215MW機(jī)組機(jī)側(cè)優(yōu)化方法的研究

羅毅利

（華電能源股份有限公司牡丹江第二發(fā)電廠，黑龍江 牡丹江 157015）

華電能源股份有限公司牡丹江第二發(fā)電廠（以下簡稱牡二廠）#5號機(jī)組為蘇聯(lián)列寧格勒金屬工廠生產(chǎn)的K-215-130-1型一次中間再熱、三缸兩排汽、單軸冷凝式超高壓汽輪機(jī)，于20世紀(jì)90年代初投產(chǎn)。根據(jù)#5機(jī)組診斷試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合不同電廠同類型機(jī)組普遍存在的問題，按照#5機(jī)組設(shè)備、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、現(xiàn)場布置，吸收不同電力設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)特點(diǎn)，以及國外同類型機(jī)組的先進(jìn)技術(shù)和國內(nèi)同類型機(jī)組已使用過且經(jīng)運(yùn)行考驗(yàn)成功的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。在機(jī)組安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，通過采取相應(yīng)技術(shù)措施來提高機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，對設(shè)備及系統(tǒng)進(jìn)行完善改進(jìn)和優(yōu)化。

對機(jī)組投運(yùn)以來從未使用過、或稍經(jīng)改變運(yùn)行及操作方式完全可以滿足機(jī)組安全運(yùn)行，而不需使用的系統(tǒng)及設(shè)備應(yīng)予以徹底割除。

1 汽輪機(jī)本體部分改造

目前，機(jī)組汽封采用傳統(tǒng)的梳齒式汽封，汽封型式比較落后，間隙比較大，為了減少汽封漏汽，提高缸效，特進(jìn)行汽封優(yōu)化改造。

結(jié)合幾十臺機(jī)組的汽封改造經(jīng)驗(yàn)，確定出各種新型汽封在汽輪機(jī)各部位的優(yōu)點(diǎn)和劣勢，通過不同汽封的組合，達(dá)到最佳效果，在保證機(jī)組安全性的同時(shí)提高高、中、低壓缸效率，在降低成本的同時(shí)，采用最佳改造組合方案取得最佳效果。

1.1 汽封改造具體位置

見表1。

表1 汽封選型詳單

布萊登汽封共22圈,側(cè)齒汽封共75圈，經(jīng)現(xiàn)場測繪后，加工毛坯送達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行精加工，以保證其同心度和間隙要求。

1.2 高、中壓缸噴嘴返廠修復(fù)

高、中壓缸噴嘴經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行，吹損比較嚴(yán)重，為提高調(diào)節(jié)級效率，建議將高、中壓缸噴嘴拆除后返回哈汽廠進(jìn)行修復(fù)。

1.3 凝汽器優(yōu)化

將凝汽器銅換熱管更換不銹鋼換熱管。不銹鋼管兩頭先漲后焊，能夠提高管口的密封質(zhì)量。由于不銹鋼管管壁可以做到0.5 mm厚，所以不銹鋼管的傳熱效果要好于原銅換熱管，同時(shí)不銹鋼管的清潔度要優(yōu)于銅管。

1.4 檢修工藝要求

（1）如組裝前轉(zhuǎn)子存在彎曲度（設(shè)為L），則該轉(zhuǎn)子的間隙控制標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)彎曲度情況進(jìn)行修正：軸彎曲最大點(diǎn)部位控制標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)上述控制標(biāo)準(zhǔn)增加L，兩端不變，其他部位增加值酌情減小。

（2）設(shè)備解體后應(yīng)采用全實(shí)缸壓鉛絲的方法測量修前間隙，如設(shè)備解體后發(fā)現(xiàn)汽缸存在張口，應(yīng)采用冷緊或熱緊的方法，在消除汽缸張口的情況下測量各處實(shí)際間隙。

（3）高、中、低壓缸均應(yīng)在隔板洼窩中心驗(yàn)收合格后，采用全實(shí)缸壓鉛絲或硅膠膏的方法，驗(yàn)收汽封間隙符合要求。

（4）采用噴珠的方法對汽輪機(jī)動靜葉片進(jìn)行除垢。汽輪機(jī)通流部分葉柵的光潔和清潔程度對汽輪機(jī)的出力能力和缸效率有很大的影響，經(jīng)運(yùn)行一段時(shí)間后，難免有顆粒沖刷和結(jié)垢。由于機(jī)組通流部分的隔板之間和葉輪之間的軸向距離小，無法采用人工方法對表面進(jìn)行處理，所以采用玻璃珠噴丸的方法，既可徹底地清除表面污垢，又可同時(shí)消除葉柵的應(yīng)力。實(shí)施方案：大修中對采用噴珠法等新工藝對汽輪機(jī)動靜葉片進(jìn)行除垢。

