汽輪機低壓缸進汽區(qū)優(yōu)化改造

楊建榮 趙樂 王寶珠

【摘要】針對河北石家莊某電廠2×300MW汽輪機，低壓缸效率低于設(shè)計值，進行針對性分析，制定出一號機組A級檢修設(shè)備改造方案，項目實施后收到了良好效果。

【關(guān)鍵詞】汽輪機；低壓缸；設(shè)備改造；節(jié)能

汽輪機作為電廠的主要工具，其效率的高低對電廠的節(jié)能降耗以及其經(jīng)濟指標有著重要的影響。低壓缸的進口級段通流效率偏低是導致機組試驗熱耗率偏高于設(shè)計值的主要原因。在此本文主要針對石家莊某電廠一號300MW汽輪機低壓缸效率偏低的問題，著重從低壓缸進汽流動場以及其氣流收到阻力方面進行了分析、探討。

1、設(shè)備狀況

石家莊某電廠一號汽輪機組，是東方汽輪機生產(chǎn)的型號為CC330/238- 16.7/1.0/0.5 /537/537亞臨界中間再熱雙可調(diào)抽汽供熱式汽輪機組。高、中壓部分為分缸結(jié)構(gòu)，具有獨立的高壓缸和中壓缸，低壓缸為雙流、雙排結(jié)構(gòu)。低壓缸采用焊接三層缸結(jié)構(gòu)，軸承座在低壓外缸上。低壓內(nèi)缸進汽室設(shè)計為裝配式結(jié)構(gòu)，整個環(huán)形的進汽腔室與內(nèi)缸其它部分隔開，并且可以沿軸向徑向自由膨脹，低壓進汽口設(shè)計為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，可以減輕進汽口的重量，同時避免了鑄件可能存在的缺陷。低壓缸為中部進汽，汽流對稱向兩側(cè)流動。

2、對該機組低壓缸缸效情況分析如下

2.1 運行參數(shù)分析：

2.1.1 低壓缸各段抽汽參數(shù)分析：對該機組運行中六、七、八段抽汽溫度、壓力對比分析，均與東方汽輪機廠提供的設(shè)計值基本相符。說明低壓缸級間及內(nèi)缸結(jié)合面無明顯漏汽現(xiàn)象。

2.1.2 低壓缸軸封漏汽的影響：

2012年10月21日定期進行一號機組真空嚴密性試驗，試驗結(jié)果為313 Pa/min，為不合格。試驗時#1機軸封壓力一直維持投產(chǎn)以來的30KPa，規(guī)程規(guī)定軸封母管壓力維持25KPa--35KPa之間，試驗時軸封母管壓力符合規(guī)程規(guī)定。考慮到軸封間隙偏大，提高軸封母管壓力至上限35KPa，再次進行真空嚴密性試驗，試驗結(jié)果為140Pa/min，達到良好。繼續(xù)升高軸封壓力做試驗，真空嚴密性維持不變，試驗說明軸封間隙略有偏大，或者存在一定磨損。目前通過提高軸封壓力能夠彌補。需要利用機組檢修機會解體檢查，必要時更換。

2.1.3 低壓缸排汽參數(shù)分析：

從低壓缸參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)低壓缸排汽略有偏流現(xiàn)象，兩側(cè)排汽存在不均衡現(xiàn)象。

2.2 設(shè)備結(jié)構(gòu)方面：

機組安裝時發(fā)現(xiàn)，低壓缸進汽蒸汽室沒有設(shè)計分向?qū)Я靼澹ㄈ鐖D1），蒸汽進入蒸汽室后直接撞擊在進汽室隔板上，靠壓力自然分流，造成分流不均。同時造成蒸汽流動過程中，擾動增加，流動性能下降，能耗升高。一號汽輪機性能試驗計算出低壓缸效率為86.683%，低于東方汽輪機廠提供的熱力平衡圖（保證熱耗7890KJ/kwh）THA工況下的低壓缸效率90.03%，偏低3.347%，嚴重影響汽輪機整體效率，造成供電煤耗上升，機組效率下降。

