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，低壓缸效率低于設計值，進行針對性分析，制定出一號機組A級檢修設備改造方案，項目實施后收到了良好效果。

【關鍵詞】汽輪機；低壓缸；設備改造；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，具有獨立的高壓缸和中壓缸，低壓缸為雙流、雙排結(jié)構。低壓缸采用焊接三層缸結(jié)構，軸承座在低壓外缸上。低壓內(nèi)缸進汽室設計為裝配式結(jié)構，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，低壓進汽口設計為鋼板焊接結(jié)構，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?？紤]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 設備結(jié)構方面：

機組安裝時發(fā)現(xiàn)，低壓缸進汽蒸汽室沒有設計分向?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，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，對相關設備進行改造。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.汽輪機設備檢修實用技術[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.汽輪機設備檢修[M].中國電力出版社，ISBN：9787512327757.2012-07-01.