汽机本体节能降耗综合治理_节能降耗汽机优化方案
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汽机本体节能降耗综合治理
摘要：国产引进型300 MW机组目前已经成为我国火力发电厂主力机组，在电网承担基本负荷和部分调峰负荷。该机组是引进了20世纪70年代末美国西屋公司技术制造生产的，虽然经过国内制造厂家优化，但投运的机组实际运行中仍然普遍存在汽机各缸相对内效率低、机组汽耗率高、汽轮机运行真空偏低等问题。现将我厂B6-01检修工作中汽轮机本体部分的实践经验介绍如下，供同类型机组节能综合治理时参考。关键词：国产引进型300MW汽轮机；检修；能耗治理；
1.机组现状
大唐XXX发电厂6号汽轮机系上海汽轮机有限公司生产的N300-16.7/538/538（K156型）型亚临界、中间再热、反动、双缸、双排汽、凝汽式汽轮机，机组于2005年11月投产，该机目前在正常运行中可以带满额定负荷。但目前机组存在的主要问题是经济性较差，汽耗大。根据#6机修前热力性能试验情况，#6机在三阀300MW负荷时试验热耗率为8851 kJ/(kW.h)，参数修正后热耗率为8718 kJ/(kW.h)，高压缸效率79.96%，而其设计值热耗率为7878 kJ/(kW.h)，高压缸效率87.6 %，经济性在同类机组中较差。2.汽轮机本体部分存在运行经济性差的原因分析 2.1 调节级效率偏低
引进型300 MW汽轮机高压缸效率低的主要影响因素之一是调节级效率低，在此所讨论的调节级效率包含主汽门和调节汽门的节流损失影响。额定工况下调节级功率占高压缸总功率的20.8%，调节级设计效率为64.36%，调节级效率每降低1%，高压缸效率降低0.2%。实测调节级效率通常不到50%，调节级效率低的主要原因有以下几个方面。
2.1.1调节级动叶汽封径向间隙大，汽封结构不合理 调节级动叶叶顶及叶根共有5道汽封，径向间隙设计值为（1.0±0.05）mm。经调查同类型机组大修揭缸检查结果，该汽封没有受到任何磨损，表明设计间隙值偏大。现设计的调节级汽封采用单齿、镶嵌式固定结构，在此压差下汽封显得薄弱。单齿阻力系数小，密封效果差，固定式汽封若出现动静碰磨，汽封无法退让，易受到磨损，汽封间隙增大，漏汽量增加。2.1.2喷嘴组弧段间隙大，调节级喷嘴出口蒸汽通过该间隙，未经过动叶作功，直接漏至第一压力级。使漏汽量增大，调节级漏汽损失增加。
2.1.3喷嘴叶片损伤严重 由于调节级叶片处在主蒸汽进入汽轮机的第一级，工作条件恶劣，很容易受到蒸汽中携带的固体粒子的侵蚀，导致调节级喷嘴叶片损伤。当调节级叶片损伤达到一定程度，对调节级的通流效率影响较大。2.2高压缸效率偏低
高压缸排汽温度高，高压缸效率79.96%偏低5%～8%。除高压缸通流径向间隙大之外，还有以下几方面的原因。
2.2.1高压缸夹层漏汽量大 高压缸外缸与高压缸隔板套之间未设置汽封，大量蒸汽漏至高压缸内外缸夹层，通过中压缸冷却蒸汽管排至高压缸排汽，导致高压缸排汽温度升高，使高压缸效率降低。
2.2.2 隔板套易发生变形6号机大修揭缸后发现高压隔板套结合面存在漏汽现象，增加了汽缸内漏汽量，降低了高压缸效率。
2.2.3主蒸汽进汽插管的密封环结构不合理。原机组主蒸汽导汽管及一级抽汽与内缸接口采用三道弹性密封圈密封。该密封结构装配较为困难，机组检修安装过程中容易产生裂纹或损坏。曾有电厂出现大修后回装时将密封圈压碎，使碎块掉进调节级汽室将调节级叶片打坏、被迫停机揭缸检修的事故。机组长时间运行后密封圈由于老化而丧失弹性，使密封效果变差，另外安装时要求3道密封圈的缺口相互错开120°，许多机组安装时并未遵守此规定。造成机组运行时导汽管漏汽量大，使主蒸汽及一级抽汽经高压缸夹层漏至高压排汽管，高压排汽温度升高，高压缸效率下降。
