（电气工程专业论文）基于工程实践的汽轮发电机组增容改造的研究.pdf

华北电力大学1 j 程硕士学位论文摘要 摘要 随着我国电力市场需求的增长利电力工业改革的深入，发电企业为适应市场 需求和自身生存发展的需要，必须努力降低生产成本，提高经济效益。对现有发 电机组的增容改造是重要的手段之一。本文分析了火力发电企业的成本构成，运 用动态发电成本的分析方法为增容改造提供了经济分析基础。通过参阅国内外汽 轮发电机增容改造实际经验，研究了发电机增容改造的主要技术措施。同时结合 河北兴泰发电有限责任公司# 4 一# 9 汽轮发电机现状，进行了大规模增容改造工 程实践。改造后发电机额定负荷由2 0 0 m 1 i | f 增容到2 2 0 m w ，机组煤耗较大幅度降低， 提高了机组的调峰能力和机组运行的安全性，获得了较高的经济效益。 关键词：增容改造，动态成本，竟价上网 a b s t r a c t a si n c r e a s eo fr e q u i r e m e n tf o re l e c t r i c i t y ，p o w e rp l a n t sm u s td ot h e i r b e s tt or e d u c ep r o d u c t i o nc o s ta n di n c r e a s ef i n a n c i a lb e n e f i t si no r d e rt o a d a p tt om a r k e tr e q u i r e m e n t c a p a c i t y i n c r e a s ea n dt r a n s f o r m a t i o no f g e n e r a t o r si s o n eo f i m p o r t a n tw a y ，t h i st h e s i sa n a l y z e st h ef o r m o f p o w e rp l a n t sc o s t ，a n d u s e st h et h e o r yo fd y n a m i cc o s t i ta l s og i v e ss o m em a i nt e c h n o l o g i e so f c a p a c i t y i n c r e a s ea n dt r a n s f o r m a t i o no fg e n e r a t o r s a st h es a l n et i m e ，w ep r a c t i s e e n g i n e e r i n gp r o d u c to fc a p a c i t yi n c r e a s ea n d t r a n s f o r m a t i o no f g e n e r a t i o n so f h eb e i x i n gt a ie l e c t r i cp o w e rc o m p a n y a f t e rc a p a c i t yi n c r e a s ea n dt r a n s f o r m a t i o n ，t h e r a t e dl o a dc a p a c i t yi n c r e a s ef r o m2 0 0 m wt o2 2 0 m w t h ec o n s u m p t i o no fc o a l r e d u c el a r g e l y a n dt h ec a p a b l eo fa d j u s t i n gt h ep e a ka n dt h es a f e t yo fg e n e r a t o r si s i n c r e a s e d l a r g e l y ，t o o t h i sa c h i e v em o r e f i n a n c i a lb e n e f i t s l iy i n g ( p o w e r p l a n tt h e r m a lp o w e re n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f l i a n gz h i r u i k e y w o r d s ：c a p a c i t y i n c r e a s ea n dt r a n s f o r m a t i o n ；d y n a m i cc o s t ，b i d d i n g f o rp a r a l l e l i n g 华北电力大学工程硕士学位论文 第一章引言 随着世界上已装机的发电机的逐渐老化和电力市场的增长变化，对 发电机增容改造的需求有所增加。