200MW汽轮机整体优化改造及效果评价

200MW汽轮机整体优化改造及效果评价
刘彦丰;付晓俊
【摘要】分析了某200 MW汽轮机组存在的问题,提出了对该机组整体优化的改
造方案.通过性能考核试验验证,改造后的汽轮机效率得到了提高,3VWO工况下,汽
轮机热耗率下降了442.45 kJ/ (kW·h),折算成发电煤耗率下降量为16.84g/ (kW·h),高、中压缸效率分别提高了5.14％、2.21％.热耗降低明显,达到了预期的增容降耗的目的,符合国家节能减排的大战略.
【期刊名称】《电力科学与工程》
【年(卷),期】2016(032)003
【总页数】4页(P55-58)
【关键词】汽轮机;整体优化;热耗
【作者】刘彦丰;付晓俊
【作者单位】华北电力大学能源动力与机械工程学院,河北保定071003;华北电力
大学能源动力与机械工程学院,河北保定071003
【正文语种】中文
【中图分类】TK11
某电厂5号汽轮发电机组为哈尔滨汽轮机厂生产的冲动式、一次中间再热、单轴、三缸、三排汽、冷凝式汽轮机，型号为N200-130-535/535型，冷却方式为直流开式循环，水源取自嫩江。

高压缸为双层缸结构，中压缸为单层缸，低压缸为对称分流式。

汽轮机共有37级叶轮，高压转子12级叶轮，第一级为单列调节级，转
子为整段式；中压转子装有15级叶轮，其中前7级为整段式，后8级为套装式；低压转子10级叶轮全部为套装式。

在以往的改造中，胡远涛等[1]、李清[2]等对
汽轮机通流部分进行了改造，王艳[3]对汽轮机喷嘴技术进行了改造，钟阁顺[4]等
对汽轮机配汽进行了改造及优化，都取得了一定的效果。

以往的改造只针对汽轮机的某个部分，汽轮机效率的提高有限。

为了进一步提高汽轮机效率，增加功率降低煤耗，提高机组经济效益，现对该机组进行整体优化改造。

不仅对汽轮机本体进行优化改造，对各个辅机也进行优化，以最大的提高改造效果。

机组目前的性能与设计值有较大的差距。

5号机组3VWO工况下试验热耗率为
8 777.17 kJ/(kW·h)，进行二类修正后热耗率为8 663.98 kJ/(kW·h)，比THA设
计工况下热耗率8 246.28 kJ/(kW·h)高出417.70 kJ/(kW·h)，高压缸效率试验值
为79.09%，比设计值85.05%低5.96%，中压缸效率试验值为88.21%比设计值92.30%低4.09%。

在对5号机组进行了全面的性能诊断试验及现场检查后，发现汽机侧存在如下问题：
(1)汽缸效率偏低
3VWO工况试验下，高压缸效率试验值为79.09%，比设计值85.05%低5.96%；中压缸效率试验值为88.21%，比设计值92.30%低4.09%。

造成汽缸效率偏低的主要因素有：通流部分的动静间隙较设计值大；通流部分加工质量与设计存在偏差；高压调速汽门存在较大节流损失等因素。

(2)机组凝汽器清洁系数为0.54，与0.88的设计值有一定的差距。

(3)为测试循环水泵性能，分别进行了1号与3号循泵并联、2号与3号循泵并联、1号与2号循泵并联及三泵并联工况试验，性能试验表明，1号循环水泵在不同工况下的效率为62%-67%，比2号、3号循泵效率低5%以上；循环水泵采用单速
运行，运行方式比较单一。

(4)高压加热器堵管数较多，其中1号高加堵管数为87根，2号高加堵管数为45
根。

试验发现加热器端差偏离设计值，存在进一步优化的空间。

(5)机组热力系统内漏现象较为严重，内漏阀门较多。

(6)机组保温多处不合格。

2.1 改造构想
根据火力发电科学技术发展趋势，5号机组优化改造总体构想是在保证机组安全性前提下：
提高机组内效率；
提高机组回热效率和换热器效率；
提高主要辅助设备效率降低厂用电率；
减少热力系统内漏；
提高设备可靠性和可调性，优化机组运行调度。

2.2 改造内容
在分析了机组目前所存在的问题的基础上，结合国内现有的改造经验，现提出如下的改造方案：
(1)通流汽封改进
对已改造过的布莱登汽封及蜂窝汽封，本次大修以检查性修复为主，对损坏部分进行更换，以维持汽封的改造效果；对于镶嵌式汽封，本次大修对间隙超标部分进行重新镶嵌，将间隙调整至设计下限；对汽缸汽封间隙进行统一优化调整，达到良好的检修效果。

