趙棟

摘要：隨著環(huán)保理念的發(fā)展，社會對于綠色能源需求的提高。電力企業(yè)為踐行節(jié)能減排理念，需對自身產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行分析。汽輪發(fā)電機(jī)組是電力企業(yè)應(yīng)用最廣泛的生產(chǎn)設(shè)備，在使用中存在能耗高、經(jīng)濟(jì)性不佳等情況，因此對其改造尤為關(guān)鍵。本文針對汽輪發(fā)電機(jī)組提效增容改造進(jìn)行分析，確定改造原則和具體性能評估方法。

關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機(jī)組;提效;增容改造;性能評估

汽輪發(fā)電機(jī)組是復(fù)雜的熱力學(xué)機(jī)械設(shè)備，運(yùn)用范圍比較廣泛，主要是利用高溫、高壓水蒸氣沖轉(zhuǎn)葉輪帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。汽輪發(fā)電機(jī)組在實(shí)際運(yùn)用中普遍存在能耗較高，效率低下的情況，這就需要對設(shè)備進(jìn)行分析，了解其工作原理，提出合理的提效、增容需求，對其改造方案和性能評估進(jìn)行分析。

一、汽輪發(fā)電機(jī)組提效增容改造原則

為了保證汽輪發(fā)電機(jī)組提效、增容改造的順利運(yùn)行，應(yīng)對機(jī)組在各工況下的長期運(yùn)行進(jìn)行深入分析，并提出必要的改造和改進(jìn)措施。汽輪發(fā)電機(jī)組的提效、增容改造應(yīng)遵循以下造原則：

1. 利用主輔機(jī)現(xiàn)有的設(shè)計裕度，深度挖掘設(shè)備潛力，實(shí)現(xiàn)能耗降低;

2. 在保證安全、可靠的前提下，適當(dāng)增加鍋爐蒸發(fā)量;

3. 改造汽輪機(jī)通流，更換更高效的動葉片、靜葉片;

4. 提升機(jī)組熱效率;

5. 進(jìn)行機(jī)組冷端優(yōu)化，降低機(jī)組運(yùn)行背壓和熱耗;

6. 機(jī)組改造涉及的所有項(xiàng)目應(yīng)在一次大修時間內(nèi)完成。

二、汽輪發(fā)電機(jī)組提效、增容改造方案

2.1汽輪機(jī)本體系統(tǒng)改造方案

在汽輪發(fā)電機(jī)組提效、增容改造過程中，為減少系統(tǒng)漏汽損失，減少汽輪機(jī)各缸隔板汽封漏汽量、提高汽輪機(jī)效率，應(yīng)調(diào)整汽封與軸封間隙。同時，為了提高汽缸接觸面密封性，減少漏汽，可在進(jìn)汽口中間接觸面開密封槽，以加強(qiáng)密封效果。機(jī)組各隔板汽封的設(shè)計間隙應(yīng)修改為以規(guī)定的下限為標(biāo)準(zhǔn)，然后減小0.04mm，以減少漏汽損失。此外，對于葉片頂部汽封的蒸汽泄漏，與相鄰汽封弧接觸的表面凸出部分應(yīng)磨平，兩個相鄰弧段之間的間隙應(yīng)消除，并在葉片頂部上下汽封弧段之間留有浮動間距（約0.9mm），以減少葉片頂部汽封的漏汽。表1為改造調(diào)整后的運(yùn)行數(shù)據(jù)與節(jié)能降耗的對比。

針對低壓缸上下缸結(jié)合面受力造成低壓缸在運(yùn)行中變形，導(dǎo)致低壓缸進(jìn)汽部分結(jié)合面漏汽的問題，低壓內(nèi)缸下缸及蒸汽爆破室開8mm密封槽，槽內(nèi)用10mm密封盤根部密封。螺栓緊固后可有效達(dá)到減少蒸汽泄漏的目的。

2.2循環(huán)水系統(tǒng)改造

根據(jù)機(jī)組提效、增容改造的要求，擬對循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行冷端優(yōu)化。在不改變管道系統(tǒng)的前提下，改造原循環(huán)水泵葉輪和導(dǎo)葉體的導(dǎo)流部分，采用高效魚頭葉片，提高泵的運(yùn)行效率和出力，增加循環(huán)水流量8%～10%（流量不超過3m/s），相應(yīng)降低泵組電耗;在凝汽器冷凝面積不變的情況下，提高凝汽器冷凝速度，提高機(jī)組真空度，增加機(jī)組出力。

2.3循環(huán)水泵改造后機(jī)組增容量計算

循環(huán)水一般直接采用河水或海水作為水源，因此水溫及循環(huán)水泵流量的改變，對凝汽器真空度的影響乃至機(jī)組出力的提升作用將會十分顯著。表2為某電力企業(yè)全年不同時段，循環(huán)水泵在不同運(yùn)行方式下的運(yùn)行時間。

