PG9171E燃機(jī)新型熱通道部件AGP升級(jí)改造

李再平

（深圳鈺湖電力有限公司，廣東深圳 518111）

0 引言

PG9171E 燃?xì)廨啓C(jī)（簡(jiǎn)稱“9E 燃機(jī)”）為美國(guó)GE 公司生產(chǎn)，額定功率120 MW。國(guó)內(nèi)現(xiàn)服役機(jī)組近60 臺(tái)，生產(chǎn)日期為2003 至2004 年，機(jī)組運(yùn)行15 年以后，燃機(jī)透平熱通道部件已達(dá)到使用壽命需進(jìn)行更新?lián)Q代。為提高機(jī)組出力及效率，深圳某電廠引進(jìn)GE公司新型熱通道AGP 備件，在國(guó)內(nèi)第一家進(jìn)行9E 燃機(jī)透平熱通道部件AGP 升級(jí)改造：透平一級(jí)動(dòng)葉、二級(jí)動(dòng)葉、三級(jí)動(dòng)葉更換為全三維AGP 動(dòng)葉，達(dá)到最佳沖角，氣動(dòng)損失更小；將原來(lái)透平一級(jí)噴嘴、二級(jí)噴嘴更換為改進(jìn)冷卻效果的AGP 噴嘴，三級(jí)噴嘴更換為全三維AGP 噴嘴；將原來(lái)一級(jí)復(fù)環(huán)、二級(jí)復(fù)環(huán)、三級(jí)復(fù)環(huán)更換為帶第3 代可磨涂層的AGP 復(fù)環(huán)，減小動(dòng)葉與復(fù)環(huán)間隙，減小漏氣損失。新型熱通道部件AGP 升級(jí)改造，取得了良好的效果。

1 1號(hào)燃機(jī)壓氣機(jī)排氣缸氣封及軸承氣封改造

壓氣機(jī)排氣缸氣封安裝在壓氣機(jī)第17 級(jí)動(dòng)葉后，原始?xì)夥饨Y(jié)構(gòu)為蜂窩式氣封，作用為防止壓氣機(jī)排氣泄漏到壓氣機(jī)排氣內(nèi)缸；2 號(hào)軸承前后氣封為蜂窩式氣封，作用為防止壓氣機(jī)排氣進(jìn)入軸承內(nèi)部。2013 年以來(lái)，因蜂窩式氣封材質(zhì)磨損，密封間隙增大，造成以下問(wèn)題：①2 號(hào)軸承排氣管排氣溫度高至300 ℃（廠家規(guī)定溫度不高于260 ℃）；②壓氣機(jī)高溫排氣進(jìn)入滑油箱，導(dǎo)致滑油溫度升高至70 ℃以上（廠家規(guī)定溫度不高于70 ℃）、負(fù)壓下降至-200 Pa（廠家規(guī)定為-1500 Pa）、2 號(hào)軸承油檔漏油等問(wèn)題。

為解決蜂窩式氣封磨損帶來(lái)的問(wèn)題，2013 年3 月機(jī)組檢修時(shí)進(jìn)行氣封改造：將壓氣機(jī)排氣缸氣封及2 號(hào)軸承前后氣封更換銅鋁合金Gen3+刷式氣封，減小氣封間隙，提高密封效果（圖1）。

改造效果：①2 號(hào)軸承排氣管排氣溫度230 ℃；②滑油箱油溫64 ℃，負(fù)壓-900 Pa。

圖1 改造前、后的蜂窩式氣封和刷式氣封

2 1號(hào)燃機(jī)透平熱通道部件AGP 升級(jí)改造

2017 年3 月，1 號(hào)燃機(jī)A 級(jí)檢修并進(jìn)行熱通道部件改造。燃機(jī)一級(jí)動(dòng)葉、一級(jí)噴嘴、一級(jí)復(fù)環(huán)進(jìn)行AGP 升級(jí)改造，二級(jí)動(dòng)葉、二級(jí)噴嘴、二級(jí)復(fù)環(huán)進(jìn)行AGP 升級(jí)改造，三級(jí)動(dòng)葉、三級(jí)噴嘴三級(jí)復(fù)環(huán)進(jìn)行AGP 升級(jí)改造（表1）。改造前、后的噴嘴如圖2 所示，改造前、后的動(dòng)葉如圖3 所示，改造前、后的復(fù)環(huán)如圖4 所示。