(2)通流部分进行除垢
机组常规大修中，通流部分污垢的清理方法主要有：高压水枪清洗法、喷沙处理法及人工打磨等方法。

但这几种方法存在一些缺点，如消耗大量人力、污染大、噪音大、表面不光洁等问题。

转台式喷丸清理机是汽轮机除垢(锈)专用设备，采用该技术对汽轮机通流部分进行除垢(锈)后，表面光洁度能够达到5级，露出光亮的金属
光泽。

经过喷丸处理的汽轮机通流部分效率增加1%～3%，表面疲劳强度能够提
高1O%。

同时提高了除垢的工作效率。

(3)主机轴瓦修复
轴瓦间隙超标，导致轴系稳定性差、晃度大，并使汽封间隙增大，因此，为达到机组整体优化目标，保证汽封间隙最小，为配合汽封改造，应进行轴瓦修复。

(4)主汽调门阀口、阀杆更换
主汽调门经过长时间运行，受高压蒸汽冲刷严重，机组检修过程中发现主汽调门阀口位置冲刷严重，造成调门节流损失较大，需更换阀口及阀杆。

更换后，机组在顺序阀运行中，高压蒸汽经过高压调门时节流损失减少，有助于汽缸效率的提高，对机组运行经济性产生积极影响。

(5)辅机改造
循环水泵、疏水扩容器、内冷水冷却器、高压加热器等辅机进行优化改造，以提高其经济效益。

(6)机组运行方式优化调整
通过定滑定试验制定出机组的定滑定曲线，以优化阀门开度与机组负荷之间的匹配。

加热器端差偏离设计值，加热器运行水位有待优化。

通过加热器水位优化，使加热器水位在最佳值运行，减小加热器端差，提高机组运行经济性。

通过定滑定及加热器水位优化等试验，制定出符合机组实际情况的定滑定曲线和加热器最佳水位，进一步优化机组运行方式，提高机组运行经济性。

整体优化后，为验证改造后汽轮机的热力性能指标是否达到改造的要求，进行了修后热力性能考核实验。

3.1 实验工况
5号汽轮机组大修后诊断试验工况如表1。

3.2 实验结果及分析
热力性能考核实验结果如表2、表3、表4、表5所示。

从表中数据可见，优化改造后3VWO工况下热耗率为8 475.78 kJ/(kW·h)，比改造前热耗率8 918.23 kJ/(kW·h)下降442.45 kJ/(kW·h)，比3VWO工况下设计值8 250.80 kJ/(kW·h)高224.98 kJ/(kW·h)。

220 MW工况下热耗率为
8 498.51 kJ/(kW·h)，比改造前热耗率8 962.17 kJ/(kW·h)下降了
463.66 kJ/(kW·h)，比3VWO工况下设计值8 250.80 kJ/(kW·h)高
247.71 kJ/(kW·h)。

5号机组优化改造后3VWO工况下高压缸效率为84.24%，比改造前79.09%提高5.14%；220MW工况下高压缸效率为82.88%，比改造前 78.84%提高4.04%。

本次优化改造中通过对汽封的改造、通流部件的处理及其间隙的调整，高压缸效率提升显著。

优化改造后5号机组3VWO工况下平均中压缸效率为91.19%，比改造前效率88.21%提高2.98%；220MW工况下中压缸效率为90.58%，比改造前效
率 88.37%提高2.21%。

本次优化改造中通过对汽封的改造、通流部件的处理及其间隙的调整等措施，中压缸效率提高明显。

通过整体优化改造，热耗率及高、中低压缸效率都得到了很大的提高，提高了机组效益，实现了增容降耗的目的。

与优化改造前热耗率相比较，下降了
442.45 kJ/(kW·h)，折算成发电煤耗率下降量为16.84 g/(kW·h)，优化改造效果明显。

改造后机组运行良好，极大地响应了国家节能降耗的战略，为电力企业的同类型机组的节能增容降耗改造提供一定的参考。

【相关文献】
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[2]李清,黄竹青,左从瑞,等. 浅析汽轮机通流部分改造及效果[J]. 华中电力,2011,24(3):84-86，90.
[3]王艳. 200MW级汽轮机喷嘴组技术改造[J]. 电力科学与工程,2015，31(8):71-78.
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