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哈汽600MW汽轮机组增容提效改造及综合治理

发表时间：2021/6/10 来源：《探索科学》2021年4月作者：李军

[导读] 全面介绍了大唐国际潮州发电公司600MW机组汽机本体揭缸提效所采取的措施及取得的效果，对仍影响机组热耗的问题进行了介绍，提出了今后一段时间攻关的方向及措施。

广东大唐国际潮州发电有限责任公司李军 515723

【摘要】全面介绍了大唐国际潮州发电公司600MW机组汽机本体揭缸提效所采取的措施及取得的效果，对仍影响机组热耗的问题进行了介绍，提出了今后一段时间攻关的方向及措施。
【关键词】哈汽600MW机组；超临界；热耗；治理；
        1 机组概况
        潮州发电公司一期汽轮机组为2X600MW机组，为哈尔滨汽轮机有限责任公司制造的超临界、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽、反动凝汽式汽轮机，型号是CLN600-24.2/566/566-I汽机通流采用冲动式与反动式联合设计。机组设计热耗7560KJ/KW.h，实际运行中热耗远超设计值，高中压缸效率也低于设计值较多。
        2机组改造的必要性
        2.1 由于国家及省政府的环保政策日益严格，必须通过汽轮机提效节能改造，达到政策要求的降低能耗及减排指标。由于机组设计时间较早，限于当时的设计理念、设计技术以及制造加工能力等因素，机组通流部分效率较低，运行经济性差。此外经过多年的运行，重要部件的老化，也影响着机组的效率。
        2.2受限于当时的整体设计和制造水平，汽轮机组运行过程中还是存在诸多安全隐患，只有采用先进、成熟的改造技术，才能够解决机组目前存在的安全可靠性问题，提高机组的安全可靠性，减少运行维修成本。
        综上所述，无论从国家、政府环保政策、煤炭市场价格及当地发展需求的角度，还是从目前机组的运行状况、消除设备结构性缺陷、提高机组运行的安全稳定性来考虑，都很有必要采用当代先进、成熟的技术对机组进行通流部分的节能改造，以满足政府相关政策的要求，适应竞争激烈的市场环境，进一步增强企业的竞争能力。
        3 综合治理所采取的措施
        3.1 通流间隙标准优化
        广泛收集资料及与同类电厂交流，对收集到的同类机组已执行的隔板汽封、轴端汽封及叶顶汽封间隙标准与哈汽提供的标准对照，修改大修准备采用的通流间隙标准，并进行充分论证。
        3.1.1哈汽标准中高中压端部外汽封及低压端部外汽封间隙标准进行修改，修改后汽封间隙控制在0.4-0.5mm；
        3.1.2高中压隔板汽封采用布莱登汽封，间隙标准控制在0.3-0.35mm，底部汽封间隙标准验收时按标准上限执行，高中压进汽平衡环汽封（过桥汽封）采用布莱登汽封，上、左、右汽封间隙标准为0.3-0.35mm，底部汽封间隙标准为0.45-0.5mm；
        3.1.3布莱登汽封尖齿处厚度0.3mm控制，要求汽封齿根部圆角过渡；
        3.1.4高压缸调节级叶顶汽封及高压内缸1电端处叶顶汽封上部及底部按哈汽厂原标准下限执行。
        3.1.5根据汽封块之间膨胀间隙的合理性，通过结构分析后提出间隙标准由0.8-1.6mm降低为0.2-0.4mm，大幅降低汽封膨胀间隙。此措施大大减小级间短路漏汽损失，达到提高缸效。
        3.2新型专利汽封的应用
        3.2.1通过先进的设计手段和温度场分析软件，充分考虑动静叶变形、转动部件离心力变形和热变形、油膜厚度导致的转子偏置、轴承座的热膨胀、支撑键的热膨胀、高压外缸猫爪的热膨胀等因素，完善汽封径向间隙设计及核算，使汽封冷态间隙设置更加符合热态运行实际。
        3.2.2采用新型专利汽封配合“小间隙启动方式”是我们针对减少漏汽损失采取的最新的一项优化措施。“小间隙启动方式”允许进一步减小汽封的径向间隙，但汽封径向间隙太小，在启动时容易导致汽封片同转子发生摩擦，引起机组振动，甚至损坏转子或动叶片。哈汽公司研究的新型专利汽封可以避免此类问题发生。
        3.2.3为了更准确的通过半实缸调整出全实缸间隙，汽封调整中引入汽缸全实缸挠度测量和半实缸挠度测量，通过全实缸和半实缸的挠度值变化设置机组汽封间隙的半实缸状态修正系数Z=Y-X。并且通过修正后的间隙值加工汽封齿，从而保证汽封间隙满足设计值要求，从而提高机组的运行经济性和安全性。
        3.3汽缸中分面变形、间隙大处理
        解体发现高压内缸变形、内张口大。对高压内缸中分面采用车削加工处理的方法，由实际经验丰富的专业技术人员到机加工现场指导找正工作，保证了找正质量，加工后测量中分面无间隙。
        3.4高压隔板套外缘加装阻汽片
        高压隔板套外缘车槽镶嵌一道阻汽片，将径向间隙由16mm减小到3mm，减少漏汽量，降低高压缸排汽温度。

