东方第八代300MW汽轮机通流改造及性能评价

索NG寺T汔UR粉BIN找EDONGFANGTURBINEF11J_陈显辉李曦滨吴其林唐清舟井芳波东方汽轮机有限公司，四川I德阳，618000摘要东方第八代亚临界300MW汽轮机热耗偏高、效率较低，落后于国内同类型汽轮机的先进水平。东方汽轮机有限公司采用最新的设计技术对其进行了通流技术改造，通流改造后的热力性能试验表明该型汽轮机的改造是非常成功的，也为其它汽轮机的通流改造提供了很好的借鉴。关键词汽轮机；通流改造；考核试验；热耗THEREFORMOFSTEAMPATHANDRATINGOFMERITFORDONGFANGVIII300MWSTEAMTURBINECHENXIANHUI，LIXIBIN，WUQILIN，TANGQINGZHOU，JINGFANGBODONGFANGTURBINECO，LTDDEYANGSICHUAN618000ABSTRACTTHISARTICLEDESCRIBESDONGFANG300MWSTEAMTURBINEWHICHTHEHEATRATEISHIGHERANDEFFICIENCYISPOORERTHANDOMESTICSTEAMTURBINEINVIEWOFTHIS，THEENGINEERSOFDONGFANGTURBINECO，LTDREFORMTHESTEAMPATHUSINGNEWTECHNOLOGYITISVALIDATEDTHEREFORMOFSTEAMPATHSUCCEEDBYTESTKEYWORDSTURBINE，REFORM，TEST，HEATRATE0引言随着近几年我国和全球经济、能源和环保形势的发展，火力发电企业目前面临的形势也出现了一些新的特点。节能减排已经提升为火电企业发展的约束性指标；火力发电企业的电量调度已由铭牌调度逐步调整为节能调度；2007年以来国内电煤价格一度上涨，火电企业经营压力陡增。在上述背景下，机组的煤耗水平、汽轮机的热耗水平已成为影响火电企业生存与发展的关键指标，要在市场竞争中保持发展优势，就必须采取有效措施，大幅度降低汽轮发电机组的供电煤耗7K平。国电宣威电厂9汽轮机为东方汽轮机有限公司20世纪90年代设计的汽轮机。自2003年12月投产以来，汽轮机缸效率和热耗一直偏离设计值，机组煤耗较高，且存在某些安全可靠性问题，从未满发，最高负荷仅270MW。迫切需要对其进行通流改造以实现汽轮机经济性和安全性的提升，以实现大幅度的节能减排、应对节能调度和煤炭成本上涨带来的压力。1原亚I晦界3唧汽轮机概况孥。蔷国电宣威电厂9汽轮机为东方汽轮机有限公司生产的亚临界中间再热、两缸两排汽凝汽式汽轮机见图1，机组型号为N300167537537一作者简介陈显辉1973一，男，1996F毕、L于西安交通人学热力涡轮机专业，大学本科，东汽产品开发处热力组组长，长期从事汽轮机热力设计和试验工作。12I索言乞论按FDONGFANGTURBINE8。该型机组主蒸汽参数为1667MPA、537OC，冉热蒸汽参数为317MPA、537，铭牌出力为300MW。该型机组由高中压缸、低压缸两个汽缸组成，其中高中压缸为合缸，低压缸对称反向双流布置。高压缸部分通流级数为9级，包括14单列调节级和8个压力级；中压缸部分通流级数为6压力级；低压缸部分的通流级数为26压力级，低压末级动叶片长度为85LMM，末级动叶片环形排汽面积为2X669M。图1原亚临界3O0MW汽轮机纵剖面图2原亚临界3O渊汽轮机性能。2003年2月9日宣威电厂9机组开始安装，12月19日完成168D,时满负荷试运行移交生产。机组投运以来，一直存在1轴承轴振过大的问题。其间经过2004年L2月至2005年1月的B级检修，高中压缸揭盖检查发现高中压转子大轴弯曲达到0125MM。由于机组高中压转子弯曲造成1轴承轴振过大，影响机组的安全运行，因此机组一直维持在低负荷运行，最大负荷仅270IVLW。2009年7月西安热工院进行了宣威电厂9机组通流改造前的性能试验，热力性能试验基本结果为270MW工况的高压缸效率为7838；中压缸效率为8994。机组试验热耗率为84844KJKWH，机组试验电功率为2714312KW，修正后电功率为2755665KW，修正后热耗率为82589KJKWH。试验的主要结果见表1。表1宣威9机组通流部分改造前性能试验结果由试验结果可以看出机组缸效率较低，热耗水平要比300MW等级汽轮机的先进热耗水平高出4以上。根据机组现状分析汽轮机热力性能较差的因素主要有以下几点1该机组设计年代较早，限于当时的技术水平、设计手段和制造工艺，导致机组的通流效率低；2各级焓降分配不合理，各级余速损失较大，内效率低；3动静匹配不合理，攻角损失大；4叶片型线设计技术落后，损失大，级效率低；5叶顶汽封设计不合理，漏汽损失大；6平衡孔设计不合理，影响级效率低；7轴封设计不合理，漏汽损失大；8汽轮机中分面漏汽，造成压力高的区域向压力低的级段漏汽。3饩轮机通流改造方案及措施31改造原则依据以往通流改造项目的实施经验与该项目的具体要求，与用户协商确定该汽轮机的改造原则如下1汽轮机与发电机的接口不变；2汽轮机回热系统基本不变，各抽汽口抽汽参数基本不变；3汽轮机基础、轴承箱与轴承座不动。