2.3 高、中、低压缸通流径向间隙大高中压缸汽封包括通流部分的动、静叶汽封及汽缸端部的轴封。由于汽缸变形，启、停过程中机组振动增大，发生动、静碰磨等原因，很容易造成汽封磨损，径向间隙增大。
引进型300 MW机组属于反动式汽轮机，其结构和热力过程与冲动式汽轮机有较大差异。首先蒸汽在汽轮机内级的动、静叶均发生膨胀，动叶存在较大压差，使动叶汽封的漏汽量增大；其次结构上由于汽封处转子的直径较大，间隙稍增大一点，漏汽面积增大较多，使静叶汽封的漏汽随汽封磨损增大较快。汽封漏汽短路本级不作功，而且这股汽流插入主流时会造成干扰，扰乱下一级入口汽流的流动方向，产生汽轮机级间的汽封漏汽损失。漏汽损失对级效率的影响较大，通流部分汽封间隙增加导致的漏汽量增加，是机组通流效率降低的主要原因。
汽缸两端轴封间隙增大则造成蒸汽旁路高、中压缸及低压缸，作功减少，未作功的蒸汽排至凝汽器，造成能量损失，直接导致热耗率增加。
国外或国内进口机组安装或大修对通流径向间隙调整工艺要求十分严格。不同电厂同类型机组大修前后试验结果表明，调整是否合理，可影响缸效率5%左右，这是本次汽轮机本体大修的重点。
国内不同电厂检修普遍存在的问题是担心径向间隙调整过小，机组启动时出现摩擦而产生振动。由于该机组采用高中压缸合缸结构，汽缸质量和跨度较大，汽缸薄，法兰窄，外下缸承受各抽汽管的质量和拉力，而转子直径大，在半实缸情况下，两者的变形量不同。在调整高中压缸径向间隙时，根据制造厂所要求的径向间隙调整值，进行汽封调整，一般的规律，当左、右间隙在设计值内时，上下间隙值就远大于设计值。所以如何根据下缸与转子的相对变形量，对汽封径向间隙进行合理调整是关键。
3.我厂#6机组检修中发现的设备问题及整改措施
3.1发现高中压外缸上下进汽口处密封环12只，高压第一级抽汽口处密封环2只，共14只全部装反（图一），密封坏的密封面起不到密封蒸汽的作用，从而导致大量高压蒸汽泄漏，使主蒸汽及一级抽汽经高压缸夹层漏至高压排汽管，高压排汽温度升高，高压缸效率下降，热耗增大。
密封面反向
图一
解体后，还发现有12只密封环被蒸汽冲刷或出厂加工存在缺陷（外缸上进汽口处2只密封环，外缸下进汽口处3只密封环及一级抽汽口处的1只密封环被蒸汽冲刷见图二；高压上下蒸汽室各有3只密封环的密封面加工时未清根；其中外缸下进汽口处右侧最外道密封环外圆有一宽5㎜，深0.7㎜的贯通沟槽）。这些原因也能造成蒸汽大量外漏，蒸汽损失增大，机效减小。
图二 蒸汽冲刷
处理措施：申报密封环新备品，并向上汽厂资询密封环的详细资料，确认密封环的安装标准后，进行了更换。
3.2发现高压静叶持环与高压内缸配合止口处的密封带，左右两侧出现四处凹窝，失去密封面的功能，使大量蒸汽漏到高压内缸止口密封带上，使密封带被冲刷处约50㎜宽的贯通沟槽（见图
三、图四），这样也导致部分蒸汽漏到高压缸夹层，增大了热损失。
加工螺孔时在密封带留下的缺陷
蒸汽在密封带冲刷出的贯
通沟槽
图三 图四
处理措施：针对高压内缸和高压静叶持环金属检验后确定的材质，与电焊人员共同制定了详细的补焊安全技术措施，在保证密封面的膨胀间隙的同时，补焊修平高压内缸的加工缺陷及高压静叶持环上的蒸汽冲刷缺陷。
3.3发现高中压缸及低压缸端轴封壳垂直接合面垫片接头形状不规则，易导致漏汽，见（图五）。
图五
处理方法：更换新备品，并在竖直垫片的水平中分面设计为凸凹型对接接头，能够有效的防止蒸汽从接头处向外泄漏。
3.4发现高中压及低压部分的动静叶片结垢、锈蚀较重，这些均能减少通流部分的面积，增大级内损失，热耗增加，机效降低（见图六）。
图六
处理措施：对通流部分部件进行高压水冲洗，去除结垢,增大通流面积。提高蒸
汽的品质防止再次结垢。