一方面，对于已进入老化期的机组， 必需经过增容改造才能继续正常运行，另一方面，发电企业也期望通过对 发电设备的改造更新来降低生产成本，提高市场竞争力。 严格的讲，发电机的“增容改造”一词并没有一般的国际性定义。 说明类似问题时也常使用其他的词，如“增容改选”，“现代化改造”等。 为丁，避免误解，本文对更新改造作了如下定义：“发电机的增容改造”包 括为延长电机寿命和或为增加其容量而进行的所有部件和参数更改， 而在事故发生后，为了恢复发电机运行而采取的修整措施不能定义为增 容改造。 发电机的寿命由于其所处的工作环境不同而有所不同。发电机某些 部件的寿命预期值比另些部件的寿命预期值要小。一般来说通过更换 定子线圈可使发电机的寿命显著延长。 发电机的改造通常包括增容在内。因此，如果计划进行增容就必须 考虑有关的锅炉和汽机项目。而汽轮机增容恰恰是汽轮机提高效率的一 种必要手段。 决定是否进行增容改造时，总是需要以经济效益核算为基础，这种 核算应包含有一定份量的实际评估，做出决定时必须考虑所需的可行性 及口j 1 操作性。同时必须计算将来发电机发出电力所获得的收入，这种以 追求效益最大化为目标的增容改造关键是通过对火力发电机组的技术改 造，降低生产成本，最大程度上提高生产效率。这就需要找到一种比较 l 一一 兰i ! 皇垄查堂三堡堡主堂丝堡墨 科学的成本核算方法，实现这个目标。本文也将对此进行探索。 1 1 国内外发电机增容改造的经验及增容改造的重要意义 很多发电机已运行了3 0 至4 0 年。其中对一些机组已进行过增容改 造，而另一些则仍以原始状态运行。在某些情况下，运龄少于3 0 年的发 i l l 机的增容改造也很有意义。据有关资料统计，世界上大多数已经进行 过发电机增容改造的地区所给出的与己完工改造者有关的其他数据表 明：发电机主要部件的寿命有很大差别，被更新的定子绕组比被更新的 转子绕组要多得多。由于是依据预期寿命来考虑发电机增容改造的，所 以理论上所应采取的措施和实际上所做的可能会有所不同。百分之五十 以上的改造者称他们是计划按预期寿命对发电机进行增容改造的，当决 定进行增容改造时，这项任务可通过各种不同的方式来完成。在回答哪 些因素会得到最优先的考虑时，改造者的回答表明优先考虑评定寿命期 问赀用最低和可用性及可靠性最高者占很大的比例。大多数的公司认为 对发电机进行增容改造比买一台新的发电机更有经济效益。事实上7 9 的改造者均更愿意对其现有的发电机进行增容改选。几乎所有的改造者 都认为经过增容改造的发电机在可靠性和可用性上与新的发电机同样 好。 国内的改造经验也表明，经过增容改造的发电机在可靠性和可用性 上与新的同一级别的发电机同样好，而且比买一台新的发电机更有经济 效益。如邹县发电厂3 0 0 m w 汽轮机是2 0 世纪8 0 年代产品，经济技术性 能和调峰性能已不能满足电网要求。为提高汽轮机效率，2 0 0 1 年开始对 3 0 0 m w 机组通流部分进行了技术改造，同时对配套的发电机进行了增容改 造，改造后汽轮机额定出力增加了3 0 m w ，并使之具备进相运行的能力， 获得r 较大的经济效益。 1 前，随着我国电力工业改革的深入，开放发电侧电力市场，实现“厂 2 华北电力大学工程硕士学位论文 恻分开、竞价上网”，发电企业成为独立的法人实体，自负盈亏。这就要 求各个独立发电企业树立市场与竞争意识，把握电力市场的大方向，进 一步提高发电效率，加强内部管理，降低生产成本，提高自身竞争力， 以此适应“竞价上网”的要求。因此对老机组进行增容改造就是以较小 的成本获得较大利润的重要手段。目前，正值我国发电机组增容改造的 集中增长时期，因此本文的选题具有一定的现实意义和工程意义。 发电机组的增容改造产生的社会效益也是显而易见的。近几年来， 我圈的经济飞速发展，对电力的需求也是成倍增长，而电力生产建设相 对滞后，这就造成了很大的电力缺口。能源不足已成为国家经济进一步 发展的瓶颈。同时由于电力供应不足而不得已实行的拉闸限电措施也给 人民生产生活造成了巨大的损失和很大的不便。在积极兴建新电厂的同 时，对已有电厂的发电机组进行增容改造，提高现有发电能力，是缓解 当前电力供应紧张的重要途径之一。通过增容改造，可以很大程度上缓 解地区供电压力，所以，本次课题的现实意义更为重大。 1 ，2 本课题的工程背景 河北兴泰发电有限责任公司# 4 9 汽轮发电机均为东方电机厂的产 l w ；，型号为q f q s - 2 0 0 2 型，先后于1 9 8 5 年1 2 月至1 9 9 1 年1 0 月投产， 投产后连续几年安全性和经济性在全国名列前茅。该发电机的冷却方式 为水氢氢型，既定子线圈及其引出线采用水内冷，定子铁芯及结构件为 氢表而冷却，转子绕组采用氢内冷。