汽轮机通流部分技术改造及效果评价.pdf
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1、全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 节能与环保 651 3 号汽轮机通流部分技术改造及效果评价 张发明 许文培 (湖北汉川电厂 湖北 汉川 431614) 【摘 要】湖北汉新发电有限公司 3 号机组由于生产年代早,受当时设计、制造技术限制,其经济性低下、 热耗率过高。通过采用现代化技术对通流部分进行改造,提高了机组经济性和使用寿命,其节能降耗,经济效益显 著。 【关键词】汽轮机 通流改造 增容 经济性 0 前言 国产引进型 300MW 汽轮机组,是 80 年代初我国引进美国西屋公司汽轮机制造技术,分别由上海 汽轮机有限公司和哈尔滨汽轮机有限公司制造。早期投运的机组
2、,由于受设计技术、制造水平的局 限,机组的技术经济指标已明显落后于当今先进的技术指标。因此目前国内外普遍的做法是在适当 的时期进行老机组的技术改造,把切实可行的新技术用上去,更换必要的部件使机组的热经济性、 可靠性以及出力都能提高,并能延长机组的寿命。 1 机组概况 湖北汉新发电有限公司 3 号汽轮机组是上海汽轮机厂生产的第三代引进优化型 300MW 汽轮机, 代号为 F156,型号为 N300-16.7/538/538,为反动式亚临界一次中间再热双缸双排汽凝汽式汽轮机, 该机组 1996 年 6 月投产。经过十多年的运行,汽轮机实际性能指标偏离设计值较大:改造前性能试 验经二类修正后的汽轮机
3、热耗率为 8818KJ/kW.h,比设计值 7921KJ/kW.h 增加了 897KJ/kW.h,高压 缸的实际缸效为 78.52%,比设计值 87.07%降低了 8.55%,影响机组发电煤耗率约 3.99g/kwh;中压 缸的实际缸效为 89.5%,比设计值 92.25%,降低了 2.75%。影响机组发电煤耗率约 1.56 g/kwh。同 时,3 汽轮机组一直存在 1 号轴振超标,瓦温高、6 号、7 号轴承振动大的设备隐患,机组安全可 靠性不高。为降低汽轮机热耗率,增加铭牌出力,解决机组存在安全隐患,有必要通过 3 号汽轮机 组通流改造提高机组效率,彻底消除机组安全隐患。 2 主要存在的问题
4、 2.1 本体结构设计不完善 2.1.1 本体结构设计是影响汽轮机性能水平的最基本、最关键的决定性因素。沿蒸汽流动的轨迹分 析,调节级的反流布置使高温高压蒸汽的流动损失较大,影响了高压缸的通流效率。 2.1.2 高中压部分级间焓降分配不合理,西屋原型机高压缸为 1+12 级,引进时,为增加一抽口, 将通流改为了 1+10 级,后经过制造厂优化改进,改为了 1+11 级,因此存在焓降分配不理想,速比 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 节能与环保 652 偏低的问题。 2.1.3 喷嘴与动叶不匹配,叶栅型线设计不合理, 喷嘴出口角较大, 相对节距较小, 气动性能不佳
5、, 型线损失较大;喷嘴面积不恰当,影响低负荷下机组的经济性;调节级汽封结构单薄,间隙设计偏 大,造成漏汽严重,调节级效率低。 2.2 动、静叶片型线设计落后 受上世纪 80 年代初的计算机辅助设计技术水平的限制,汽轮机叶片型线设计存在叶型损失、二 次流损失和攻角损失大等问题。通流设计和叶片气动热力设计技术水平低、不准确,高中压各监视 段普遍存在超压和超温现象。如下表: 项目 单位 额定工况设计值 3机额定工况试验值 试验电功率 MW 300.029 303.20 主蒸汽压力 Mpa 16.7 16.9 主蒸汽温度 538 530.94 主蒸汽流量 TH 907.030 1036.52 调节级压
6、力 Mpa 11.73 12.04 高排汽压力 Mpa 3.57 4.10 高排汽温度 317.6 333.92 再热汽压力 Mpa 3.21 3.62 再热汽温度 538 525.79 再热汽流量 TH 745.349 851.13 中排汽压力 Mpa 0.79 0.89 中排汽温度 335.1 326.61 一抽压力 Mpa 5.87 6.30 一抽温度 383.8 396.58 二抽压力 Mpa 3.57 4.04 二抽温度 317.6 339.19 三抽压力 Mpa 1.62 1.85 三抽温度 435.5 452.76 四抽压力 Mpa 0.79 0.89 四抽温度 335.1 32
7、2.89 排汽压力 Mpa 4.9 7.28 给水温度 273.8 280.47 2.3 汽轮机通流部分的蒸汽泄漏严重 2.3.1 中压缸平衡盘漏汽率较大,导致该机高压缸效率低和中压缸效率虚高。 2.3.2 汽轮机动叶叶顶汽封齿数少且为平齿,汽封间隙大,次末级和末级叶片顶部无围带,蒸汽泄 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 节能与环保 653 漏严重。 2.3.3 由于结构设计不合理,高压进汽插管, 高、 中压中间部分轴封、 高压缸夹层蒸汽泄漏量较大, 也是导致汽轮机经济性能差的原因。 2.4 汽缸、持环、隔板套变形 由于设计和制造原因同型汽轮机均存在高中压缸上下
8、缸温差和变形大、 低压内缸中分面变形大, 导致汽缸结合面漏汽和通流部分径向汽封磨损,使汽轮机的热力性能下降。该机高中压外缸严密性 超标、中压进汽平衡持环水平中分面间隙超标等问题一直存在。 2.5 通流部分的完整性受到损伤 机组经过十多年的运行,存在老化现象.包括叶片表面粗糙,固体粒子侵蚀,叶片出汽边吹损,汽 缸变形大导致中分面漏汽及汽封径向磨损使间隙变大,通流部分结垢等都会引起机组热经济性降低. 2.6 机组在安全性方面存在的问题 2.6.1 3 号汽轮机高压转子 1 号轴颈损伤严重:1 号轴颈整段磨损,表面形成密集的沟槽,用常规 方式进行修复困难,由于轴承油膜形成不好,轴承承载能力下降,轴承
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