600MW超超临界汽轮机性能及分析

第39卷第1期2010年3月热力透平THERMALTURBLNEV0I39NO1MAR2010600MW超超临界汽轮机性能及分析付昶，赵毅，朱立彤，宁哲西安热工研究院有限公司，西安710032摘要介绍了国内已投产的某型600MW超超临界汽轮机的结构、技术特点以及性能试验的情况。跟踪B厂汽轮机的运行情况，分析了首次大修中发现的问题，提出了国内同类型机组进一步观察、分析和研究的建议。关键词600MW；超超临界汽轮机；性能试验中图分类号TK267文献标识码A文章编号167255492010O10071一O4PERFORMANCEANDANALYSISOFULTRA。SUPERCRITICAL600MWTURBINESFUCHANG，ZHAOYI，ZHULITONG，NINGZHEXIANTHERMALPOWERRESEARCHINSTITUTECO，LTD，XIAN7LB032，CHINAABSTRACTTHEISSUESAREDISCUSSEDONTHESTRUCTURES，TECHNICALFEATURESANDPERFORMANCETESTSOF600MWULTRASUPERCRITICALSTEAMTURBINEOPERATEDATHOMEFORTHETURBINESOPERATIONOBSERVEDINBPOWERPLANT，THEPROBLEMSFOUNDDURINGTHEINITIALOVERHAULAREANALYZED，ANDITISSUGGESTEDTHATFURTHERINVESTIGATION，ANALYSISANDRESEARCHWIL1BENEEDEDFORTHESAMESTYLEOFTURBINESKEYWORDS600MW；ULTRASUPERCRITICALSTEAMTURBINE；PERFORMANCETEST国内引进技术制造的超超临界600MW，25MPA600600。C一次中间再热、单轴、两缸两排汽、凝汽式汽轮机组，首批装备4台，分别为A电厂1号、2号机组，B电厂3号、4号机组。对机组进行性能试验的结果和分析表明，该机型设计思想先进，原装机组经济性较好，但引进制造后由于各方面的原因，机组经济性略有下降，2009年5月大修揭缸后发现了诸多问题，机组经济性随运行时间的延长下降较快，本文结合这些问题进行介绍和分析。1汽轮机设计数据表I列出了该汽轮机的主要性能指标和保证性能。2汽轮机结构特点汽轮机高、中压缸采用合缸结构，低压缸采用表1汽轮机主要设计参数及设计值汽轮机型式娄再热、单轴、额定主汽门前压力25MPA额定主汽门前温度600额定再热汽门前温度600阀门全开VWO下功率6371MW工作转速3000RMIN加热器级数8最终给水温度2857A电厂7424KJKWHTHA工况的保证热耗B厂7428KJKWHTRL工况功率600MWTMCR工况功率624IOOMW一个1220MM48英寸末级叶片的双分流低压缸，两缸设计减少了汽轮机总长度，使机组轴系长度紧缩。机组的通流及排汽部分采用三维设计优化。该机型在日本有成熟的运行经验，机组运行可靠性较高，机组设计有2个主汽调节联合阀，分别布置在机组的两侧。阀门通过挠性导汽管与高中压缸连接，这种结构使高温部件与高中压缸隔离，大大地降低了汽缸内的温度梯度，可有效防止收稿日期20090120修订日期20100203作者简介付昶1971一，男，工学硕士，西安热工研究院有限公司电站性能技术部汽轮机性能研究所所长，从事大型汽轮机组性能的试验研究等。III匝第1期600MW超超临界汽轮机性能及分析启动过程缸体产生裂纹。