论文部分内容阅读
[摘要]随着节能减排形势的日益严峻，以及煤炭价格的不断攀升和国家竞价上网政策的实施，妈湾电力有限公司对1、2号汽轮机组通流部分进行了改造。项目历经5年多时间，经过调研、考察、论证、比较和选择，实施后在安全性、经济性和出力能力三方面取得了显著的效果。
[关键词]通流改造 效率 安全性 经济性 出力能力
中图分类号：TK263 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）07-0003-02
前言
节能降耗是一种社会责任，应用节能技术改造传统工艺技术，已成为“十二·五”期间电力企业达到节能目标的重要手段。妈湾公司地处沿海经济开发区中心地带，节能减排形势异常严峻、压力巨大，同时煤炭价格的不断攀升和国家竞价上网政策的实施，也对发电成本控制提出了更高的要求，节能降耗、减排增效迫在眉睫。
改造原因
妈湾电力有限公司1、2号汽轮机组是哈尔滨汽轮机厂80年代初引进美国西屋公司汽轮机制造技术优化设计生产的引进型300MW机组，型号为N300—16.7/537/537的亚临界、中间再热、双缸双排汽单轴反动凝汽式汽轮机，属早期的73型系列产品，分别于1993年11月和1994年11月投产。投产后存在以下问题：
一、高压缸效率低
1号汽轮机为解决投产初期机组在额定参数下的出力不足问题，在1995年2月第一次大修中，制造厂对高压缸实施了取消第一压力级的改进；2号机在1995年12月第一次大修中，现场采用手工打磨叶片，以扩大通流面积5%～6%的处理。两台机组采用上述措施后，出力不足问题基本得到解决，但同时造成了高压缸效率下降。设计额定工况下，不同型号的引进型300MW汽轮机高压缸效率86％左右，我公司1号汽轮机只有80％左右，2号汽轮机只有79％左右。
二、中压缸效率低
中压缸设计额定工况下的功率为90MW左右，名义效率92.2%，实际效率（扣除高中压平衡盘漏汽和高压平衡盘漏汽的影响）88％左右。我公司1、2号汽轮机组中压缸效率偏低。
三、低压缸效率低
四、通流部分汽封（轴封）需改进
300MW汽轮机采用反动式结构，反动式汽轮机汽封的完善程度对汽轮机效率的影响非常大，通过改进汽封的结构型式，减少级和轴封的漏汽是提高效率的重要途径。
五、热力系统不完善
主要的问题是内漏，包括：主再熱蒸汽旁路、各加热器危急疏水、除氧器放水门、轴封供汽、本体及管道疏水等。
改造过程
1、2号汽轮机组通流改造项目2005年开始酝酿，到最后实施，历经5年多时间。
2007年3月公司成立了工作组，正式启动改造项目。
2007年8月，聘请权威机构西安热工研究院完成了项目可行性研究报告。 2007年11月召开专家论证会，选择了技术先进、成熟可靠的哈尔滨汽轮机厂73B优化方案。
2008年5月与哈汽签订了1号汽轮机通流改造技术协议。2009年2月28日至5月6日，1号机组第四次大修期间，顺利进行了1号汽轮机通流改造。
2010年3月与哈汽签订了2号汽轮机通流改造技术协议。2010年3月15日至5月20日，2号机组第四次大修期间，顺利进行了2号汽轮机通流改造。
改造范围
一、调节级喷嘴
调节级动、静叶型线采用新的型线设计，调节级喷嘴组由73型的48个通道结构改为73B型的126通道结构。材料改为1Cr12W1MoV。
二、高压缸通流
更换机组高压1～12级动叶片、静叶片，由73型汽轮机叶型改为73B型汽轮机叶型。
三、高压隔板套
更换高压缸的高压隔板套，高压隔板套由73型改为73B改进型，中分面紧固螺栓的规格改为M72。
四、中压缸通流
更换中压1～9级动叶片、静叶片，由73型叶型改为73B型叶型。
五、通流部分汽型式
