660MW汽輪機(jī)組熱耗率高分析及改進(jìn)

石曉玲　韓彥杰

（國(guó)電投江西電力有限公司景德鎮(zhèn)發(fā)電廠，江西景德鎮(zhèn)　333036）

660MW汽輪機(jī)組熱耗率高分析及改進(jìn)

石曉玲韓彥杰

（國(guó)電投江西電力有限公司景德鎮(zhèn)發(fā)電廠，江西景德鎮(zhèn)333036）

本文針對(duì)某電廠#1汽輪機(jī)熱耗率高的現(xiàn)象進(jìn)行了全面分析，從中確定影響熱耗率高的主要原因?yàn)橥鞑糠指變?nèi)效率降低，并在#1機(jī)組A修過(guò)程中分別采取了減小通流間隙、調(diào)整高中壓內(nèi)缸平面間隙和清理結(jié)垢的隔板及葉片等改進(jìn)措施。A修結(jié)束機(jī)組投運(yùn)后通過(guò)電科院的試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的汽輪機(jī)熱耗率較A修前有明顯的降低，取得了較好的效果，對(duì)同類型汽輪機(jī)組有一定的指導(dǎo)意義。

汽輪機(jī)組熱耗率通流部分

汽輪機(jī)的熱耗率關(guān)系到火力發(fā)電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的重要因素，同時(shí)也是直接反映汽輪機(jī)組性能高低的主要指標(biāo)之一。汽輪機(jī)熱耗率每增加100kJ/kWh，供電煤耗增加3.5g/kWh。在其他條件不變的情況下，汽輪機(jī)熱耗率越低，機(jī)組供電煤耗率越低熱耗率越低，從節(jié)能降耗角度考慮，降低汽輪機(jī)熱耗率的工作已迫在眉睫。根據(jù)對(duì)火電廠的熱經(jīng)濟(jì)性分析，電廠熱耗率高的一個(gè)重要原因是汽輪機(jī)通流部分效率低，進(jìn)而增加了機(jī)組的煤耗，且汽輪機(jī)通流部分效率與熱耗率呈一定線性關(guān)系，低壓缸效率下降導(dǎo)致熱耗率增量最大，高壓缸次之，中壓缸最低［1］。

某電廠為2臺(tái)660MW超超臨界機(jī)組，汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠引進(jìn)日立技術(shù)生產(chǎn)制造的超超臨界壓力汽輪機(jī)。該汽輪機(jī)采用復(fù)合變壓運(yùn)行方式，通流部分采用沖動(dòng)式。其中#1機(jī)組2010年投產(chǎn)運(yùn)行，但該機(jī)組自投產(chǎn)以來(lái)的熱耗率一直高于設(shè)計(jì)值，根據(jù)江西電科院實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，#1機(jī)組熱耗率為7702kJ/（kW·h），與設(shè)計(jì)熱耗7460kJ/（kW·h）相比高出241.53kJ/（kW·h）。因此，從機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能降耗兩方面來(lái)分析，我們都應(yīng)該及時(shí)采取有效措施降低機(jī)組的熱耗率。

1　影響機(jī)組熱耗的主要因素

汽輪機(jī)組的熱耗率主要是根據(jù)熱力性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算得到的。熱力性能試驗(yàn)的目的是掌握汽輪機(jī)組實(shí)際運(yùn)行性能，如對(duì)新投產(chǎn)的新機(jī)組，需要做性能考核試驗(yàn)，來(lái)檢驗(yàn)機(jī)組是否達(dá)到制造廠家在技術(shù)合同上保證的熱耗率；另外，對(duì)機(jī)組大修前、后也要進(jìn)行常規(guī)熱力性能試驗(yàn)，來(lái)檢驗(yàn)大修的質(zhì)量。

表1　高壓通流間隙

表2　中壓通流間隙

根據(jù)江西電科院的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，影響機(jī)組熱耗率的原因總體可以分為四方面：

（1）汽輪機(jī)通流部分缸內(nèi)效率降低，導(dǎo)致熱耗率偏差103.6 kJ/ kWh，占總熱偏差的42.9%；

（2）系統(tǒng)外漏流量。#1機(jī)組的一些旁通閥、疏水閥存在一定的漏流，導(dǎo)致熱耗率偏差77.27 kJ/kWh，占總熱偏差的32%；

（3）運(yùn)行工況。主要為回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行偏離設(shè)計(jì)工況，導(dǎo)致熱耗率偏差14.72 kJ/kWh，占總熱耗率的6.1%；

（4）其他方面導(dǎo)致熱耗率偏差45.94 kJ/kWh，占總熱耗率偏差的19%。

從上述四個(gè)方面我們可以看出汽輪機(jī)通流部分缸內(nèi)效率降低是造成660MW汽輪機(jī)組熱耗率偏高的重要因素。通過(guò)進(jìn)一步分析，造成660MW汽輪機(jī)通流部分內(nèi)效率降低的具體原因分別為汽封間隙大；高中壓內(nèi)缸平面間隙超標(biāo)；汽輪機(jī)隔板和葉片嚴(yán)重結(jié)垢。因此，我們從這三個(gè)方面分別進(jìn)行了分析并采取了相應(yīng)的處理措施。

