張 強

（中國石油化工股份有限公司滄州分公司，河北 滄州 061000）

中壓抽凝機組低壓改造

張 強

（中國石油化工股份有限公司滄州分公司，河北 滄州 061000）

將動力車間原有的中溫中壓抽凝汽輪機組進行改造后,應用于純低溫低壓蒸氣發(fā)電，以完成公司低壓蒸氣回收發(fā)電項目。

汽輪機組改造；節(jié)能減排；臨界轉速；低壓蒸汽回收

我公司動力車間2#機組于1995年底正式建成，1996年初實現(xiàn)并網供汽發(fā)電。2#汽輪機組的設計采用的是6000kW抽汽凝汽機組（圖1），最大進汽量77.1t/h。該機組主要目的是為了平衡生產裝置過剩瓦斯，利用瓦斯燃燒所產生的蒸汽凝汽發(fā)電?？梢栽诔槠麪顟B(tài)下運行，既向生產裝置供汽，又利用部分剩余蒸汽發(fā)電，實現(xiàn)裝置過剩瓦斯平衡和蒸汽有效利用。

圖1

滄州分公司通過節(jié)能改造、低溫熱利用和中壓背壓式壓縮機使用等多項舉措，裝置能耗大幅降低，2011年6月加氫裝置投入生產后，經測算，分公司裝置低壓蒸汽總體將過剩20～30t/h。公司現(xiàn)有中壓汽輪發(fā)電機組若改為低壓余汽發(fā)電機組，投資小且工期短，改造費用約200萬元，當年施工即可回收投資。通過比對，決定對2#汽輪發(fā)電機組進行改造，以適應當前1.0MPa低壓蒸汽的工況，解決低壓蒸汽過剩的問題。

一、機組改造內容

1.抽汽C6-3.43/0.981改為N4.2-1.1，去掉高壓段，保留低壓段

（1）拆除高壓噴嘴組、高壓調節(jié)級葉輪葉片、高壓段第一壓力級隔板及葉輪葉片。

（2）原舊轉子去掉高壓復速級葉輪葉片、第一隔板汽封套筒、第一級葉輪葉片，再套上第一個套筒及第二個套筒，平鍵配制。改造后轉子重量2309kg,一階臨界轉速2069r/min,轉子應作動平衡，精度為G2.5級。

（3）拆除高壓調節(jié)汽閥及連桿，更換低壓閥桿、閥碟、橫梁、球面螺母、球座等。

2.由液調改為電調

（1）調節(jié)器整體更換，調節(jié)器殼體在其毛坯基礎上進行改造，與前軸承座結合面的通流孔和返廠的前軸承座上半照配。按調節(jié)器部套試驗規(guī)程做調節(jié)器靜態(tài)試驗。

（2）增加Woodward505E、2臺CPCⅡ及輔助供油系統(tǒng)。

3.需要現(xiàn)場改造的零部件

（1）中間隔板原有五個φ16mm的孔，在低參數運行時需堵死。

（2）蒸氣管路相應改造：低壓蒸氣管路并入原機組進汽管路，取消抽氣管路并進行封堵。

4.改造后運行工況及控制方式

（1）改造前后的工況如表1所示。

表1

（2）控制方式

機組改造后低壓蒸汽經主汽門進入汽缸，經低壓調節(jié)汽閥控制后進入低壓段做功。此工況下用505E的高壓閥位控制信號控制低壓調節(jié)汽閥。

二、機組改造對臨界轉速的影響

以上改造內容重點討論了是否拆除轉子的中壓級輪盤，如不拆除（A方案如圖2），蒸汽需經中壓輪盤與內汽缸間隙，最后經低壓調閥控制做功，這樣部分能量損失（約40kW）在中壓輪盤上；如拆除（B方案如圖3）中壓輪盤有可能影響機組的臨界轉速，對此進行了較深入的分析。

圖2

圖3

1.回轉力矩對轉子臨界轉速的影響

當轉子上的圓盤不是安裝在兩支承的中點而是偏于一側時，圓盤將施加于轉軸一個慣性力矩，相當于彈性力矩。在一定情況下，它使轉軸的變形減小，因而提高了轉軸的彈性剛度，即提高了轉子的臨界角速度。

汽輪機轉子采用B方案（圖3），可以等效的看作是轉子重心更加偏向低壓側，因此，這種方案的確會影響轉子的臨界轉速。

2.組合轉子對臨界轉速的影響

轉子系統(tǒng)經常是由多個轉子組合而成的，每個轉子都有其自身的臨界轉速，組合成一個多跨轉子系統(tǒng)后，整個組合轉子系統(tǒng)也有其自身的臨界轉速。組合轉子與單個轉子的臨界轉速間既有區(qū)別又有聯(lián)系，其間存在一定規(guī)律。如果各單個轉子是由不同制造廠生產，那么當制造廠給出各單個轉子的臨界轉速后，利用這一規(guī)律就可以估計組合后轉子臨界轉速的分布情況。目前所改造的汽輪機轉子，經計算臨界轉速為2400r/min。汽輪機和發(fā)電機轉子采用凸緣式剛性聯(lián)軸器，連接后高于原系統(tǒng)相應的各階臨界角速度，接近機組的3000r/min工作轉速，將會影響機組的安全運行，造成極大的安全隱患。經討論決定保留中壓復速級及壓力級輪盤，選擇A方案，改造后轉子重2770kg，一階臨界轉速1801r/min（見圖4）。

圖4

三、機組改造后的效果

2011年8月17日，改造工作完成后，并經多次試機，具備開機并網條件。在進行一系列暖機、靜態(tài)試驗等準備工作之后，開始沖轉，機組升至3000r/min，各項參數均正常，開機并網同時逐漸加載負荷，機組運行穩(wěn)定。

機組改造運行后，利用低壓余汽發(fā)電負荷在2000～4000kW?h左右，如發(fā)電負荷為2000kW?h，每kW?h按0.5元計算，可在3個月內收回投資，同時工期縮短了22個月（新機組工期按照2年計算），否則22個月內低壓蒸氣直排大氣將是一種巨大的能源浪費并且直接影響環(huán)境。

經過近3.5年的運行檢驗，該機組已安全運行2萬余h,累計回收電能4700萬kW?h，為平衡全廠低壓蒸汽降低能耗起著至關重要的作用。

[1]楊國安.旋轉機械故障診斷實用技術[M].北京：中國石化出版社，2012（1）:10-11.

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