(中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司山西太原030001)
摘要:本文针对旧机组效率低和供热能力弱的问题，提出汽轮机通流改造的必要性。通过实验证明，汽轮机通流改造后，高中低压缸性能提升，机组的热耗率也减少，机组的经济性和使用寿命也得到延续。
关键词:高中低压缸性能；机组的热耗率；节能分析
由于高参数大容量机组的增多，以及供电煤耗的大幅降低，导致国产300MW指标落后差距日益加大。为了增加机组的性能，对机组进行增容降耗通流部分改造。通过百天的改造，终于完成了汽轮机通流扩容及供热改造项目。整组顺利启动，并网工作一次成功，高中低压缸效率达标，机组各项技术经济指标突出。
一、通流改造前
汽轮机是按照美国技术制造的，型号为：N300-16.7/538/538，通流部分共35级叶片，其中高压缸1+11级，中压缸9级，低压缸2×7级。西屋公司技术制造的300MW亚临界、中间再热式、高中压合缸、双缸双排汽、单轴、凝汽式汽轮机。自汽轮机运行以来，机组经济性较差，主要表现在以下两个方面。
1.1整体热力性能低
2010年对机组进行能耗诊断实验如下：在额定负荷工况下，机组修改正后的热耗率为8322.6kJ/kW•h,比设计值高出430.6kJ/kW•h见表1。
虽然汽轮机增强了机组的带负荷能力，但同时也使正常运行时的调门节流损失增加，导致低负荷工况运行回报差，促使汽轮机的实际通流能力比设计值有较大偏差。高中压轴封等部位的泄漏问题也严重影响机组的热力性能。在额定工况为60.06%时，如果调门的节流损失，低负荷工况下调节级效率更低，调节级效率偏低。影响安全性、可靠性以及经济性问题。
二、通流改造的改造方案
采用成熟先进的汽轮机通流部分设计技术和改造技术与经验，对汽轮机高、中、低压通流部分进行改造，使改造后机组的经济性、安全可靠性、运行灵活性达到同类机组的先进水平，同时可向外抽汽供热，满足通流部分改造。机组历时百天改造，圆满完成了汽轮机通流扩容及供热改造项目。改造后，整组启动顺利、并网一次成功，高中低压缸效率完全达到了设计值，外部热用户的热负荷需求；(1)改造后汽轮机额定出力为320MW，最大连续出力不低于330MW；(2)改造后机组在热耗率验收工况下，热耗率不高于7882.2kJ/kW•h;在80%、60%、40%额定负荷运行时也能保持较低的热耗率。80%额定负荷工况下的热耗率不高于7962.2kJ/kW•h；(3)改造后机组最大抽汽量不小于300t/h。额定抽汽量150t/h，抽汽压力0.8MPa，抽汽温度328.6℃；(4)改造后汽轮机在额定工况时的高压缸效率、中压缸效率、低压缸效率分别不低于87%,93%、89%；(5)改造后机组在VW0工况出力运行时，各通流部分的部件满足强度要求，调节级及各抽汽压力不超过设计最大值；(6)改造后机组具有良好的变负荷性能，能采用复合变压运行方式，并能在120MW负荷长期安全、稳定地运行，50%-100%T-MCR增减负荷速率不小于5%/min，如阀门管理功能满足单阀、顺序阀以及各种阀点的滑压运行要求；(7)汽轮机通流改造部件的寿命不少于30年。
三、通流改造技术与策略
1.1汽轮机通流部分改造
1.1.1调节级改造
调节级由原来的反流布置改为顺流布置，减少了汽流损失，提高了热效率。调节级动叶紧固形式改为三叉三销型叶根并自带围带形式，减少漏汽损失。静叶采用先进的通流整体优化技术，减少出汽边厚度采用全三元原理设计。