主汽阀、调节阀为联合阀结构，每个阀门由1个水平布置的主汽阀和2个垂直布置的调节阀组成。这种布置减小了所需的整体空间，将所有的运行部件布置在汽轮机运行层以上，便于维修。调节阀为柱塞阀，出口为扩散式。来自调节阀的蒸汽通过4个导汽管2个在上半，2个在下半进入高中压缸中部，然后进入4个喷嘴室。导汽管通过挠性进汽套筒与喷嘴室连接。进入喷嘴室的蒸汽流过冲动式调节级，做功后温度明显下降，然后流过反动式高压压力级，做功后通过外缸下半的排汽口进入再热器。再热后的蒸汽通过布置在汽缸前端两侧的2个再热主汽阀和4个中压调节阀返回中压部分，中压调节阀通过挠性导汽管与中压缸连接，因此降低了各部分的热应力。蒸汽流过反动式中压压力级，做功后通过高中压外缸上半的出口离开中压缸。出口通过连通管与低压缸连接。高压缸与中压缸的推力是单独平衡的，因此中压调节阀或再热主汽阀的动作对推力轴承负荷的影响很小。低压缸采用双分流结构，蒸汽进入低压缸中部，通过反动式低压压力级做功后流向排汽端，向下进入凝汽器。低压缸的高效叶片设计、扩散式通流设计及可最大限度回收热量的排汽涡壳设计可明显提高缸效率，降低热耗。汽轮机留有停机后强迫冷却系统的接口。位于高中压导汽管的疏水管道上的接头可永久使用，高中压缸上的现场平衡孔可临时使用。汽轮机的纵剖面图见图1。3汽轮机性能试验情况图1汽轮机的纵剖面图新机组的验收试验参照美国机械工程师协会的汽轮机性能试验规程ASMEPTC61996全面性标准，测试范围包含汽机岛的所有设备，在性能计算中包含一类修正和二类修正计算，同时还考虑老化修正，主汽、再热器滤网修正。一类修正包括各储水容器的水位变化；各加热器出口端差、疏水端差；抽汽管道压损；再热减温水；过热减温水；凝结水泵和给水泵焓升；凝结水过冷度；轴封漏汽量、发电机功率因数等。一类修正的方法是在试验主蒸汽流量不变的前提下，将上述各项参数调整到设计值，然后重新计算假想热力循环得到汽轮机的热耗率和发电机出力。二类修正包括主蒸汽压力的修正；主蒸汽温_圜一一薹度的修正；再热蒸汽压损的修正；再热蒸汽温度的修正；排汽压力的修正。将试验过程中得到的参数修正到设计参数下。二类修正在一类修正的基础上进行。上述方法得到的是汽轮机本体的热耗率和发电机功率，和制造厂提供的设计值相比较。分别以A电厂2号汽轮机和B电厂4号机组为例，说明该型汽轮机的实际热力性能。试验结果见表2。从表2试验结果可以看出2台机组高压缸效率均略低于设计值；A电厂2号机组中压缸效率高于设计值，B电厂4号机组中压缸效率略低于设计值；试验状态下低压缸效率均低于设计值。A电厂2号机组修正后热耗率略低于设计值，B电厂4号机组修正后热耗率高于设计值。2台机组的额定出力TRL、汽轮机的最大连续出力TMCR均达到设计性能。600MW超超临界汽轮机性能及分析热力透平4发现的问题及处理从上述性能试验结果可以看出，修正后2台机组的经济性达到或接近设计值，600MW超超临界机组的经济性和目前同样容量的超临界机组相比，约提高13。41发现的问题进一步了解、跟踪调查B电厂4号机组的状况，在机组运行了约2年后，根据统计情况，其煤耗率和投产时相比有了显著的提高。根据统计，机组经济性大约下降了24。2009年5月，B电厂对该机组进行检查性大修，揭缸检查发现机组结构和通流上的诸多问题，汇总如下1低压缸变形大修中将低压内缸吊出，发现低压内汽缸进汽与5号抽间隔密封面有漏汽痕迹试验期间5段抽汽温度比设计值高。3VWO时，5抽温度设计值为3073，试验值为324326，高于设计值1719左右；6抽温度设计值为2248，试验值为253254，高于设计值2930左右。低压蒸汽室吊出，外缸解体后，在分解内缸时发现内缸变形严重。