1） 高压隔板汽封由3平齿结构改为5高低齿结构。
2）高、中压（高压12级，中压9级）叶顶汽封由73型平齿弹性汽封改为73B型城墙式迷宫弹性汽封。
3）高中压平衡盘汽封1号汽轮机采用蜂窝；2号汽轮机采用可调汽封。
4）低压缸全部采用蜂窝汽封。
六、 高、中压进汽插管密封结构
1） 1号汽轮机由弹性活塞环密封改为钟罩式。
2） 2号汽轮机由弹性活塞环密封改为叠片式。
七、冷却蒸汽系统
1） 在高压隔板套上增加一道弹性径向汽封，其汽封体采用焊接方式固定在高压外缸挡汽板上，汽封的径向间隙为“0”。
2） 2号汽轮机改进原冷却蒸汽的流程，具体的措施是在外缸上、下半打孔接管引向高排逆止门前，改善部套冷却效果、改善上下缸温差。
八、低压缸通流
1） 低压缸更换机组低压前2×4级，动、静叶片由73型叶型改为73B型叶型。
2）低压末三级更换为哈汽最新型自带冠的288、515型式。
九、低压缸通流末级
新型900mm长叶片采用国际著名的ABAQUS软件进行非线性强度分析，有力地保证了叶片的安全性。
十、低压1号内缸
1）低压1号内缸上法兰螺栓孔处进行加工处理：工艺孔由现在的两孔型式改为一孔型式。
2）在1号内缸水平中分面增加密封键。
十一、低压1、2号隔板套
更换低压1、2号隔板套，适当增大螺栓直径，并采用热紧螺栓、水平中分面适当位置增加密封键。 十二、转子中心孔
高中压转子和低压转子中心孔堵头取下，对转子中心孔探伤，重新加工堵头封好。
十三、中低压连通管
中、低压缸排汽連通管改造选用压力平衡式波纹补偿器，防止导流叶栅脱落带来的安全隐患，提高机组运行安全性。降低因导流叶栅造成的压力损失，提高机组中、低压缸的效率。
改造后性能
一、 安全性分析
1）改造后的1、2号汽轮机低压转子末级、次末级叶片均采用哈汽最新型自带冠式叶片，彻底解决原低压转子末级、次末级拱型围带运行中易脱落问题。
2）改造后的调节级叶片采用哈汽最新型自带冠式叶片，彻底解决原叶片围带运行中易脱落磨损问题。
3）更换哈汽新型设计的调节级喷嘴组，喷嘴组由73型的48个通道结构改造为73B型的126通道结构，材料1Cr12W1MoV，有效地解决了原喷嘴组出汽边易吹损脱落的问题。
4）高、中压进汽插管密封结构改造，杜绝了插管原密封环易断裂、卡涩等事故。
5）对高、中、低压缸各部套螺栓规格改进以及增加密封键槽，有效地减小部套的变形和螺栓断裂等事故。
6）增设高压内缸及高压外缸金属温度测点，更能直观地监视到运行中的上、下缸金属温差，有效地提高机组安全可靠性。
7）中、低压连通管更换，不但有效地减小压损，还解决了原连通管导叶栅易脱落的安全隐患。
二、经济性分析
根据西安热工研究院《1、2号机组汽轮机通流部分改造前、后性能试验报告》提供的试验结果，相同工况的对比情况汇总于（见表1）。
三、出力能力分析
1号机组启动后，2009年5月7日，机组带负荷334MW。
2号机组启动后，2010年5月20日，机组带负荷320MW稳定运行。
机组改造后带负荷能力提高20MW，在用电高峰期，中调已按照1、2号机组带320MW负荷调度。另，按每增加1kW容量，固定资产投入3，000元计算，每台机固定资产无形增加20，000×3，000=6，000万元。
参考文献
[1] 性能考核试验参照美国机械工程师协会《汽轮机性能试验规程》（ASME PTC6-2004）.
[2] 深圳妈湾电力有限公司1号汽轮机通流部分改造前性能试验2009.2.
[3] 深圳妈湾电力有限公司1号汽轮机通流部分改造后性能考核试验2009.9.
[4] 深圳妈湾电力有限公司2号汽轮机通流部分改造前性能试验2009.12
[5] 深圳妈湾电力有限公司2号汽轮机通流部分改造后性能考核试验2011.03.