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        3.5动叶及隔板喷丸除垢
        清理隔板静叶及动叶片积盐及积垢，采取了喷丸方式对隔板静叶、动叶片及喷嘴流道进行除垢。防止喷丸影响叶片表面粗糙度，采用270目细玻璃珠进行喷丸。
        3.6排汽导流环换型改造
        拆除原来导流环，更换为型线优化后的新导流环。通过对原排汽缸导流环的数值计算和结果分析，对排汽缸导流环结构进行优化。改造后导流环出口压力比改造前压力提高了0.337kPa。
        3.7排汽通道优化改造
        通过排汽通道优化促使汽轮机排汽在进入凝汽器冷却管束时的流场分布尽量合理，可充分发挥凝汽器冷却管的有效换热面积、增加凝汽器实际总体换热系数，最终达到降低排汽压力、提高机组运行经济性的目的。排汽通道优化均流装置主要部分为不锈钢材质。均流装置通过专用卡子和螺栓可靠地固定在凝汽器喉部内的框架支承管上。
        3.8低压连通管弯头改造，减小压损。
        将连通管改为阻力小的“虾米”弯头及低压缸进汽部分直通管改为弯头导流进汽，压力损失可降低至0.5%时，对中、低压缸的效率均有明显的提高。
        3.9低压内缸隔热罩改进及消缺，减少散热损失
        低压1号内缸安装的隔热罩板搭接口变形缝隙大，缝隙普遍有10-20mm宽，局部开口近50mm,因四周到处敞口形成对流散热，隔热效果差。低压缸进汽法兰处未设计安装隔热罩壳，存在散热损失。大修时对低压内缸隔热罩搭接口变形后缝隙大问题进行了矫正处理，设计安装了低压缸进汽法兰外圆周处的隔热罩壳，减少了散热损失。
        3.10 #5、#6段抽汽超温治理
        机组自投产以来，一直存在#5、#6段抽汽超温严重的问题，满负荷下较设计值分别高出约40℃和75℃，严重影响机组安全性。改造后#5、#6段抽汽温度降低了10-20℃，效果明显。
        3.10.1 低压隔板套（调、电）改造
        ① 隔板套中分面增加把紧螺栓和密封键，使隔板套、低压内缸中分面处的漏汽量大大降低，改善了5、6抽温度过高问题。
        ② 将隔板套法兰螺栓材料改为20Cr1Mo1VTiB，提高了螺栓的抗松弛性能，增大了剩余应力，从而保证密封性。
        ③ 隔板套轴向定位面处增加环形挡汽片，并在挡汽片外侧增加了一道石墨盘根，改进后漏入5、6段抽汽腔室的蒸汽量将大大减少。
        3.10.2、低压1号内缸改造
        ① 增大螺栓预紧力和增加法兰中分面密封键。
        ② 原螺栓件材料均改为20Cr1Mo1VTiB-Ⅳ/690-B/HJ416，加工尺寸按原图加工，螺栓抗松弛性能提高，有利于增大剩余应力，从而保证密封性。
        ③ 减少双头螺栓的长度，减小螺栓伸长量；将内六角螺母改为内六角罩螺母，减少螺栓自由长度和密封面，保证初应力。
        ④ 将工艺孔盖板焊牢。
        3.10.3抽汽插管改造
        将抽汽插管的活塞环密封改为碟片式密封形式。对#1内缸抽汽管活塞环槽进行堆焊后补充加工；对#2内缸5、6段抽汽管进行补充加工，改进后漏入5、6段抽腔室的蒸汽量将大大减少。
        3.10.4低压内缸中分面铣槽，添加盘根密封，防止低压汽缸中分面漏汽。
        3.10.5高压进汽插管密封环间隙控制，喷嘴室进汽插管密封间隙控制在0.02mm，防止间隙大主蒸汽直接漏入高中压外缸。
        4结论
        通过实施以上改造后，高、中压缸效率修后比修前分别提高4.03%，3.51%。达到了大幅降低汽机热耗提高缸效的目的，彻底解决了汽轮机原设计及运行和检修中遗留的安全性及经济性问题，创造出了机组最大的节能收益总量。机组的安全性、经济性问题均得到较好的保障。
参考文献:
[1]郝庆丰，华陆平，600MW超临界汽轮机机组的增容提效改造，电力安全技术(J)2017年第9期
[2]候爽，李维东，600MW超临界汽轮机组热耗率偏高的治理(J)科技信息，2009年21期
作者简介:李军(1973-)男，安徽巢湖，工程师，主要从事火力发电厂汽轮机设备相关技术管理工作。