汽輪機本體通流部分改造及效果分析

周生忠

摘 要：本文分析了機組汽輪機本體通流部分改造的必要性，并分別從高中壓通流改造、高中壓轉(zhuǎn)子改造、高中壓內(nèi)缸改造以及低壓內(nèi)缸改造等方面，介紹了機組汽輪機本體通流部分改造的主要內(nèi)容，并對汽輪機改造前后的工作效率進(jìn)行了對比。

關(guān)鍵詞：機組汽輪機;流通部位;改造;效果分析

引言

火力發(fā)電廠為了滿足人們的用電需求，貫徹落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，在實際的生產(chǎn)過程中，工作人員不斷探索節(jié)能減排、提高生產(chǎn)效率的新方法

1機組汽輪機本體通流部分改造的必要性

發(fā)電成本的主要影響因素是供電煤耗，相關(guān)人員對火力發(fā)電廠熱經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)機組汽輪機本體通流部分效率低下，是電廠煤耗量大的主要原因。近年來，我國不斷投產(chǎn)大容量、高參數(shù)的機組，但是目前我國電廠中200MW與300MW機組的總量較大，這兩種汽輪機組研發(fā)時間較早，當(dāng)時的制造條件有限，設(shè)計水平相對較低，再加上這兩種機組運行的時間較長，熱力系統(tǒng)較為復(fù)雜且設(shè)備老化現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，這兩種機組汽輪機本體通流部分，耗煤量與耗熱量較大，工作效率較低，熱力性能普遍不高，在市場上缺乏競爭力。所以，火力發(fā)電廠為了提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，對機組汽輪機本體通流部分進(jìn)行改造，降低熱能以及煤炭的消耗量，使機組能夠穩(wěn)定運行，提高機組的競爭力，進(jìn)而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。某地區(qū)的火力發(fā)電廠為了貫徹落實國家下發(fā)的節(jié)能政策，改造了200MW與300MW機組汽輪機本體通流部分，改造的設(shè)計參數(shù)如表1所示。

2改造的基本技術(shù)原則

通過對近年來國內(nèi)汽輪機流通部分改造的情況分析可以得出改造時必須遵循以下幾點技術(shù)原則：一是安全性。安全性改造主要分為兩個部分，分別是增強薄弱部位與改善問題部位，從而達(dá)到提高機組運行穩(wěn)定性與安全性的目的。二是控制改造量。改造量的提高意味著改造成本的增加，且高改造量卻不代表著改造效果的提高。因此，在改造機組時要盡量在原有機組結(jié)構(gòu)的背景之下進(jìn)行改造，確?？梢猿浞掷迷械臋C械結(jié)構(gòu)及設(shè)備。三是部分設(shè)備位置不變。在改造時，設(shè)備位置發(fā)生改變較為常見，但部分設(shè)備及技術(shù)卻必須保持不變，如軸承座的位置不變等。四是優(yōu)化運行模式。企業(yè)需要從機組的實際運行情況出發(fā)，調(diào)整負(fù)荷率。五是回?zé)嵯到y(tǒng)。機組與熱力系統(tǒng)相關(guān)的任何參數(shù)不得改變，中壓缸添加一級回?zé)岢槠?，抽汽部分則要安裝外置蒸汽冷卻機。六是改造機組流通部分。流通部分的改造要盡量選取國際先進(jìn)技術(shù)或者自主研發(fā)技術(shù)，改造方向要以提高機組效率為主。七是優(yōu)化設(shè)計理念，改造通流部分，以提高機組的節(jié)能效果。八是汽輪機改造。汽輪機改造是整個流通部分改造的關(guān)鍵之一，改造后的汽輪機需要達(dá)到既定的使用壽命，一般其使用壽命不會低于三十年。改造后需要定期對汽輪機進(jìn)行維修及調(diào)試，一般以5年為一周期進(jìn)行維護(hù)，且在改造后的三十年內(nèi)汽輪機不會因為改造因素而出現(xiàn)大面積的故障問題。