1.1.2汽封改造
高压缸隔板汽封及动叶围带汽封采用高低齿迷宫式镶嵌汽封，端部汽封采用蜂窝汽封，平衡活塞汽封采用布莱登汽封。中压缸隔板汽封及动叶围带汽封采用高低齿迷宫式镶嵌汽封，端部汽封采用蜂窝汽封，平衡活塞汽封采用布莱登汽封。低压缸隔板汽封及动叶围带汽封采用弹簧退让式，端部汽封采用蜂窝汽封。改后大大降低了汽封漏汽，提高了机组内效率。
1.1.3高中压转子及动叶、低压转子及动叶改造
转子采用无中心孔、彻底消除残余内应力的整锻转子。调节级改为顺流布置，高压转子增加1级为1+12级，中压转子增加1级为10级，低压转子级数不变，仍为2×7级。高压、中压、动叶静叶采用AIBT型线自带围带，低压动叶也是自带围带，低压静叶改为马刀弯扭叶片，低压末级动叶采用905mm叶片。
1.1.4辅助改造
改造部分有高中压内缸、高压蒸汽室、高中压平衡活塞、中压持环、低压内缸、低压持环、高中低压静叶、通流部分汽封、端部汽封、中低压缸连通管、联轴器护罩和盖板、盘车大齿轮等。
1.2供热设备改造
(1)汽轮机排汽处设置1根供热蒸汽管，采用打孔抽汽方式从中低压连通管的水平段向下引出一根900mm*16mm抽汽管道，作为供热汽源。最大抽汽供热量不小于300t/h。在连通管上加装三通以及抽汽调节阀，中低压连通管标高不超出汽机房行车起吊时的提升高度，满足机组现有安装检修条件。抽汽管自中低压连通管引出后依次加装抽汽逆止阀、安全阀、抽汽调节阀和带快关功能的关断阀。配备单独的供热抽汽系统的液压供油及控制系统，不与机组本身共用一套液压系统；(2)供热控制系统:在机组DEH系统中增加一套完备的供热系统的运行控制和保护设备及其附件，如热控上增加机组纯凝工况和供热工况的切换、抽汽调节环节，抽汽调节逻辑、相关卡件、相关程序等。机组供热以以热定电的方式运行，抽汽压力以连通管上的调节蝶阀控制，抽汽量以热网抽汽压力调节蝶阀控制。抽汽压力不等率约10%；(3)中低压连通管上安装1个抽汽调节蝶阀，调节阀采用液压调节，DEH配备阀门控制卡。供热抽汽管上DN900的调节阀采用液控，关闭时间<1so4。汽轮机通流部分改造和供热改造所增加的热控设备、运行控制功能等。
1.3轴封溢流改造
原有的轴封溢流站简化，增加一路溢流至低加汽侧的管路，管路并设有疏水管道。高负荷时减小了冷源损失、加热了凝水温度，又提高了蒸汽利用率。
四、改造后性能分析
为全评价机组改造后的各项热力指标性能，委托西安热工研究院进行了改造后性能考核试验，额度负荷热力性能试验数据对比见表3。
改造后机组在额定工况下的高中低压缸效率都提高了。机组热耗率比改造前降低了400kJ/kW•h以上，供电标准煤耗比改造前降低12g/kW•h。
五、结束语
(1)汽轮机通流部分增容改造后，机组轴承振动在正常范围内，轴承温度稳定；(2)汽缸效率都得到了大幅提高，大幅度降低了机组热耗率、供电煤耗率，增强了机组竞争力；(3)增大了机组供热能力，降低了冷源损失，为电厂增加了稳定效益，延长了机组使用寿命。
参考文献:
[1]王凤良.600MW汽轮发电机组汽封改进与节能分析[J].黑龙江电力,2012
[2]曾荣鹏.300MW汽轮机通流改造中汽封的选择与调整[J].黑龙江电力,2012
[3]蒋松辉.哈三电厂600MW汽轮机组通流改造经济性分析[J].黑龙江电力,2009