3.5发现低压内缸16个手孔门螺丝一共断裂脱落83颗（东侧58颗、西侧25颗），导致一部分蒸汽从低压内缸手孔门螺丝断裂处向外泄漏，蒸汽损失增大，热耗增加（图七）。
图七
处理方法：打磨焊疤，更换新螺栓重新补焊。更换后可以有效的提高低压内缸的密封能力，防止蒸汽外漏，减少蒸汽损失，降低热耗。
3.6发现低压内缸外壁隔热罩有多处裂纹，并大部脱落（图八）。
图八
处理方法：配合机修人员更换新隔热罩（1Cr18Ni9Ti）。更换后能有效的减少低压内缸的热损失，提高机组的真空值和机效。
3.7发现高中压转子每一级的关门动叶片围带比本级的其他动叶片围带径向高出0.50-0.80mm。在用过胶布的方法调整叶顶汽封的径向间隙时，不能正确的反映出叶顶汽封的实际间隙，因为当关门动叶片围带接触到胶布时，其他动叶片与胶布的间隙还有0.50-0.80mm，这样就会导致高中压缸叶顶汽封实际的径向间隙比标准大了0.50-0.80mm，就会增大蒸汽的泄漏量，做功蒸汽减少，增加漏气损失。
处理措施：用手工打磨的方法对高中压转子每一级的关门动叶片围带进行打磨，将高出部分磨平，并保证外圆圆滑，组装过胶布时，能正确的反映出叶顶汽封的实际间隙，为组装时提供经济可靠的实时数据，减少机内损失。
3.8发现高中缸、低压缸大部分汽轴封径向间隙超标，其中高压静叶持环镶嵌式汽封齿、高中压过桥下部汽封环汽封和低压缸上部汽封环式汽封磨损较严重，高中压缸汽轴封弹簧片有53片失去弹性。
处理方法：厂部根据大唐集团公司与安徽分公司的要求，针对本次#6机汽轴封改造与间隙的调整，制定了详细的方案，根据同类型机组安装与大修的经验，各轴封、反动级汽封径向间隙值按汽轮机生产厂家标准数据减少0.1mm进行调整及修刮。我们按照方案：
1、对间隙超标的高压静叶持环第1、2、3、4、7、11级隔板汽封片重新镶嵌后，间隙要求0.60～0.65mm。
2、高压进汽平衡环等10处弹性汽封改为布莱登可调式汽封，间隙要求0.30～0.50mm，3、更换高中压汽轴封弹簧片共53片。
4、低压缸汽轴封除汽侧、励侧第6级外全部更换为蜂窝式汽封，间隙要求比设计值小0.10mm。
4.修后效果及总结
通过汽轮机修后热力试验显示，＃6机组高压缸效率达到87%以上，比检修前79.96%提高6%，中压缸效率达到92%，高缸排汽温度从342.7℃下降到327℃左右，汽轮机内损失较大情况得到了很大改善。整机试验热耗率参数修正后为8200 kJ/(kW.h)（如果考虑一类修正，则最终热耗应为8000 kJ/(kW.h)左右），比修前参数修正后热耗率8718 kJ/(kW.h)降低了500 kJ/(kW.h)左右，特别是在高中压过桥部分使用布莱登式汽封后，过桥漏汽率达到2%，与同类型机组采用传统结构汽封相比，汽封漏汽量相对减小25%左右。按照布莱登汽封安装间隙计算，汽封漏汽面积及汽封漏汽量均减少40%。保守估算，使用布莱登汽封可使机组煤耗降低1～2 g/（kW²h），具有推广使用价值。
本次检修还遗留部分欠缺之处，其中主要有由于制造厂家在加工热处理环节失误，造成的低压缸汽轴封改造所更换的部分蜂窝汽封体变形，虽经安装人员现场校正，但没有完全消除，从而对汽轴封间隙有一定影响，对低压缸效率起到了负面作用。另外＃6机组修后运行中发现，如果配套的两台小汽轮机给水泵组中的一台小汽机停运后，对主机真空影响较大，将小机进汽碟阀关闭后，真空恢复，后检查发现小机轴封处存在泄漏，在今后的检修中还应对小汽机轴封系统进一步加以改进。
事实证明，利用机组投产后首次揭缸检修的机会，结合机组运行状态，认真分析机组存在的问题，有针对性的进行精细检修并应用新的技术产品，可以发现并解决很多设计、制造、安装方面存在的影响机组热耗的问题，从而不断提高标准化检修水平和员工技术素质，进一步抓好能耗治理工作，为我集团公司2010年进军世界500强打下坚实的基础。