（5）根據(jù)機(jī)組解體后實(shí)際情況，對部分阻汽片進(jìn)行更換并調(diào)整。

2 汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)優(yōu)化

機(jī)組熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)龐大、冗余系統(tǒng)多，疏放水系統(tǒng)復(fù)雜，汽輪機(jī)本體疏水、主再熱蒸汽疏水閥門內(nèi)漏頻繁發(fā)生，高、低壓加熱器部分放水門、危急疏水門泄漏嚴(yán)重，還存在汽泵最小流量閥內(nèi)漏、減溫水閥門內(nèi)漏等情況；部分閥門泄漏導(dǎo)致設(shè)備及系統(tǒng)無法隔離，影響機(jī)組安全性。疏水閥不嚴(yán)可造成大量蒸汽短路進(jìn)入凝汽器，使凝汽器熱負(fù)荷增加，影響真空，又造成有效能的大量損失，系統(tǒng)缺陷嚴(yán)重影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

2.1 主蒸汽系統(tǒng)

（1）將#1、#2電動主閘門前疏水及主汽聯(lián)通管疏水合并，合并后原支路進(jìn)口手動球閥保留，主管上增加一進(jìn)口疏水截止閥（或進(jìn)口球閥），原主汽聯(lián)通管至地溝疏水保留，取消的支管對應(yīng)的高壓擴(kuò)容器側(cè)接口用堵頭悶死，見圖1。

圖1 合并#1、#2電動主閘門前疏水及主汽聯(lián)通管疏水

（2）合并#1、#2高壓調(diào)速汽門座疏水，合并后設(shè)手動球閥，取消的支管對應(yīng)的高壓擴(kuò)容器側(cè)接口用堵頭悶死，見圖2。

圖2 合并#1、#2高壓調(diào)速汽門座疏水

2.2 再熱蒸汽系統(tǒng)

（1）合并甲、乙、丙、丁中壓自動主汽門前疏水，合并后設(shè)進(jìn)口手動球閥和進(jìn)口手動截止閥，至地溝的手動截止閥更換；取消的支管對應(yīng)的高壓擴(kuò)容器側(cè)接口用堵頭悶死，見圖3。

圖3 合并甲、乙、丙、丁中壓自動主汽門前疏水

（2）合并 S1、S2、S3、S4中壓自動主汽門前排大汽管路疏水及疏減器電動門門前疏水，合并后設(shè)進(jìn)口手動球閥和進(jìn)口手動截止閥，至地溝的手動截止閥更換；取消的支管對應(yīng)的高壓擴(kuò)容器側(cè)接口用堵頭悶死，見圖4。

圖4 合并S1、S2、S3、S4中壓自動主汽門前排大汽管路疏水及疏減器電動門門前疏水

（3）合并 #1、#2、#3、#4中壓導(dǎo)管疏水，合并后設(shè)手動球閥，取消的支管對應(yīng)的高壓擴(kuò)容器側(cè)接口用堵頭悶死，見圖5。

2.3 四段抽汽至除氧器管路改造

圖5 合并#1、#2、#3、#4中壓導(dǎo)管疏水

止門側(cè)容易積水，造成管道較大振動，對機(jī)組安全運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，同時(shí)增加了檢修維護(hù)量?，F(xiàn)將該逆止門上移，并將四段抽汽至除氧器管路加高，更換相關(guān)三通，使得除氧器側(cè)水無法進(jìn)入抽汽管道，避免出現(xiàn)管道振動現(xiàn)象。具體改造情況見圖6。

圖6 四段抽汽至除氧器管路改造情況

2.4 消除內(nèi)漏閥門及熱力系統(tǒng)漏泄量偏大問題

閥門的泄漏是影響機(jī)組熱耗的重要因素。目前，高壓閥門存在內(nèi)漏現(xiàn)象較多，影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。部分疏放水直接進(jìn)入凝汽器，增加了凝汽器熱負(fù)荷，降低了循環(huán)熱效率。

