大型汽轮机通流改造中常见问题探讨

《装备维修技术》2021年第8期
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大型汽轮机通流改造中常见问题探讨
顾凯凯
（中机国能电力工程有限公司，上海 200000）
引言：
大型汽轮机可能存在热耗率偏高、负荷区间窄的问题，导致平均负荷率不断下降，难以满足发电的需求。

为此，需要对汽轮机进行通流改造工作，提升汽轮机的性能。

但是在改造过程中，很多因素会影响汽轮机的性能，所以需要解决相关问题，满足大型汽轮机工作需要。

1 改造可研阶段分析
1.1 确定改造范围 对大型汽轮机通流改造工作中，要确保汽轮机改造之后的安全性，提升性能的同时也要确保经济性符合要求。

因此改造工作应该尽量减少对现有设备的更换，尤其是确保设备的机械接口基本不变。

很多进行通流改造的汽轮机在运行时，都会有热耗率偏高的表现，比如中低压缸的效率比较低，或者高压阀组有比较大的压力损失[1]。

在改造工作中，应该在技术参数基本不变的情况下，结合大型汽轮机的具体情况确定改造的范围，比如对转子、隔板进行改造。

还要分析大型汽轮机是否存在安全问题，包括阀杆是否出现断裂、汽缸轴系的振动情况、轴承温度水平等等，结合汽轮机存在的安全问题，制定科学的改造范围。

同时，在技术发展的背景下，汽轮机进行个性化改造的需求正在增加，为了满足汽轮机的个性化需求，往往会扩大改造的范围，例如需要更换中压调门参数等等，对于个性化的改造，则要对改造后的水平做好估计工作，然后确定改造和更换的范围。

1.2 确定边界条件 边界条件就是在对性能要求的基准，对汽轮机组进行测试之后获得的工况实际值，比如压损、汽轮机水泵效率等等，如果给定的边界条件和实际情况有比较大的偏差，将会对设计决策造成影响，也不利于通流改造的总体效果。

并且，如果再热器的压损给定值比较大，也会导致通流设计偏大，并且造成部分负荷的时效率降低。

所以，需要确定合理的边界条件，避免汽轮机在改造后出现脱离实际运行的情况。

1.3 热耗率考核条款 目前，发电企业会使用不同负荷工况下实际运行小时数确定考核权重，并形成加权热耗的考核值[2]。

利用加权热耗考核值，可以帮助进行叶片选型等工作，并且也对相关系统的匹配性提出了明确要求。

而为了满足更为全面和严格要求，也要对工况时的热耗率进行考核，保证汽轮机足有足够的适应性。

2 设计和制造
2.1 螺栓材料的选择 通过对汽轮机的改造设计，要能够提升汽轮机对空间的利用效率，但是对汽轮机的总体强度、耐高温的能力有了更高的要求。

对于高温区域的螺栓，汽轮机在运行的过程中存在明显的缺口敏感性，如果材料的耐高温能力较差，或者制造工艺不足，就容易在汽轮机运行时出现负蠕变的情况，甚至出现螺栓断裂的问题。

为此，如果必须使用镍基或者钴基的螺栓，就应该加强对螺栓设计的优化，例如通过增加厚垫圈避免螺栓在不同工况下紧力的变化过大；加强对螺栓工艺的控制，避免因为施工时动作过于野蛮导致螺栓出现缺陷；做好螺栓伸长量下限的控制，以及避免伸长量超出上限。

施工工作中，应该使用专门的螺栓加热棒，有效控制内壁的温度，避免螺栓内壁温度过高导致氧化。

2.2 增加转子重量 很多汽轮机在进行通流改造时都会使用反动式设计，因此汽轮机转子的重量相比改造前会增加很多，因此在改造过程中，需要对轴承悬挂、基础承载在缸体上的低压钢结构强度，以及盘车功率的适应性进行校核；改造轴承，提升轴承的合金温度等级，以及降低轴承的比压。

