樸文哲

（哈爾濱動力設(shè)備股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

1 汽輪機現(xiàn)代化技術(shù)改造的必要性

1.1 原機組設(shè)計、制造方面存在的問題：

1.1.1 高壓缸

A：早期葉型的型損大。早期的125機組采用蘇聯(lián)的葉型，與現(xiàn)在所采用的新型葉型相比型損要大1倍左右。

B：加強筋型隔板。原高壓缸均采用帶加強筋型的隔板結(jié)構(gòu)，由于早期的加強筋結(jié)構(gòu)和制造加工的原因，在汽道中引起強烈的旋渦，進(jìn)一步加劇了端損和型損。使高壓缸效率下降約4-6%，甚至更大。

C：動葉徑向間隙的漏汽較大。由于動葉采用伸出式的鉚釘頭結(jié)構(gòu)，徑向汽封齒數(shù)只能布置二個。與現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)相比，漏汽損失較大。

D：動、靜之間的泄漏。原高壓缸各級的根部反動度接近于零，甚至更低，動葉根部前后的壓力基本相等甚至動葉根部出口壓力大于動葉根部進(jìn)口壓力。使通過隔板徑向間隙的漏汽一部分通過葉輪的平衡孔流出，還有一部分流入主流道對主流產(chǎn)生擾動，增加流動損失。

1.1.2 中壓缸

A：進(jìn)口流道汽流組織不合理。在汽缸中分面處有二個加強筋，堵塞了進(jìn)汽流道，使高中壓的分缸壓力提高，并惡化了進(jìn)口流場。

B：葉型落后。由于中壓缸葉片的高度比高壓缸的大，因而二次流損失所占的比例相對小些，主要是型損占很大比例。

C：動葉徑向漏汽大。這與鉚釘頭結(jié)構(gòu)有關(guān)，只能安排二個齒。

D：流道不光順，汽流沒有組織好。中壓缸的后幾級的擴張角較大，流道仍用階梯形從而增加了損失。

其中，只能為狀態(tài)良好的車組編配車次。指定任務(wù)包括早高峰與指定車次兩類，若B股道車組有早高峰任務(wù)，也應(yīng)為A股道狀態(tài)良好的車組編配車次。

1.1.3 低壓缸

A：設(shè)計方法落后。低壓缸采用一元流設(shè)計，沒有經(jīng)過流場計算（當(dāng)時沒有方法，也沒有計算工具），熱降分配上有不足之處。

B：子午面流道不光順。葉片的根部和頂部的流道成階梯型，特別是最后二級其頂部的擴張角達(dá)45°。

C：漏汽損失大。一般講，漏汽損失在低壓缸總損失中占比例不大。但由于老的125MW機組的低壓缸，前二級有圍帶，后四級都沒有圍帶，徑向的泄漏很嚴(yán)重。

D：葉型陳舊，損失較大。

E：末級葉型沒有按超音速葉柵的設(shè)計要求設(shè)計，末級性能的好壞對低壓缸的效率影響甚大。

1.2 機組自身存在的問題

高中壓轉(zhuǎn)子因彎曲曾兩次直軸，彎曲部位材料表面硬度已降低到HB176左右，若經(jīng)常調(diào)峰運行其后果難以預(yù)料。

由于機組長期在低負(fù)荷下運行，使低壓末二級動葉水蝕嚴(yán)重，每次大修中均要修整，特別是末級左側(cè)葉片根部出汽邊水蝕較重，這是在低負(fù)荷條件下末級動葉片根部負(fù)反動度較大的緣故，雖經(jīng)修磨，但還是不能完全保證不存在潛在的裂紋源，影響末級葉片的安全。

低壓轉(zhuǎn)子多次發(fā)生斷葉片及圍帶脫落事故，中壓缸、低壓缸隔板變形嚴(yán)重，經(jīng)多次整修仍不能從根本上解決問題。除此以外，閥門卡澀、汽缸膨脹不暢、動靜間隙過小、汽缸跑偏等，這些都成為影響安全運行的缺陷。

高中壓汽缸變形嚴(yán)重，高中壓缸水平結(jié)合面外張口嚴(yán)重，特別是中壓缸東側(cè)有約400mm長的0.5mm~0.6mm的間隙消除不掉，而且張口幅度每次大修均發(fā)現(xiàn)有所增加。

汽輪機在使用中常出現(xiàn)的一些問題：中壓排汽缸接縫處變形嚴(yán)重，每次檢修后用補焊處理，漏汽問題一直存在。中壓隔板部分級塑性變形嚴(yán)重。高壓缸進(jìn)汽插管泄漏，造成外缸及一級抽汽溫度過高。汽缸法蘭加熱柜變形，泄漏嚴(yán)重。汽缸在啟停時膨脹不暢。 一級旁路經(jīng)?？?，減溫水不能投用。疏水系統(tǒng)復(fù)雜，運行操作強度大，不適應(yīng)調(diào)峰運行。汽輪機的監(jiān)測、控制、保護(hù)系統(tǒng)的自動化程度低，設(shè)備老化，故障率較高，可控制性差，維護(hù)工作量大。