閥門的泄漏是影響機(jī)組熱耗的重要因素，建議利用修前的熱力系統(tǒng)檢查，對汽水系統(tǒng)閥門進(jìn)行徹底地普查，掌握閥門的泄漏情況，為大修中閥門檢修和更換提供依據(jù)。組裝后要泵壓驗(yàn)收合格，主要內(nèi)漏閥門增設(shè)手動門或改為進(jìn)口高壓球閥。

高壓系統(tǒng)的閥門更換高質(zhì)量閥門基本原則：①每一路疏水閥門一般更換兩只閥門，一只手動進(jìn)口球閥，另一只手動進(jìn)口截止閥。原臨時(shí)消漏而增加的閥門均應(yīng)取消。②小口徑且操作次數(shù)較少的閥門，如有泄漏以修為主，一般不更換。③原內(nèi)漏閥門除更換的外，必須修復(fù)。

經(jīng)常性內(nèi)漏的高溫高壓閥門及重要的閥門，在大修中建議增加一道高質(zhì)量的手動球閥。

2.5 部分電動門及調(diào)整門更換

（1）快減至凝汽器電動門。機(jī)組快減至凝汽器電動門內(nèi)漏嚴(yán)重，運(yùn)行時(shí)使大量高溫高壓新蒸汽直接漏入凝汽器，嚴(yán)重影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，因此需要進(jìn)行更換。

（2）廠減調(diào)整門。#5機(jī)廠減調(diào)整門因閥芯沖蝕損壞，已失去調(diào)節(jié)功能，無法調(diào)節(jié)廠減壓力和流量，影響廠用蒸汽系統(tǒng)運(yùn)行，因此需要進(jìn)行更換。

（3）凝結(jié)水調(diào)整門。#5機(jī)凝結(jié)水調(diào)整門因閥芯沖蝕損壞，已失去調(diào)節(jié)功能，無法調(diào)節(jié)凝結(jié)水流量，影響凝結(jié)水系統(tǒng)運(yùn)行，因此需要進(jìn)行更換。

2.6 更換保溫材料

機(jī)組運(yùn)行20多年來，部分保溫材料的保溫性能已有下降，設(shè)備、管道及其附件的保溫效果變差，不僅使機(jī)組散熱損失增四段抽汽至除氧器管路設(shè)有兩個(gè)逆止門，靠近除氧器的逆大，影響到機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益，還會導(dǎo)致職業(yè)安全健康的現(xiàn)場工作環(huán)境惡化，嚴(yán)重者將威脅人身安全和全廠的安全生產(chǎn)。建議選擇符合環(huán)境保護(hù)和職業(yè)安全健康，導(dǎo)熱系數(shù)低、抗壓強(qiáng)度高的優(yōu)質(zhì)保溫材料，對機(jī)組保溫不合格部位進(jìn)行更新。

2.7 增加凝結(jié)水流量孔板

為提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性，在除氧器入口凝結(jié)水管道上加裝凝結(jié)水流量孔板，在差壓變送器引出管路上安裝三通，以方便實(shí)驗(yàn)所用。

在優(yōu)化前認(rèn)真分析機(jī)組能耗現(xiàn)狀，查找與全國同類型機(jī)組先進(jìn)水平的差距，分析節(jié)能潛力，在保證了安全的基礎(chǔ)上制定符合機(jī)組實(shí)際可行的節(jié)能優(yōu)化方案。堅(jiān)持節(jié)能技術(shù)改造的原則。利用大修機(jī)會對主機(jī)和系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造治理，降低機(jī)組能耗指標(biāo)。優(yōu)化項(xiàng)目按照“修前性能診斷—初步方案制定—方案確定—方案實(shí)施管理程序開展工作，保證優(yōu)化改造方案科學(xué)性、合理性。

通過以上管理程序?qū)η疤K聯(lián)列寧格勒金屬加工廠生產(chǎn)的K-215-130-I型汽輪機(jī)進(jìn)行優(yōu)化改造，降低機(jī)組能耗指標(biāo)。將利用本次優(yōu)化改造總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、深化研究，為同類型機(jī)組的優(yōu)化提供最簡單、最實(shí)用的優(yōu)化方法。