[6] 哈尔滨汽轮机有限公司，“N300-16.7/538/538 300MW中间再热凝汽式汽轮机热力性能数据，产品编号73B”.
[7] 深圳妈湾电力有限公司1、2号汽轮发电机组设备运行规范.
[关键词]通流改造 效率 安全性 经济性 出力能力
中图分类号：TK263 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）07-0003-02
前言
节能降耗是一种社会责任，应用节能技术改造传统工艺技术，已成为“十二·五”期间电力企业达到节能目标的重要手段。妈湾公司地处沿海经济开发区中心地带，节能减排形势异常严峻、压力巨大，同时煤炭价格的不断攀升和国家竞价上网政策的实施，也对发电成本控制提出了更高的要求，节能降耗、减排增效迫在眉睫。
改造原因
妈湾电力有限公司1、2号汽轮机组是哈尔滨汽轮机厂80年代初引进美国西屋公司汽轮机制造技术优化设计生产的引进型300MW机组，型号为N300—16.7/537/537的亚临界、中间再热、双缸双排汽单轴反动凝汽式汽轮机，属早期的73型系列产品，分别于1993年11月和1994年11月投产。投产后存在以下问题：
一、高压缸效率低
1号汽轮机为解决投产初期机组在额定参数下的出力不足问题，在1995年2月第一次大修中，制造厂对高压缸实施了取消第一压力级的改进；2号机在1995年12月第一次大修中，现场采用手工打磨叶片，以扩大通流面积5%～6%的处理。两台机组采用上述措施后，出力不足问题基本得到解决，但同时造成了高压缸效率下降。设计额定工况下，不同型号的引进型300MW汽轮机高压缸效率86％左右，我公司1号汽轮机只有80％左右，2号汽轮机只有79％左右。
二、中压缸效率低
中压缸设计额定工况下的功率为90MW左右，名义效率92.2%，实际效率（扣除高中压平衡盘漏汽和高压平衡盘漏汽的影响）88％左右。我公司1、2号汽轮机组中压缸效率偏低。
三、低压缸效率低
四、通流部分汽封（轴封）需改进
300MW汽轮机采用反动式结构，反动式汽轮机汽封的完善程度对汽轮机效率的影响非常大，通过改进汽封的结构型式，减少级和轴封的漏汽是提高效率的重要途径。
五、热力系统不完善
主要的问题是内漏，包括：主再熱蒸汽旁路、各加热器危急疏水、除氧器放水门、轴封供汽、本体及管道疏水等。
改造过程
1、2号汽轮机组通流改造项目2005年开始酝酿，到最后实施，历经5年多时间。
2007年3月公司成立了工作组，正式启动改造项目。
2007年8月，聘请权威机构西安热工研究院完成了项目可行性研究报告。 2007年11月召开专家论证会，选择了技术先进、成熟可靠的哈尔滨汽轮机厂73B优化方案。
2008年5月与哈汽签订了1号汽轮机通流改造技术协议。2009年2月28日至5月6日，1号机组第四次大修期间，顺利进行了1号汽轮机通流改造。
2010年3月与哈汽签订了2号汽轮机通流改造技术协议。2010年3月15日至5月20日，2号机组第四次大修期间，顺利进行了2号汽轮机通流改造。
改造范围
一、调节级喷嘴
调节级动、静叶型线采用新的型线设计，调节级喷嘴组由73型的48个通道结构改为73B型的126通道结构。材料改为1Cr12W1MoV。
二、高压缸通流
更换机组高压1～12级动叶片、静叶片，由73型汽轮机叶型改为73B型汽轮机叶型。
三、高压隔板套
更换高压缸的高压隔板套，高压隔板套由73型改为73B改进型，中分面紧固螺栓的规格改为M72。
四、中压缸通流
更换中压1～9级动叶片、静叶片，由73型叶型改为73B型叶型。
五、通流部分汽型式
1） 高压隔板汽封由3平齿结构改为5高低齿结构。
2）高、中压（高压12级，中压9级）叶顶汽封由73型平齿弹性汽封改为73B型城墙式迷宫弹性汽封。
