汽輪機(jī)高壓缸效率的提高研究

許振宇

摘 要：汽輪機(jī)高壓缸效率的提高是關(guān)系到火電廠發(fā)電效率提升的關(guān)鍵因素之一。本文以火力發(fā)電廠汽輪機(jī)高壓缸運作的原理為基礎(chǔ)，分析了汽封間隙調(diào)整易偏大問題和再熱器減溫水量對機(jī)組效率的影響問題，并提出了提升汽輪機(jī)高壓缸效率的策略。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠;汽輪機(jī);高壓缸;效率提升

中圖分類號：TK261 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）20-0131-02

Research on Improving the Efficiency of High Pressure

Cylinder of Steam Turbine

XU Zhenyu

（Tianjin Huadian Fuyuan Thermal Power Co.， Ltd.，Tianjin 301700）

Abstract： The improvement of high pressure cylinder efficiency of steam turbine is one of the key factors related to the improvement of power generation efficiency in thermal power plant. Based on the principle of high pressure cylinder operation of steam turbine in thermal power plant， this paper analyzed the problem of easy deviation of seal clearance adjustment and the influence of reheater temperature reduction water quantity on unit efficiency， and put forward some strategies to improve the efficiency of high pressure cylinder of steam turbine.

Keywords： power plant;steam turbine;high pressure cylinder;efficiency improvement

電力工業(yè)是我國社會市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要影響因素之一，電力作為我國社會發(fā)展的基礎(chǔ)能源，在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。而火電廠是電力的源頭之一，關(guān)乎著電力資源的穩(wěn)定供應(yīng)和社會發(fā)展，是我國經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中的核心產(chǎn)業(yè)[1-3]。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，我國電力資源的生產(chǎn)發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變。當(dāng)前，我國電力能源結(jié)構(gòu)以火力發(fā)電為主，水力發(fā)電、核電以及風(fēng)力發(fā)電等逐步增加，而在火力發(fā)電廠中，汽輪機(jī)效率直接影響發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

1 汽輪機(jī)高壓缸運行原理

發(fā)電期間需要通過傳送裝置將煤炭運送至鍋爐內(nèi)部，進(jìn)而提供熱能，產(chǎn)生水汽。值得注意的是，改變煤炭的物理狀態(tài)，提高煤炭的產(chǎn)熱效果，這樣可以極大地提高煤炭的資源使用率，增大汽輪機(jī)的動能提供量，最終帶動火電廠發(fā)電效率的提升。在作業(yè)過程中，煤粉通過高溫空氣的傳遞，由排粉風(fēng)機(jī)送至鍋爐爐膛內(nèi)部。爐膛內(nèi)的煤粉不斷燃燒，將產(chǎn)生的高壓水蒸氣輸送至汽輪機(jī)，作為汽輪機(jī)的動力資源。汽輪機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，水蒸氣的溫度逐級下降，隨后排入凝汽器中。鍋爐作業(yè)期間，需要將水蒸氣中的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)槠啓C(jī)中的機(jī)械能。汽輪機(jī)通過聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)連接在一起，將汽輪機(jī)中的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)中的電能，而后經(jīng)過升壓站將電能傳遞到輸電線路，由此可以看出，電廠汽輪機(jī)對電廠的發(fā)電能力有著重要的影響[4-6]。

汽輪機(jī)高壓缸的養(yǎng)護(hù)和管理工作是電廠運維管理的重點內(nèi)容。因此，做好整體系統(tǒng)的研究，了解動能損失和處理是提高汽輪機(jī)高壓缸效率的關(guān)鍵，可以確保電廠發(fā)電穩(wěn)定，保證社會用電。高壓缸效率低下的主要原因是漏氣造成的壓力不足。所以，要想提高高壓缸的效率，人們需要提升其密閉性，通過在汽輪機(jī)高壓缸加裝退讓式活動汽封等措施，減少由調(diào)節(jié)級后經(jīng)高壓前汽封漏入高壓缸排汽口的蒸汽流量，從而提高高壓缸內(nèi)部的水汽壓力，提高高壓缸水汽初始力量。這樣可以提高高壓缸的經(jīng)濟(jì)效益，增加其做功效率。改進(jìn)高壓缸后，夾層漏汽面積減小，滿負(fù)荷工況漏汽量至少可減少14t/h。由于漏汽損失大大減少，在高壓缸其他各壓力級效率維持不變的條件下，按設(shè)計工況的高壓缸有效焓降為60kJ/kg計算，改進(jìn)后此工況下可增發(fā)出力值為14 000×330/3 600=1 283kW。技術(shù)改進(jìn)使得高壓缸內(nèi)部的漏氣減少，解決高壓缸上下缸溫度差過大的問題，使得高壓缸運轉(zhuǎn)更加穩(wěn)定和安全。

2 汽輪機(jī)高壓缸運行效率的影響因素

2.1 汽封間隙調(diào)整易偏大

引進(jìn)型300MW機(jī)組為反動式汽輪機(jī)，相比于傳統(tǒng)的沖動式汽輪機(jī)，動葉具有更大的壓力差，再加上使用新型轉(zhuǎn)子，其尺寸和軸封尺寸都比傳統(tǒng)的大，因此發(fā)電期間高壓缸的漏氣問題比較嚴(yán)重。旋轉(zhuǎn)部體中的間隙過大，造成高壓缸內(nèi)部水汽壓力降低，這部分泄露水汽無法通過葉片做功產(chǎn)生電能，導(dǎo)致汽輪機(jī)發(fā)電效率降低。所以，要想提升汽輪機(jī)高壓缸效率和發(fā)電效率，人們應(yīng)該調(diào)整通流部分的汽封間隙大小，尤其是軸端汽封的間隙，增強高壓缸內(nèi)部的氣密性。