2　汽封間隙大

2.1汽封間隙情況

汽輪機(jī)通流部分汽封間隙較大，則會(huì)導(dǎo)致部分未做功新蒸汽進(jìn)入下一級(jí)，對(duì)下一級(jí)流場(chǎng)產(chǎn)生擾動(dòng)，降低汽輪機(jī)級(jí)效率，從而影響汽輪機(jī)通流部分缸內(nèi)效率。

2014年4月對(duì)某電廠660MW機(jī)組進(jìn)行A修，汽輪機(jī)本體解體后對(duì)汽封間隙進(jìn)行了檢查測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表1和表2。

表4　調(diào)整后中壓通流間隙

2.2減小通流間隙的措施

2.2.1修復(fù)變形汽封齒

汽封是汽輪機(jī)本體中最易損壞的部件，汽封間隙本來(lái)就小，不管什么原因造成的動(dòng)靜碰磨，首先受損的就是汽封。其常見(jiàn)的損傷形式有：汽封齒磨損，變形，倒伏，斷裂，汽封環(huán)端面損傷變形，彈簧片裂紋或彈性疲乏等。

2014年4月A修期間汽輪機(jī)高中、低壓缸開(kāi)缸，對(duì)從汽封圈拆下來(lái)的汽封環(huán)進(jìn)行逐一檢查，發(fā)現(xiàn)汽封齒有碰彎倒?fàn)畹默F(xiàn)象，后采用扁嘴鉗將其校直，對(duì)磨擦而變厚的汽封齒進(jìn)行修刮，使齒尖符合要求；對(duì)打毛或打脹的汽封環(huán)端部，用銼刀將其修理符合要求，裝在槽道內(nèi)其接口處確保無(wú)間隙。修正后重新裝復(fù)的汽封如圖1所示。

2.2.2更換損壞汽封塊

對(duì)于汽封齒倒伏，磨損嚴(yán)重或汽封環(huán)端部損壞嚴(yán)重不能修復(fù)合格時(shí)，應(yīng)予更換；如汽封環(huán)上的齒尖出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象也應(yīng)進(jìn)行更換。

在對(duì)高中壓缸隔板汽封進(jìn)行檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)中壓缸第4、5、6級(jí)隔板汽封倒伏有磨損現(xiàn)象，葉頂圍帶磨損嚴(yán)重，對(duì)磨損嚴(yán)重的汽封塊進(jìn)行了整圈更換。如圖2所示。

圖1　重新修復(fù)后的汽封

圖2　更換后的汽封塊

圖3　高中壓內(nèi)缸平面間隙

2.2.3調(diào)整汽封間隙

（1）汽封間隙數(shù)據(jù)選取原則為：#1、#3、#4、#5、#6、#7汽封體汽封徑向間隙按照設(shè)計(jì)值下限0.05～0.10mm的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收；各隔板汽封間隙按照設(shè)計(jì)值下限0.05～0.10mm的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收；#2汽封體汽封徑向間隙按照設(shè)計(jì)值下限的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收；各徑向汽封間隙按照設(shè)計(jì)值下限0.05～0.10mm的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收。

（2）汽封調(diào)整過(guò)程從頭至尾采用全實(shí)缸調(diào)整，在檢修中采用滾膠布及塞尺測(cè)量相結(jié)合的工藝。汽封塊修復(fù)、更換后，經(jīng)對(duì)汽封間隙進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)如表3和表4。

圖4　隔板結(jié)垢情況

3　高中壓內(nèi)缸平面間隙超標(biāo)

3.1平面間隙情況

該廠汽輪機(jī)為高中壓合缸結(jié)構(gòu)，雙層缸體，內(nèi)外缸之間充滿著一定壓力和溫度的蒸汽，從而使內(nèi)外缸承受的壓差和溫差較小。當(dāng)高中壓內(nèi)缸平面間隙超標(biāo)時(shí)，高溫高壓蒸汽未做功而從結(jié)合面處漏入內(nèi)、外缸間，造成熱量損失，影響汽輪機(jī)的效率。

2014年4月機(jī)組進(jìn)行A修，汽輪機(jī)本體解體后，對(duì)高中壓內(nèi)缸平面間隙進(jìn)行了檢查測(cè)量（廠家標(biāo)準(zhǔn)為自由狀態(tài)下0.25mm以下，緊1/ 3螺栓0.03mm塞尺不入），測(cè)量緊1/3螺栓后間隙如圖3所示。

