冷凝式汽輪機的現(xiàn)代化技術改造

樸文哲

（哈爾濱動力設備股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

1 汽輪機現(xiàn)代化技術改造的必要性

1.1 原機組設計、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構，由于早期的加強筋結構和制造加工的原因，在汽道中引起強烈的旋渦，進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構，徑向汽封齒數(shù)只能布置二個。與現(xiàn)在的結構相比，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生擾動，增加流動損失。

1.1.2 中壓缸

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

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。這與鉚釘頭結構有關，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。指定任務包括早高峰與指定車次兩類，若B股道車組有早高峰任務，也應為A股道狀態(tài)良好的車組編配車次。

1.1.3 低壓缸

A：設計方法落后。低壓缸采用一元流設計，沒有經過流場計算（當時沒有方法，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計要求設計，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，若經常調峰運行其后果難以預料。

由于機組長期在低負荷下運行，使低壓末二級動葉水蝕嚴重，每次大修中均要修整，特別是末級左側葉片根部出汽邊水蝕較重，這是在低負荷條件下末級動葉片根部負反動度較大的緣故，雖經修磨，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、低壓缸隔板變形嚴重，經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。

高中壓汽缸變形嚴重，高中壓缸水平結合面外張口嚴重，特別是中壓缸東側有約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重。高壓缸進汽插管泄漏，造成外缸及一級抽汽溫度過高。汽缸法蘭加熱柜變形，泄漏嚴重。汽缸在啟停時膨脹不暢。 一級旁路經?？?，減溫水不能投用。疏水系統(tǒng)復雜，運行操作強度大，不適應調峰運行。汽輪機的監(jiān)測、控制、保護系統(tǒng)的自動化程度低，設備老化，故障率較高，可控制性差，維護工作量大。

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

2 改造的主要原則和目標

2.1 改造原則

在技術性能等方面應優(yōu)于國內同類機組；采用當代汽輪機已有的先進技術；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

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 改造主要內容

通流部分改造（高中、低）。更換高中壓轉子、低壓轉子、高中、低壓隔板、隔板套、汽封等；汽缸改造（高中壓內、外缸）。更換高中壓內外缸、低壓內缸等；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、中壓主汽閥及調節(jié)閥的伐芯組件）；連通管改造；調節(jié)部分改造（DEH、TSI）等。

4 現(xiàn)場安裝主要措施

除保留軸承座基礎臺板及低壓外缸之外，其余所有部件均拆除；各軸承座基礎臺板不動，各臺板面全部重新研磨。用激光水平儀測量各臺板的標高值，根據(jù)設計標高值，加工各軸承座底面，保證各軸承座標高符合設計要求；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；確定各轉子中心，軸系揚度調整至設計值；根據(jù)轉子中心，調整各汽缸中心，隔板中心合格，調整汽缸水平合格，調整至汽缸負荷分配合格；通流部分間隙調整至設計值；保留各主汽門、調速汽門殼體不動，其余部件全部更換；所有高、中壓導汽管，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1300KW以上。相當標準煤耗下降50.2g/(KW·h)，按部分負荷2500小時，額定負荷運行時間3000小時計算，每年節(jié)約標準煤34513噸。按標準煤價格400元/噸計算每年可創(chuàng)直接經濟效益1380萬元以上，改造取得了明顯的經濟效益。

改造后高、中、低缸效率分別為81.96%、92.26%和88.05%。與汽輪機廠設計值相比低壓缸效率達到設計要求，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調節(jié)閥沒有開足，#4調節(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8 KJ/KW·h，因此，實際熱耗率應為8147 KJ/KW·h左右。

[1]思娟.冷凝式汽輪機內穿孔擋板的應用[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，1996-08-10.