3）高中压平衡盘汽封1号汽轮机采用蜂窝；2号汽轮机采用可调汽封。
4）低压缸全部采用蜂窝汽封。
六、 高、中压进汽插管密封结构
1） 1号汽轮机由弹性活塞环密封改为钟罩式。
2） 2号汽轮机由弹性活塞环密封改为叠片式。
七、冷却蒸汽系统
1） 在高压隔板套上增加一道弹性径向汽封，其汽封体采用焊接方式固定在高压外缸挡汽板上，汽封的径向间隙为“0”。
2） 2号汽轮机改进原冷却蒸汽的流程，具体的措施是在外缸上、下半打孔接管引向高排逆止门前，改善部套冷却效果、改善上下缸温差。
八、低压缸通流
1） 低压缸更换机组低压前2×4级，动、静叶片由73型叶型改为73B型叶型。
2）低压末三级更换为哈汽最新型自带冠的288、515型式。
九、低压缸通流末级
新型900mm长叶片采用国际著名的ABAQUS软件进行非线性强度分析，有力地保证了叶片的安全性。
十、低压1号内缸
1）低压1号内缸上法兰螺栓孔处进行加工处理：工艺孔由现在的两孔型式改为一孔型式。
2）在1号内缸水平中分面增加密封键。
十一、低压1、2号隔板套
更换低压1、2号隔板套，适当增大螺栓直径，并采用热紧螺栓、水平中分面适当位置增加密封键。 十二、转子中心孔
高中压转子和低压转子中心孔堵头取下，对转子中心孔探伤，重新加工堵头封好。
十三、中低压连通管
中、低压缸排汽連通管改造选用压力平衡式波纹补偿器，防止导流叶栅脱落带来的安全隐患，提高机组运行安全性。降低因导流叶栅造成的压力损失，提高机组中、低压缸的效率。
改造后性能
一、 安全性分析
1）改造后的1、2号汽轮机低压转子末级、次末级叶片均采用哈汽最新型自带冠式叶片，彻底解决原低压转子末级、次末级拱型围带运行中易脱落问题。
2）改造后的调节级叶片采用哈汽最新型自带冠式叶片，彻底解决原叶片围带运行中易脱落磨损问题。
3）更换哈汽新型设计的调节级喷嘴组，喷嘴组由73型的48个通道结构改造为73B型的126通道结构，材料1Cr12W1MoV，有效地解决了原喷嘴组出汽边易吹损脱落的问题。
4）高、中压进汽插管密封结构改造，杜绝了插管原密封环易断裂、卡涩等事故。
5）对高、中、低压缸各部套螺栓规格改进以及增加密封键槽，有效地减小部套的变形和螺栓断裂等事故。
6）增设高压内缸及高压外缸金属温度测点，更能直观地监视到运行中的上、下缸金属温差，有效地提高机组安全可靠性。
7）中、低压连通管更换，不但有效地减小压损，还解决了原连通管导叶栅易脱落的安全隐患。
二、经济性分析
根据西安热工研究院《1、2号机组汽轮机通流部分改造前、后性能试验报告》提供的试验结果，相同工况的对比情况汇总于（见表1）。
三、出力能力分析
1号机组启动后，2009年5月7日，机组带负荷334MW。
2号机组启动后，2010年5月20日，机组带负荷320MW稳定运行。
机组改造后带负荷能力提高20MW，在用电高峰期，中调已按照1、2号机组带320MW负荷调度。另，按每增加1kW容量，固定资产投入3，000元计算，每台机固定资产无形增加20，000×3，000=6，000万元。
参考文献
[1] 性能考核试验参照美国机械工程师协会《汽轮机性能试验规程》（ASME PTC6-2004）.
[2] 深圳妈湾电力有限公司1号汽轮机通流部分改造前性能试验2009.2.
[3] 深圳妈湾电力有限公司1号汽轮机通流部分改造后性能考核试验2009.9.
[4] 深圳妈湾电力有限公司2号汽轮机通流部分改造前性能试验2009.12
[5] 深圳妈湾电力有限公司2号汽轮机通流部分改造后性能考核试验2011.03.
[6] 哈尔滨汽轮机有限公司，“N300-16.7/538/538 300MW中间再热凝汽式汽轮机热力性能数据，产品编号73B”.
[7] 深圳妈湾电力有限公司1、2号汽轮发电机组设备运行规范.