3、優(yōu)化方案

通過分析得出結(jié)論，如果在低壓缸進汽口加裝導流板，使進汽口拐角處形成平滑流道減小撞擊阻力，改善該區(qū)域的流場。通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)，使得低壓缸進汽道氣動性能得到改善，壓力損失下降，提高了低壓缸第一級的效率，達到了節(jié)能降耗的目的，機組經(jīng)濟效益也得到很大的提高。根據(jù)東汽提供的數(shù)據(jù)，蒸汽流經(jīng)此處會產(chǎn)生0.02MPa左右的壓降。加裝導流板進行優(yōu)化后，機組熱耗可降低25kj/kw.h，因此有必要增設(shè)導流板，優(yōu)化低壓缸進汽口流場。

其他優(yōu)化項目有低壓缸中分面改造、低壓進汽隔板增加密封、通流汽封齒形式的改進將迷宮梳齒式汽封改為蜂窩式汽封，通過設(shè)備改造充分提高低壓缸缸效。

4、項目實施方案

如下圖所示，加工低壓缸進汽分向?qū)Я靼澹馁|(zhì)為：15CrMoA，直徑1700mm，導流板制作完成后，采取螺絲緊固加焊接的方式，安裝到低壓缸進汽蒸汽室中間部位，從而達到減小蒸汽擾動，降低蒸汽流動損失的目的。導流板安裝過程中，焊接存在一定風險，應嚴格按照相應的焊接工藝進行，確保焊接質(zhì)量，導流板安裝牢固，防止脫落。

一號機組于2013年9月4日23時27分解列轉(zhuǎn)為A級檢修，按照進度對汽輪機本體揭缸檢查、檢修，對相關(guān)設(shè)備進行改造。低壓缸解體后發(fā)現(xiàn)，第一級噴嘴左右兩側(cè)進汽倒圓角裝反，造成該區(qū)域產(chǎn)生蒸汽窩流，節(jié)流損失增大，嚴重影響機組能耗。按照圖紙要求進行了重新安裝，同時按照技術(shù)要求對低壓缸進汽導流板進行了安裝。（如圖2、3）

本項改造完成后，預計熱耗下降約25kJ/（kw.h），預計供電煤耗降低約=HRfh/[ηgl×ηgd×7×4.18×（1-δ）]

=25/[92.4%×99%×7×4.18×（1-5.67%）]

=1g/kw.h

其中：HRfh - 汽機熱耗率變化率，

ηgl - 鍋爐效率設(shè)計值，

ηgd - 管道效率取，

δ -廠用電率。

按等效年利用小時數(shù)5500h，年節(jié)約標煤約300000×5500×1=1650噸，標煤價格按700元/噸計算，年直接效益為110萬元左右。

5、結(jié)語

石家莊某熱電有限公司一號機組，低壓缸進汽區(qū)優(yōu)化改造方案實施后收到了良好的效果，機組啟動后性能試驗結(jié)果低壓缸效為87.826%，比改造前提高1.143%。改造過程中也發(fā)現(xiàn)了低壓缸第一級噴嘴左右兩側(cè)進汽倒圓角裝反問題，雖然未對機組安全運行造成威脅，但是機組經(jīng)濟性受到較大影響，糾正后節(jié)流損失明顯減小；建議同類型機組利用機組檢修機會，認真檢查并消除影響機組經(jīng)濟性的因素，提高機組效率。

參考文獻：

[1]汪玉林編.汽輪機設(shè)備檢修實用技術(shù)[M].化學工業(yè)出版社，ISBN：9787122132550.2012-06-01.

[2]王德堅 等著，王德堅等編.汽輪機設(shè)備檢修[M].中國電力出版社，ISBN：9787512327757.2012-07-01.