綜上所述，該N125型機組由于設(shè)計制造的原因及本身存在的問題，使汽輪機效率與先進(jìn)機組比存在很大差距。因此不論是從經(jīng)濟性還是從安全性來看，采用當(dāng)代汽輪機先進(jìn)技術(shù)來對該N125型機組進(jìn)行改造是必要的，而且從其他廠汽輪機改造成功經(jīng)驗來看，通過改造達(dá)到大幅度增容降耗、延長機組壽命，提高機組運行可靠性，增強調(diào)峰性能的目標(biāo)是可行的。

2 改造的主要原則和目標(biāo)

2.1 改造原則

在技術(shù)性能等方面應(yīng)優(yōu)于國內(nèi)同類機組；采用當(dāng)代汽輪機已有的先進(jìn)技術(shù)；在保證機組安全運行的前提下，盡量提高機組效率和變工況性能；提高自動化水平。

2.2 改造目標(biāo)

提高通流部分效率，改造后機組在額定工況下熱耗不大于8122 KJ/KW·h；在鍋爐出力不變的前提下，機組額定出力至137MW；消除老機組存在的缺陷，大幅度提高運行安全可靠性；提高機組運行靈活性，增強調(diào)峰能力；延長機組壽命；提高機組的自動化運行水平。

3 改造主要內(nèi)容

通流部分改造（高中、低）。更換高中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子、高中、低壓隔板、隔板套、汽封等；汽缸改造（高中壓內(nèi)、外缸）。更換高中壓內(nèi)外缸、低壓內(nèi)缸等；軸承箱改造。更換前、中、后軸承箱；軸承改造（#1、#2、#3、#4 及推力軸承）；閥門改造（高、中壓主汽閥及調(diào)節(jié)閥的伐芯組件）；連通管改造；調(diào)節(jié)部分改造（DEH、TSI）等。

4 現(xiàn)場安裝主要措施

除保留軸承座基礎(chǔ)臺板及低壓外缸之外，其余所有部件均拆除；各軸承座基礎(chǔ)臺板不動，各臺板面全部重新研磨。用激光水平儀測量各臺板的標(biāo)高值，根據(jù)設(shè)計標(biāo)高值，加工各軸承座底面，保證各軸承座標(biāo)高符合設(shè)計要求；根據(jù)低壓外缸中心，確定各軸承座中心位置，同時兼顧發(fā)電子靜子中心；確定各轉(zhuǎn)子中心，軸系揚度調(diào)整至設(shè)計值；根據(jù)轉(zhuǎn)子中心，調(diào)整各汽缸中心，隔板中心合格，調(diào)整汽缸水平合格，調(diào)整至汽缸負(fù)荷分配合格；通流部分間隙調(diào)整至設(shè)計值；保留各主汽門、調(diào)速汽門殼體不動，其余部件全部更換；所有高、中壓導(dǎo)汽管，連通管全部更換。按實際位置安裝。

5 改造效果分析

機組改造后各缸效率均得到較大提高，熱耗率比改造前下降了1469KJ/(KW·h)，最大增容達(dá)1300KW以上。相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)煤耗下降50.2g/(KW·h)，按部分負(fù)荷2500小時，額定負(fù)荷運行時間3000小時計算，每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤34513噸。按標(biāo)準(zhǔn)煤價格400元/噸計算每年可創(chuàng)直接經(jīng)濟效益1380萬元以上，改造取得了明顯的經(jīng)濟效益。

改造后高、中、低缸效率分別為81.96%、92.26%和88.05%。與汽輪機廠設(shè)計值相比低壓缸效率達(dá)到設(shè)計要求，高、中壓缸還有一定的差距。由于試驗時DEH系統(tǒng)無法實現(xiàn)三閥運行，采用順序閥運行方式，#3調(diào)節(jié)閥沒有開足，#4調(diào)節(jié)閥微開，造成一定的節(jié)流損失，故考核試驗時高壓缸效率比實際值偏低。

改造后熱耗率為8155 KJ/KW·h?？紤]到高壓缸節(jié)流損失影響缸效0.5個百分點，影響熱耗率達(dá)8 KJ/KW·h，因此，實際熱耗率應(yīng)為8147 KJ/KW·h左右。

[1]思娟.冷凝式汽輪機內(nèi)穿孔擋板的應(yīng)用[J].熱能動力工程，2002-05-20.

[2]高洪濤等.冷凝式汽輪機性能計算及其軟件[J].汽輪機技術(shù)，1996-08-10.