3機組汽輪機本體通流部分改造的主要內(nèi)容

3.1AIBT技術(shù)概述

在STP技術(shù)的基礎(chǔ)之上，經(jīng)過相關(guān)人員的不懈努力，研發(fā)出了AIBT技術(shù)，它屬于一種新型的通流設(shè)計技術(shù)，與傳統(tǒng)的通流設(shè)計技術(shù)相比，AIBT技術(shù)包含的內(nèi)容較為豐富，如優(yōu)化葉片選型、設(shè)計葉根以及設(shè)計流通部分的流道等方面的內(nèi)容，具有較強的靈活性。AIBT技術(shù)的功能呈現(xiàn)出多樣化的特點，不僅可以根據(jù)流通的強度自動配置流通效率，還可以實現(xiàn)流通效率與安全性的自動匹配，降低了工作人員的勞動強度，使用方法簡單，可提高火力發(fā)電廠的生產(chǎn)效率。此外，利用AIBT技術(shù)對機組汽輪機本體通流部分進(jìn)行設(shè)計時，不同的葉片級之間在反動度方面存在著明顯的差異，葉片的特性以及尺寸可以對葉片級的反動度造成直接影響，在設(shè)計過程中，工作人員必須保證每一個葉片都能處于氣動狀態(tài)最佳的環(huán)境下。工作人員在使用AIBT技術(shù)改造汽輪機的整體結(jié)構(gòu)時，需要嚴(yán)格按照以下原則進(jìn)行設(shè)計：保證機組汽輪機外缸不變;機組汽輪機的基礎(chǔ)不可發(fā)生改變;保持機組汽輪機原來的定位方式與裝配;不可以改動機組汽輪機的軸承;使機組汽輪機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速保持不變;不可改變發(fā)電機的位置以及連接方式?？梢愿脑斓膮^(qū)域有高中壓內(nèi)缸中的組件、高中低轉(zhuǎn)子與附件以及流通部位的葉片等，在改造的過程中，可以對高中壓流通計數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使其分別為I+13級、9級、4×9級。

3.2汽封結(jié)構(gòu)

典型的反動式通流技術(shù)，動靜之間軸向間隙較大，啟動和變負(fù)荷時基本不需要考慮脹差要求;軸向間隙大徑向間隙小，即有利于汽輪機快速啟動和變負(fù)荷，又能保證機組具有較高的通流效率;重新設(shè)計的汽封間隙值將控制在最小范圍之內(nèi)，所有汽封片使用薄的不銹鋼異型鋼帶和哈汽的新型汽封材料;單級焓降較小的反動式葉片能夠設(shè)計成很小的葉片寬度，實現(xiàn)在有限的通流長度內(nèi)設(shè)置更多的級數(shù);小焓降多級數(shù)反動式葉型，通流效率高，轉(zhuǎn)子應(yīng)力低。

3.3汽缸的檢測方法

汽缸的檢測包括汽輪機主體結(jié)構(gòu)的檢測和螺栓拆除的檢測，在檢修的時候，要減少汽輪機分面泄漏事件發(fā)生，降低各各分面螺栓高度，增大其抗壓力與耐受力，一般采用下貓爪安裝方式，這樣可以增強其支撐力與穩(wěn)定性。用上貓爪安裝方式保持汽缸的平衡。在拆除汽輪機機體時通常用冷熱拆除法，但是要綜合汽輪機型號與性能，決定最終的拆除方法。

3.4高中壓內(nèi)缸改造

高中壓內(nèi)缸在經(jīng)過改造后，它的整體結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，高中壓內(nèi)缸的結(jié)構(gòu)體系不再是僅包括高中壓內(nèi)缸，還為其增設(shè)了蒸汽室以及高壓持環(huán)，降低結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，簡化安裝步驟，不僅可以避免原設(shè)備中存在的漏氣問題，還可以降低工作人員的工作強度。除此之外，工作人員將定位銷安裝在了高中壓內(nèi)缸的底部與頂部位置，保證機組汽輪機的軸線處于合適的位置。為了使內(nèi)缸的氣密性得到提高，工作人員利用插管，實現(xiàn)進(jìn)氣口的有效連接，機組汽輪機吸收內(nèi)外缸差脹的能力得到了提高。

結(jié)語

綜合來看，國內(nèi)對于汽輪機流通部位的改造目前已經(jīng)初步取得了一定的成績，但依然存在一定的缺陷與問題。企業(yè)在經(jīng)營的過程中不僅僅要重視生產(chǎn)的效益，更要不斷追求技術(shù)創(chuàng)新，不斷對汽輪機等機械設(shè)備進(jìn)行改造。

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