2.2 再熱器減溫水量對機(jī)組效率的影響

汽輪機(jī)組運行期間，受熱面的噴水處理會產(chǎn)生蒸汽，蒸汽通過汽輪機(jī)的高壓缸和低壓缸可以產(chǎn)生壓力差，形成一個循環(huán)系統(tǒng)，其內(nèi)部的壓力差越小，循環(huán)速度會越低，所以在整體汽輪機(jī)組負(fù)荷不變的前提下，提升高壓缸的內(nèi)部汽壓，能夠改變蒸汽系統(tǒng)的循環(huán)速度。同時，要加強對噴水量的調(diào)控，由于再熱器受熱面積相對有限，如果噴水過量，很容易產(chǎn)生氣體溫度低的現(xiàn)象，使得水汽壓力達(dá)不到要求，無法為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動提供足夠的動力。另外，要做好水量控制工作，充分發(fā)揮再熱器的作用，提高高壓缸與低壓缸的溫度差，為汽輪機(jī)提供足夠的動力，以提升汽輪機(jī)的發(fā)電效率，降低發(fā)電廠的煤炭消耗，提升經(jīng)濟(jì)效益。

3 汽輪機(jī)高壓缸的效率提升策略

3.1 加強對汽缸定位方式和狀態(tài)的監(jiān)測和調(diào)整

人們要加強對汽缸定位方式和狀態(tài)的監(jiān)測和調(diào)整，特別是在連接抽汽、導(dǎo)汽管道以及汽缸扣蓋前，要完成汽缸定位裝置的安裝和調(diào)試工作，消除外部應(yīng)力，防止缸體變形和汽缸中心偏移等因素影響汽封間隙。設(shè)備安裝期間，安裝導(dǎo)汽管時要一邊安裝一邊檢測，檢測汽缸中心，準(zhǔn)確地將其安裝在中心位置，保證導(dǎo)汽管的氣密性，減少水汽泄露，提高汽輪機(jī)高壓缸的工作效果。同時，低壓缸也要進(jìn)行一定的優(yōu)化處理，高壓缸和低壓缸共同構(gòu)成水汽循環(huán)系統(tǒng)。人們要對低壓缸進(jìn)行定位，避免其他因素的影響，最好在自然狀態(tài)下對其進(jìn)行定位，固定其中心位置，最終確保高壓缸充分發(fā)揮效果。

3.2 設(shè)備及零部件的檢查

人們要做好對設(shè)備及零部件的檢查，加強對隔板與汽缸的配合檢查。軸向間隙的測量及調(diào)整必須保證準(zhǔn)確（通常在0.10～0.40mm），承力面接觸要密實，隔板及隔板套無變形，出汽側(cè)的接觸面應(yīng)用0.03mm塞尺檢查不入;隔板上、下間平面配合檢查，在自由狀態(tài)下應(yīng)用0.05mm塞尺檢查不入。另外，要加強對汽封塊與隔板套或隔板槽的配合檢查。目前，各檢修隊伍對此項工作的檢查很不到位，認(rèn)為只要汽封塊能順利裝入即可，其實這樣最終造成汽輪機(jī)系統(tǒng)的整體密封性較差，很大一部分水汽壓力被浪費掉，從高壓缸內(nèi)部出來的水汽沒有全部利用，排入下一級系統(tǒng)后效率就會下降，最終達(dá)不到預(yù)期的發(fā)電效果。要定期對高壓缸進(jìn)行檢修維護(hù)，檢查其是否漏氣，同時要更換老化、破損的部件，確保水汽的不浪費，以不斷提升汽輪機(jī)高壓缸的密閉性和運行效率。

4 結(jié)語

發(fā)電廠是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)保障部門，直接影響社會生產(chǎn)。隨著我國節(jié)能減排的不斷深入，火電廠要轉(zhuǎn)變生產(chǎn)觀念，積極提升設(shè)備運行效率，降低能源消耗。汽輪機(jī)高壓缸是發(fā)電的核心要素，火電廠要不斷提升汽輪機(jī)高壓缸運行效率，以提升經(jīng)濟(jì)效益，最終實現(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家電力公司熱工研究院.國產(chǎn)引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)組運行情況及存在問題調(diào)查報告[R].西安：國家電力公司熱工研究院，1998.

[2]林廣耀.論汽輪機(jī)運行的節(jié)能降耗措施[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（8）：158-159.

[3]程勝林，張琴玲.東汽630MW機(jī)組ETS系統(tǒng)可靠性措施優(yōu)化與應(yīng)用[J].儀器儀表用戶，2019（8）：86-89.

[4]廣州珠江電力有限公司.珠江電廠1號300MW機(jī)組熱力設(shè)備及系統(tǒng)性能的完善與改進(jìn)[R].廣州：廣州珠江電力有限公司，1997.

[5]廣州珠江電力有限公司.珠江電廠2號300MW機(jī)組大修前后診斷及改進(jìn)完善[R].廣州：廣州珠江電力有限公司，1999.

[6]高清林，陳敦炳.600MW超臨界汽輪機(jī)通流部分改造[J].電站系統(tǒng)工程，2019（3）：78-79.