3.2高中壓內(nèi)缸整體返廠維修

鑒于高中壓內(nèi)缸水平中分面間隙的測(cè)量情況，進(jìn)行整體返廠修理。

由于高中壓內(nèi)缸扣空缸測(cè)量間隙高達(dá)2.75mm，考慮到即使通過(guò)改造降低汽缸內(nèi)外壁溫差，但是中分面間隙過(guò)大會(huì)造成汽缸中分面及汽缸螺栓受到蒸汽沖刷，造成汽缸漏汽。因此，決定對(duì)高中壓內(nèi)缸水平中分面進(jìn)行銑削處理。測(cè)量高中壓內(nèi)上缸水平，結(jié)合面銑去2.2mm，內(nèi)下缸銑去2mm；水平中分面找正，銑中分面鍵槽、配鍵；按端面及各開(kāi)檔面找平，重新車各檔內(nèi)孔、配合鍵槽、定位銷孔等。

4　汽輪機(jī)隔板和葉片結(jié)垢嚴(yán)重

4.1隔板和葉片結(jié)垢情況

汽輪機(jī)葉片是汽輪機(jī)中最重要的零件之一，它作為蒸汽熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的主要作功部件，其結(jié)構(gòu)型線、工作狀態(tài)將直接對(duì)能量轉(zhuǎn)換效率產(chǎn)生影響，當(dāng)汽輪機(jī)葉片結(jié)垢嚴(yán)重時(shí)，分別會(huì)產(chǎn)生如下影響：

（1）影響轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡，使震動(dòng)增加；

（2）使蒸汽流通面積減小，流動(dòng)阻力增大，軸向推力增大，帶來(lái)轉(zhuǎn)子軸向位移增大，推力軸承過(guò)負(fù)荷，轉(zhuǎn)子動(dòng)靜摩擦等；

（3）由于阻力和葉片形式的改變，影響機(jī)組的效率；

（4）結(jié)垢后，葉片受力加劇、增大疲勞損傷，影響葉片使用壽命。

2014年4月機(jī)組進(jìn)行A修，汽輪機(jī)本體解體后進(jìn)行檢查，隔板和葉片結(jié)垢情況嚴(yán)重，達(dá)到80%以上。隔板結(jié)垢情況如圖4所示。

4.2隔板、動(dòng)葉片噴丸清理

依次將轉(zhuǎn)子、隔板（包括隔板氣封槽道、安裝槽道、隔板水平端面）、清洗完畢；清洗前做好防護(hù)措施，如將轉(zhuǎn)子、隔板的孔洞、縫隙堵塞好，乙方采取措施防止葉片、軸等部件損傷。高中壓轉(zhuǎn)子軸頭調(diào)速部分、推力盤部分、轉(zhuǎn)子軸頸、轉(zhuǎn)子靠背輪螺栓孔及外圓、靠背輪端面，隔板葉頂部分的阻汽片在清洗作業(yè)時(shí)需根據(jù)清洗方案事先做好包扎防護(hù)工作。

對(duì)汽輪機(jī)設(shè)備噴丸處理時(shí)，噴槍的角度保持在30°-60°，噴頭距被噴物件距離15CM～30CM，嚴(yán)禁噴頭長(zhǎng)時(shí)間停留在所清理的設(shè)備表面，根據(jù)國(guó)外同類型機(jī)組通流部分清理技術(shù)要求，通流葉柵部分噴丸覆蓋率不能超過(guò)兩遍；玻璃珠粒度為0.05-0.15MM（玻璃珠的材質(zhì)為二氧化硅、硬度35-40MOH、成圓率98%、顏色是白色的噴丸專用玻璃珠）；不得使用上述之外的其他硬度高、成圓率小于95%、直徑大于0.25MM的玻璃珠材料，以及摻金剛砂和石英砂等材料。

經(jīng)清洗處理的設(shè)備表面為金屬本色，無(wú)銹無(wú)垢，表面光滑，表面粗糙度應(yīng)達(dá)到0.8。

5　通流部分改進(jìn)后效果分析

2014年6月機(jī)組A修投運(yùn)后，邀請(qǐng)湖南電科院對(duì)該機(jī)組進(jìn)行了A修后的機(jī)組性能試驗(yàn)，試驗(yàn)得出A修后的該機(jī)組熱耗率偏差由修前的241.53kJ/（kW·h）降低至151.53kJ/（kW·h）。性能試驗(yàn)結(jié)果表明通過(guò)A修對(duì)#1機(jī)組汽輪機(jī)通流部分的調(diào)整使機(jī)組的熱耗率有了明顯的降低，進(jìn)而使得我廠的供電煤耗進(jìn)一步降低，同時(shí)也提高了機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，降低了我廠的生產(chǎn)成本，對(duì)同類型機(jī)組也有一定的指導(dǎo)意義。

［1］.湯濤，譚青，王偉敏，等.汽輪機(jī)通流部分熱力性能對(duì)熱耗率影響［C］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)第十三屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集，2014.

石曉玲（1968—），女，研究方向：火電廠汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理。