32通流改造目标1更换新的实心高中压转子，解决高中压转子弯曲的问题，提高汽轮机的安全性。2通过对汽轮机通流部分技术改造，提高汽轮机效率，显著提高汽轮机经济性。3通过对汽轮机通流部分技术改造，在保持锅炉BMCR最大蒸发量不变的前提下，实现增容，额定功率增至3165MW。33通流改造技术措施在该型汽轮机的通流改造方案设计中，主要的技术措施包括1在引进日立叶型基础上，对型线的气动特性进行了研究和优化，完成了新一代先进静、动叶型技术开发。2以速比作为宏观控制目标，实现了根径、反动度、级数的优化匹配，完成了宏观热力优化设计通流技术开发。增加高压通流级数1调节级9压力级，优化速比和反动度，通流效率相对于原设计值提高2O以上。3通流设计巾采用了拿二元通流分析技术，采用了可控涡变截而扭曲导叶，降低了导叶损失，控制了根、L卜I、顶的动叶攻角，减小了动IJ“攻角损失，使得级效率大幅提高。完成了通流叶片级内的仝二维精细流场优化设计技术开发。4在保证最大通流能力不变的前提F，提高了调节级级后压力，降低调节级焓降，提高了高乐缸效率。5存高压短叶片的通流设计中，采用高负荷静、动叫片技术，减小了叶片端部损失与尾迹损失，较大地提高了级效率。6通过叶片的强度振动特性的分析研究，采用了白带冠阻尼叶片技术。7通过叶片汽封气动特性的分析研究，采用新型动叶顶部汽封结构见图2，减小动叶顶部漏汽损失，提高通流级效率。IIIR1IMR1_IRRL、，。射TT1L图2动叶顶部汽封不恿图8通过对平衡孔气动分析与实验研究，优化设计了平衡孔面积，实现了平衡孔最佳抽吸量，提高级效率。9隔板、隔板套和内缸结构改进，减少漏汽损失。对隔板套和内缸定位止口进行补充加工，增加密封圈过盈配合结构，减少隔板套和内缸因变形而产生的漏汽损失见图3。低压后三级隔板内外环都设计密封键，增加整个隔板的刚索峨I13DONGFANGTURBNIEL。性，减少中分面漏汽见图4。图3隔板_J内缸配合示意图图4低压缸中分面密封件永意图10高压第2级前增设汽流防旋档板，减少调节级出口汽流不均匀产生的损失见图5。EFI、H一。一杏O一；，5防旋挡板不恿11采用先进汽封技术，减小了级间和轴端漏汽。高中压轴端汽封采用侧齿和接触式，低压轴端汽封采用蜂窝和接触式，隔板汽封全部采用蜂窝汽封。12末级动叶片采用新设计的909RAM高效末级叶片，末级动叶片环形排汽面积为2738M，额定工况下排汽速度265MS，排汽损失比原末级叶片85LMMTJ127KJKG。4改造效果2009年11月L8日宣威9汽轮机通流改造施工完毕，机组一次启动成功，并顺利带满额定负荷。改造后机组运行各轴瓦振动指标均为优良，汽轮机各负荷运行平稳，各参数正常。为检验9汽轮机改造后的热经济性，2009年12月电厂委14I圣言汔扮按IDONGFANGTURBINE托西安热工院对改造后的9机组进行了全面热力性能试验。9机组试验过程中系统相对比较完善，基本消除了内漏。各主要工况的不明泄漏率控制在03以内，且整个试验过程也严格按规程进行，试验数据中各参数间的关系合理，试验结果的重复性也相当好，所以我们认为此次试验充分反映了汽轮机通流部分改造后的真实效果。41性能试验结果表2中给出了这次试验的主要结果。表2宣威9机组通流部分改造后性能试验结果由表2可见，3VW0两个工况下高压缸效率平均值为8571此时的高压调节阀开度为100、100、88、0，中压缸效率平均值为9334，试验排汽容积流量下的试验低压缸效率平均值为9143。两个3VWOI况下，修正后平均热耗率为79072KJKWH。热耗值达到了保证值7915KJKWH42机组试验结果分析1缸效率9号汽轮机在3VW032况下，高压缸效率为8571，达到设计值8570；中压缸效率为9334，比设计值9236高了098个百分点；试验排汽容积流量下的低压缸效率UEEP为9143。由此可见，缸效率达到或超过了设计值，这是通流改造后经济性较高的主要原因。2低压缸通流参数通流改造后五、六抽温度都和设计值吻合很好。这反映出经过通流改造后，低压缸通流及汽封间隙设计较好，消除了蒸汽泄漏现象，这也直接导致机组的经济性较高。3机组试验膨胀过程线绘制机组试验工况3VWO1过程线见图6，从机组试验膨胀过程线看，与设计过程线基本吻合，各级段效率也与设计接近。表明机组本体情况良好，并直接导致其热耗值较佳。4供电煤耗机组改造后高、中压缸效率分别比改造前2009年7月西安热工院测得的高、中压缸效率提高了733、34；汽轮机额定工况热耗改善了约3517KJKWH；若锅炉效率按9338、厂用电率按457、管道效率按99计算，额定工况时机组供电煤耗降低了约136GKWH。以上试验结果及试验分析可以说明，宣威9汽轮机通流部分改造方案中所采取的技术措施是行之有效的，改造后无论是各缸通流效率，还是在热耗值上都达到或超过了设计保证值，取得了满意的改造效果，汽轮机的安全性能也得到大幅度的提升。F17一久一。殿抽汽，4再5段汽6叫艘JL1汽7五段抽汽R六段抽汽9L胜抽汽10八