表1 改造內(nèi)容

圖2 改造前、后的噴嘴

圖3 改造前、后的動(dòng)葉

圖4 改造前、后的復(fù)環(huán)

3 實(shí)施效果及經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益

3.1 機(jī)組出力、效率提高

改造前1 號(hào)燃機(jī)100%ECR 工況下，兩個(gè)試驗(yàn)工況實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)功率為111 605.7 kW 和110 667.2 kW，平均功率為111 136.5 kW。實(shí)驗(yàn)熱耗率分別為11 211.7 kJ（/kW·h）和11 241.4 kJ（/kW·h）。

改造后1 號(hào)燃機(jī)100%ECR 工況下，兩個(gè)試驗(yàn)工況實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)功率為113 043.3 kW 和112 554.8 kW，平均功率為112 799.0 kW。實(shí)驗(yàn)熱耗率分別為11 074.3 kJ（/kW·h）和11 094.9 kJ（/kW·h）。

考慮老化修正，改造前1 號(hào)燃機(jī)100%ECR 工況下兩個(gè)試驗(yàn)工況修正后的功率分別為124 866.5 kW 和124 796.5 kW，平均功率為124 831.5 kW；修正后的熱耗率分別為10 819.8 kJ/（kW·h）和10 827.4 kJ/（kW·h），平均熱耗率為10 823.6 kJ/（kW·h）。

改造后1 號(hào)燃機(jī)100%ECR 工況下兩個(gè)試驗(yàn)工況修正后的功率分別為132 364.7 kW 和132 361.7 kW，平均功率為132 363.2 kW；修正后的熱耗率分別為10 602.7 kJ/（kW·h）和10 610.5 kJ/（kW·h），平均熱耗率為10 606.6 kJ/（kW·h）；改造后熱耗比改造前低217.0 kJ/（kW·h）。

在相同工況下，改造后第一套機(jī)組1 號(hào)燃機(jī)出力114.98 MW，汽機(jī)出力61.9 MW；未改造第二套機(jī)組2號(hào)燃機(jī)出力108.40 MW，汽機(jī)出力61.71 MW。聯(lián)合循環(huán)出力提高2.5%，熱耗下降1.5%。DCS 顯示第一套機(jī)組（AGP 改造）與第二套機(jī)組（未進(jìn)行改造）出力顯示如圖5 所示。

3.2 延長(zhǎng)備件壽命和檢修間隔

改造后透平檢修間隔由24 000 h 延長(zhǎng)到32 000 h，大修檢修間隔由48 000 h 延長(zhǎng)到64 000 h，熱通道部件壽命由72 000 h 延長(zhǎng)到96 000 h。整體部件壽命延長(zhǎng)了30%以及中修檢修間隔延長(zhǎng)30%，預(yù)估度電分?jǐn)偟脑O(shè)備成本節(jié)省20%～30%，而且顯著提高機(jī)組運(yùn)行的靈活性。間接延長(zhǎng)機(jī)組運(yùn)行時(shí)間（一個(gè)大修周期延長(zhǎng)了16 000 h），顯著提升了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到同類型機(jī)組先進(jìn)水平，提高機(jī)組在電網(wǎng)和熱網(wǎng)中的可靠性。

3.3 機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性增強(qiáng)

作為國(guó)內(nèi)第一臺(tái)AGP 改造的9E 燃機(jī)，在深圳地區(qū)近三年臺(tái)風(fēng)暴雨極端天氣情況下，兄弟電廠機(jī)組全部跳停，而本公司1 號(hào)燃機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，保證電網(wǎng)供電。

4 結(jié)束語(yǔ)

圖5 DCS 顯示第一套機(jī)組與第二套機(jī)組出力顯示

9E 型燃機(jī)在國(guó)內(nèi)已運(yùn)行15 年，燃機(jī)熱通道部件和壓氣機(jī)氣封已到升級(jí)換代時(shí)期，可將熱通道部件（噴嘴、動(dòng)葉、復(fù)環(huán)）進(jìn)行AGP 升級(jí)改造。改造后主要達(dá)到3 個(gè)效果：①燃機(jī)出力提高6 MW，聯(lián)合循環(huán)出力提高2.5%，熱耗下降1.5%；②AGP 熱通道部件壽命延長(zhǎng)，部件壽命由72 000 h延長(zhǎng)到96 000 h；③機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性增強(qiáng)。9E 燃機(jī)壓氣機(jī)氣封更換為刷式氣封后，耐磨效果好、減少漏氣損失、密封效果更好。