2低压缸叶片断裂大修中将低压蒸汽室吊出，发现低压缸正向第三级21级动叶片一根断裂约80RAM，安装号88顺时针旋转前127、后129，断叶片级叶顶汽封齿基本磨平。3隔板、动叶锈蚀严重低压缸叶片腐蚀严重，尤其是一二级叶根、三级叶顶、内弧；一至三级围带积垢、有堆积物；高压缸揭缸后发现高压缸前三级结垢严重。4低压末级叶片水蚀低压外缸揭缸后，发现末级叶片出口导流环有冲蚀痕迹，检查低压缸末级叶片水蚀严重。末级水蚀长度350MM左右，水蚀深度555RAM。5高中压转子及围带磨损高压缸内缸揭缸，发现转子轴径汽封处被隔板汽封齿磨损有大约深度在1125RAM的沟痕19级均有不同程度的磨损，其中离轴瓦越远磨损越严重，动叶围带叶顶汽封和复环19级隔板套汽封齿磨损有深度不同的沟痕。高中压转子下部通流间隙实测高达325MM。6高中压缸部分汽封弹簧片断裂和失效高中压缸揭缸后检查发现，大部分汽封弹簧片均已失去弹性，很多弹簧片已经断裂。42问题的处理B电厂在大修期间，针对发现的问题进行了认真的分析和有针对性的处理1低压内缸、蒸汽室及进汽分流环、13级低压隔板返厂处理。进行内缸中分面变形处理，更换低压进汽分流环，在中分面对应五段抽汽及WILL啊第1期600MW超超临界汽轮机性能及分析六段抽汽口位置另外加装4个密封键原设计低缸中分面有4个密封键。2低压缸蜂窝汽封改造轴端1、3，隔板汽封2、3、4、5级，叶顶汽封3、4级。3高压转子、高中压缸隔板套全部返厂处理，车去转子隔板汽封处沟槽，加装长齿汽封。4高中压缸缸体保温厚度在原设计基础上加厚，上缸由原设计300MM增加至333MM；下缸由原设计360MM增加至400MM；并规定了施工单位严格按施工工艺进行施工，要求在保温中间层采用特殊加固方式钢丝固定后再加入钢片。5整个主机通流间隙重新按标准值下限进行调整，叶顶汽封按下限负值调整。所有通流部分汽封圈、汽封齿及ACC汽封全部更换。6低压缸各抽汽口处膨胀节更换；低压缸正反五级叶片更换；正向第三级断叶片处更换三片。通过对上述问题的处理，大修后性能试验表明机组的各项经济指标均达到设计保证值，机组的经济性全面恢复到设计状态。5结论通过对国内最新引进技术制造的超超临界600MW，25MPA600600机组的结构、热力性能、大修中发现的问题及处理等进行汇总分析，得到以下结论及建议1引进技术制造的600MW超超临界汽轮机总体设计结构紧凑，设计思想先进，投产后新机组经济性领先，较超临界机组设计经济指标有了相当的进步，该类型机组值得推广和选用。2目前国内超超临界的高参数、大容量机组相继投入运行，随着运行时间的延长，超超临界机组也暴露出一些问题，建议对这些问题及时进行有针对性的检查和处理，对超超临界机组设计、制造、安装、运行和检修等方面的经验，值得进一步探索和积累。中国动力工程学会透平专委会2010年度学术研讨会征稿通知2010年度中国动力工程学会透平专业委员会学术研讨会将于2010年9月在上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂召开，为了加强学术交流，展现当前透平领域的技术创新和科研成果，本次研讨会将就如下内容向国内汽轮机行业人士广泛征集论文1热电联供汽轮机技术2核电汽轮机技术3燃机及联合循环汽轮机4老机组改造5新技术、新方法的应用6其它与透平技术相关的论文及综述征稿要求1投寄论文必须是原创论文，已在公开刊物上发表的不属征稿对象；2论文必须图表清晰，格式按正规出版物要求处理；3电子稿要求按以下标准格式排版正文为5号宋体标题和一级标题为3号宋体、单倍行距、页边距L匠II一上下各3厘米、左右各3厘米；4须将论文电子稿发送至TT