同等廠用電率的情況下，增加機(jī)組出力，等同于降低廠用電率，節(jié)電增效，基本計算如下：

ΔGi=K·ΔPi·A·H

改造實(shí)施后，在相同流量下，降低循環(huán)水泵的電耗，提高冷凝器的冷凝速度。在面積不變的情況下，裝置的真空度增加。以每種運(yùn)行方式下的運(yùn)行時間為權(quán)重，單位產(chǎn)量平均增加2.19%。由于機(jī)組整體有功功率的增加，廠用電率和供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗均有一定程度的降低。根據(jù)測算，凝汽器真空度每提高1kPa，低壓缸每噸蒸汽可多發(fā)電1.67kw.h。

2.4發(fā)電機(jī)系統(tǒng)改造方案

2.4.1發(fā)電機(jī)本體系統(tǒng)

為保證機(jī)組提效、增容改造后發(fā)電機(jī)各部件安全穩(wěn)定運(yùn)行，發(fā)電機(jī)制造廠對定子鐵芯、定子線圈、端部連接線出線、進(jìn)出口匯管、絕緣引水管等進(jìn)行了全面檢查和處理，增容前檢查測溫元件及測溫元件出線板、出線瓷套、出線盒及中性點(diǎn)蓋盒、轉(zhuǎn)子氣路及外部，確保各部件絕緣良好，無缺陷。

2.4.2發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)

原勵磁變壓器容量能滿足增容要求，但不能滿足強(qiáng)勵2倍（極端電壓跌至80%時）10s的要求，勵磁變壓器低壓側(cè)電壓需增加至926V。由于現(xiàn)有勵磁變壓器低壓側(cè)電壓無法調(diào)整，則需將勵磁變?nèi)萘扛鼡Q為3×2400kVA;變比為20kV/950V;對勵磁系統(tǒng)板件有關(guān)勵磁電流、電壓量程進(jìn)行修改;對勵磁系統(tǒng)相關(guān)控制參數(shù)進(jìn)行修改;勵磁控制、整流、滅磁及起勵部分基本不變，集電環(huán)裝置基本不變，在機(jī)組大修時需加強(qiáng)檢查。

2.4.3發(fā)電機(jī)輔助系統(tǒng)

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組和定子鐵芯采用氫氣冷卻，定子繞組內(nèi)部采用水冷卻。增容后，機(jī)組轉(zhuǎn)子繞組、定子繞組和定子鐵芯的熱值增加。為了更好地帶走發(fā)電機(jī)的熱值，保證發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行，機(jī)組增容時需要將發(fā)電機(jī)氫氣壓力調(diào)整到0.45MPa，氫氣壓力的增加將提高其導(dǎo)熱能力。同時，對發(fā)電機(jī)原有氫冷卻器進(jìn)行冷卻以增加容量，其外形保持不變。此外，由于機(jī)組額定容量的增加，發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間將產(chǎn)生更多的熱量。因此，定子水冷卻器的容量需要同步增加。經(jīng)計算，定子水冷卻器的額定換熱功率需增加至3300kW。

三、汽輪發(fā)電機(jī)組提效增容性能評估

3.1改造后的機(jī)組性能評估

發(fā)電機(jī)和汽輪機(jī)組改造后的性能數(shù)據(jù)見表3。機(jī)組滿負(fù)荷修正后熱耗率為7584kJ/kWh，比設(shè)計值7620kJ/kWh低36kJ/kWh，比改造前低192kJ/kWh;滿負(fù)荷供電煤耗比改造前降低7.3g/kWh。在額定輸出條件下，校正功率為678.470MW;在最大連續(xù)出力（TMCR）條件下，修正后的電力功率為704.824MW，因此汽輪機(jī)可達(dá)到660MW的設(shè)計額定出力。

3.2提高汽輪機(jī)的安全可靠性

通過改造，解決了目前機(jī)組存在的低壓缸剛度不夠、各級抽汽普遍超溫、高壓調(diào)節(jié)閥閥座動作時閥體上浮、高壓調(diào)節(jié)閥閥桿頻繁脫落等問題，消除了故障，提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性。

3.提高汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)性

由表3可以看出，汽輪機(jī)在60%負(fù)荷和80%負(fù)荷時的供電煤耗率均低于300g/kWh，熱耗值和汽缸效率也處于理想水平，汽輪機(jī)大部分時間都能滿足經(jīng)濟(jì)性要求。

四、結(jié)論

汽輪發(fā)電機(jī)組是發(fā)電廠的關(guān)鍵設(shè)備，其技術(shù)水平的提高對于電力行業(yè)發(fā)展有重要價值。當(dāng)前汽輪發(fā)電機(jī)組設(shè)計不斷優(yōu)化，但是總體效率提升不高，消耗的能源較大。為促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展更需要重視汽輪發(fā)電機(jī)組的提效、增容技術(shù)的提升。需要著重研究汽輪發(fā)電機(jī)組提效、增容改造的原則，制定合理的改造方案，加強(qiáng)機(jī)組提效、增容性能評估，在保證安全的前提下全面提高汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行效率、降低能耗。

參考文獻(xiàn)：

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