而且，转子的质量增加之后，要检查是否有超过行车起吊重量极限值的情况，如果发现高于原有的情况，就要改造行车，满足全新的技术要求。

2.3 轴系振动的控制方法 很多汽轮机改造之后，由于工艺、改造方法不合理，可能会油轴系振动的情况出现，对机组的安全运行十分不利。

导致轴系振动的原因包括质量不平衡、气流激振、动静碰磨等等。

为了解决这类问题，需要针对轴系振动的情况，做好对汽封间隙的设计，也要和厂家取得联系，分析汽封和汽封间隙设计是否合理。

通过做好设计工作，减少转子余量不平衡的问题，以及保证在超速时振动的均值能够符合标准要求。

汽轮机要使用最合理的配汽方式，
降低蒸汽的静态力。

可以使用防汽流激振汽封来对汽封间隙进行合理设计，以便降低在汽轮机运行中汽流所导致的激振力。

2.4 低频保护控制 对汽轮机进行通流改造之后，如果对电网系统的频率下降没有有效处理，会造成电网的功率被进一步降低，并且还会由于相关的连锁反应，导致电网可能会出现崩溃的情况，出现大范围的系统停电。

因此，通流改造工作中应该做好低频保护工作，必须确保低频保护不投跳，即便出现投跳，也要通过低频保护确保投跳值对于电网的低频减载装置的最后一轮定制。

2.5 保证新旧设备的匹配 在完成通流改造工作后，需要保证改造和非改造的部件之间热力参数和原有的参数情况可以配合，避免出现新旧设备不匹配的情况，确保汽轮机的稳定运行，进而满足电网稳定运行的要求。

所以，在接口处理时，需要关注抽汽参数的变化情况，以及做好对加热器、疏水通道针对性地进行更换，避免影响管路的运行，以及防止出现疏水不畅的问题。

完成机组的增容荣作之后，还要
做好冷却系统的适应性评估工作，如果不能满足要求，则要对冷却系统进行扩容。

对机械接口进行处理时，应该做好推力和力矩的核对工作，加强在钢结构和支吊架荷载上的校核工作。

3 安装和调试 3.1 轴向定位 在进行轴向定位的工作中，需要保证改造部件适应非改造部件，保证可调部件适应非可调部件，以及静止部件能适应转动部件。

对非改造部件的轴定位工作，应该在全冷态收缩到位之后再
展开，还可以使用滑销系统检修之后重新吊回转子的装复推力轴承。

在调整主油泵小轴轴向间隙时要定位前轴承箱。

定位高压转子时，要根据中压转子的位置进行定位，并通过调整高压轴向流动间隙来完成对高压内缸的定位工作。

3.2 修订保护逻辑 对于通流改造之后的设备，必须重新设置设备的保护逻辑和
定值，避免由于修订不合适导致不能满足设备保护的要求，并且要防止机组出现跳闸的情况。

保护逻辑中，需要针对轴向位移、差胀定值做好修订工作，同时要做好末级叶片用的凝汽器背压保护逻辑来修订后缸减温水的运投逻辑。

改造的过程中，也要针对调节级叶片设定主蒸汽压力的保护逻辑。

3.3 性能考核 性能考核工作需要在环境温度较低的季节，防止考核过程中出现背压偏高而且不能调节的情况。

考核过程中，主要要做好流量计的校核，包括凝结水流量计、再热汽减温水流量计，轴封密度流量计等等。

实验之前要做好对所有闸门的检对系统的外漏做好控制。

结束语： 汽轮机的通流改造工作会受到很多不同类型的因素影响，为
此应该结合不同阶段的情况做好处理工作，保证汽轮机的改造效果，确保通流改造之后汽轮机能够稳定运行。

改造工作不仅要加强硬件的改造，也要对控制逻辑等软件方面做好改造，确保汽轮机的稳定运行。

参考文献： [1]李国明，谢澄，郑磊，王崇如，姜丰平，周轶喆.大型汽轮机通流改造中常见问题探讨[J].汽轮机技术，2019,61(06):473-475+ 478.
[2]丁阳俊，印旭洋，顾正皓，吴瑞康，张宝.600 MW 汽轮机通流改造后的顺序阀投运方式研究[J].浙江电力，2019,38(01):30-34.。