽封是汽輪機本體中最易損壞的部件，汽封間隙本來就小，不管什么原因造成的動靜碰磨，首先受損的就是汽封。其常見的損傷形式有：汽封齒磨損，變形，倒伏，斷裂，汽封環端面損傷變形，彈簧片裂紋或彈性疲乏等。

2014年4月A修期間汽輪機高中、低壓缸開缸，對從汽封圈拆下來的汽封環進行逐一檢查，發現汽封齒有碰彎倒狀的現象，后采用扁嘴鉗將其校直，對磨擦而變厚的汽封齒進行修刮，使齒尖符合要求；對打毛或打脹的汽封環端部，用銼刀將其修理符合要求，裝在槽道內其接口處確保無間隙。修正后重新裝復的汽封如圖1所示。

2.2.2更換損壞汽封塊

對于汽封齒倒伏，磨損嚴重或汽封環端部損壞嚴重不能修復合格時，應予更換；如汽封環上的齒尖出現斷裂現象也應進行更換。

在對高中壓缸隔板汽封進行檢查時發現中壓缸第4、5、6級隔板汽封倒伏有磨損現象，葉頂圍帶磨損嚴重，對磨損嚴重的汽封塊進行了整圈更換。如圖2所示。

圖1　重新修復后的汽封

圖2　更換后的汽封塊

圖3　高中壓內缸平面間隙

2.2.3調整汽封間隙

（1）汽封間隙數據選取原則為：#1、#3、#4、#5、#6、#7汽封體汽封徑向間隙按照設計值下限0.05～0.10mm的標準進行驗收；各隔板汽封間隙按照設計值下限0.05～0.10mm的標準進行驗收；#2汽封體汽封徑向間隙按照設計值下限的標準進行驗收；各徑向汽封間隙按照設計值下限0.05～0.10mm的標準進行驗收。

（2）汽封調整過程從頭至尾采用全實缸調整，在檢修中采用滾膠布及塞尺測量相結合的工藝。汽封塊修復、更換后，經對汽封間隙進行測量，測量數據如表3和表4。

圖4　隔板結垢情況

3　高中壓內缸平面間隙超標

3.1平面間隙情況

該廠汽輪機為高中壓合缸結構，雙層缸體，內外缸之間充滿著一定壓力和溫度的蒸汽，從而使內外缸承受的壓差和溫差較小。當高中壓內缸平面間隙超標時，高溫高壓蒸汽未做功而從結合面處漏入內、外缸間，造成熱量損失，影響汽輪機的效率。

2014年4月機組進行A修，汽輪機本體解體后，對高中壓內缸平面間隙進行了檢查測量（廠家標準為自由狀態下0.25mm以下，緊1/ 3螺栓0.03mm塞尺不入），測量緊1/3螺栓后間隙如圖3所示。

3.2高中壓內缸整體返廠維修

鑒于高中壓內缸水平中分面間隙的測量情況，進行整體返廠修理。

由于高中壓內缸扣空缸測量間隙高達2.75mm，考慮到即使通過改造降低汽缸內外壁溫差，但是中分面間隙過大會造成汽缸中分面及汽缸螺栓受到蒸汽沖刷，造成汽缸漏汽。因此，決定對高中壓內缸水平中分面進行銑削處理。測量高中壓內上缸水平，結合面銑去2.2mm，內下缸銑去2mm；水平中分面找正，銑中分面鍵槽、配鍵；按端面及各開檔面找平，重新車各檔內孔、配合鍵槽、定位銷孔等。

4　汽輪機隔板和葉片結垢嚴重

4.1隔板和葉片結垢情況

汽輪機葉片是汽輪機中最重要的零件之一，它作為蒸汽熱能轉換為機械能的主要作功部件，其結構型線、工作狀態將直接對能量轉換效率產生影響，當汽輪機葉片結垢嚴重時，分別會產生如下影響：

（1）影響轉子動平衡，使震動增加；

（2）使蒸汽流通面積減小，流動阻力增大，軸向推力增大，帶來轉子軸向位移增大，推力軸承過負荷，轉子動靜摩擦等；

（3）由于阻力和葉片形式的改變，影響機組的效率；

（4）結垢后，葉片受力加劇、增大疲勞損傷，影響葉片使用壽命。

2014年4月機組進行A修，汽輪機本體解體后進行檢查，隔板和葉片結垢情況嚴重，達到80%以上。隔板結垢情況如圖4所示。

4.2隔板、動葉片噴丸清理

依次將轉子、隔板（包括隔板氣封槽道、安裝槽道、隔板水平端面）、清洗完畢；清洗前做好防護措施，如將轉子、隔板的孔洞、縫隙堵塞好，乙方采取措施防止葉片、軸等部件損傷。高中壓轉子軸頭調速部分、推力盤部分、轉子軸頸、轉子靠背輪螺栓孔及外圓、靠背輪端面，隔板葉頂部分的阻汽片在清洗作業時需根據清洗方案事先做好包扎防護工作。

對汽輪機設備噴丸處理時，噴槍的角度保持在30°-60°，噴頭距被噴物件距離15CM～30CM，嚴禁噴頭長時間停留在所清理的設備表面，根據國外同類型機組通流部分清理技術要求，通流葉柵部分噴丸覆蓋率不能超過兩遍；玻璃珠粒度為0.05-0.15MM（玻璃珠的材質為二氧化硅、硬度35-40MOH、成圓率98%、顏色是白色的噴丸專用玻璃珠）；不得使用上述之外的其他硬度高、成圓率小于95%、直徑大于0.25MM的玻璃珠材料，以及摻金剛砂和石英砂等材料。

經清洗處理的設備表面為金屬本色，無銹無垢，表面光滑，表面粗糙度應達到0.8。

5　通流部分改進后效果分析

2014年6月機組A修投運后，邀請湖南電科院對該機組進行了A修后的機組性能試驗，試驗得出A修后的該機組熱耗率偏差由修前的241.53kJ/（kW·h）降低至151.53kJ/（kW·h）。性能試驗結果表明通過A修對#1機組汽輪機通流部分的調整使機組的熱耗率有了明顯的降低，進而使得我廠的供電煤耗進一步降低，同時也提高了機組的熱經濟性，降低了我廠的生產成本，對同類型機組也有一定的指導意義。

［1］.湯濤，譚青，王偉敏，等.汽輪機通流部分熱力性能對熱耗率影響［C］.中國電機工程學會第十三屆青年學術會議論文摘要集，2014.

石曉玲（1968—），女，研究方向：火電廠汽輪機經濟運行管理。