随着3 0 0 m w 、6 0 0 m w 机组的投产，2 0 0 m w 机组在可靠性和经济性上与3 0 0 m w 、6 0 0 m w 机组相比存在明显差距。为了 增强企业后劲，实现可持续发展，加大设备革新改造力度，降低供电煤 耗和配合河北兴泰发电有限责任公司n 2 0 0 1 2 7 - 5 3 5 5 3 5 型汽轮机通流 部分技术改造，河北兴泰发电有限责任公司先后于1 9 9 9 年1 2 月2 6 日至 2 0 0 3 年1 月1 5 日分别对# 5 、# 8 、# 4 、# 7 、# 6 发电机进行了现代化技术 华北电力大学r 程硕士学位论文 改造( 增容改造) 。改造后发电机额定负荷由2 0 0 m w 增容到2 2 0 m w ，机组 煤耗较大幅度降低，提高了机组的调峰能力和机组运行的安全性。获得 了较高的经济效益。目前，正值我国发电机组增容改造的集中增长时期， f j i l l t t 本文的选题具有一定的现实意义和工程意义。 1 3 本论文的主要工作 国内外的改造经验表明，经过增容改造的发电机在可靠性和可用性 l 二可以获得更好的经济效益。目前，正值我国发电机组增容改造的集中 增长时期，因此本文的选题具有一定的现实意义和工程意义。本文将结 合河北兴泰发电有限责任公司# 4 一# 9 汽轮发电机增容改造工程实际，在 以卜方面开展研究实践工作： 1 对火力发电企业的成本构成进行分析，运用动态发电成本分析方法为 企业增容改造提供经济分析基础。 2 参阅总结国内外汽轮发电机增容改造实际经验，研究发电机组增容改 造的主要技术措施。 3 结合河北兴泰发电有限责任公司# 4 一# 9 汽轮发电机现状，进行大规 模增容改造：= i 二程实践，实现改造后发电机额定负荷由2 0 0 m w 增容到 2 2 0 m w ，机组煤耗较大幅度降低，机组的调峰能力和机组运行的安全 性大幅提高，以达到获得较高的经济效益的目的。 华北电力大学i 程硕士学位论文 第二章发电成本分析 对火电机组增容改造的根本目的就是最大程度的提高生产效率，获 得更高的经济效益。因此决定是否进行增容改造时，总是需要以经济效 菔核算为基础。这种核算应包含有一定份量的实际评估，做出决定时还 必须考虑其可行性及可靠性，并计算将来发电机发出电力所获得的收入。 这种以经济效益为中心的核算中很重要的内容就是对发电成本的分析。 2 1 发电成本分析的重要意义 随着我国电力工业改革的深入，开放发电侧电力市场，实现“厂网 分丌、竞价上网”，发电企业成为独立的法人实体，自负盈亏。这就要求 各个独立发电企业树立市场与竞争意识，把握电力市场的大方向，进一 步加强内部管理，准确掌握发电成本，降低生产成本，提高经济效益， 以此适应“竞价上网”。所谓发电厂竞价上网，其实质就是个发电厂根据 预测的负荷数据及时上报本厂各机组可用发电容量以及相对应的电量成 本和容量成本，要做到这一点，就必须进行动态成本分析。 这里动态成本分析的目的，是以经济学的边际成本原理为基础，以 引导供求平衡为目的，从投入产出的角度来测定和分析发电企业每增加 单位发电量所需增加的成本。这显然不同于会计学的成本核算模式。现 有的会计成本核算是以帐面上的年度平衡为基础的，是一种静态的平衡， 是对历史数据的简单平均，是向后看的。而动态成本分析则是向前看的， 是而向需求增加后的成本变化的分析，因此，动态成本分析的结果不可 能从现有的会计核算方法中直接产生。 分析发电企业的发电成本可以发现运行与维修费用在整个发电成本 一些i ! 皇垄叁堂! 二壁堡主堂堡堡塞 ，书占有较大的比重。因此，从发电企业成本控制的角度看，降低运行与 维修费用对控制整个发电成本具有重要的意义。降低了运行和维修费用 就意味着降低了发电成本，在同等竞价条件下低的发电成本可以保证发 电企业以较低的价格在竞价上网中保持竞争优势。从竞价上网的角度来 看，动态成本分析的主要目的是为合理的竞价及时准确地提供数据。 目前，随着我公司对机组进行大规模的技术改造，都采用了先进的 分散控制系统，机组的自动化水平有了很大提高，为机组的安全经济运 行创造r 条件。 2 、2 火力发电企业的成本分解和获取 火力发电企业的发电成本按照与发电量多少有关这一原则，可以分 为同定成本和变动成本，其中固定成本以容量成本为主；变动成本以燃 料消耗为主，主要包括：燃料费、水费等项目。 l 、容量成本 按照经济学的边际分析方法，容量成本是以电网运行容量投资的目 标年的年金为基础计算的。它包括目标年新电源投资和现存电源还贷的 年金，其中现存电源还贷的年金不同于会计核算中的固定资产折旧费， 而是用现存容量的影子成本来度量的。即假定现存容量退出运行，补充 相应容量需要增加的投资作为其影子成本。这样就使折旧年限不同的新 老发电机组具有相同的容量价值，使投资环境不同的发电机组的容量成 本具有可比性。目前计算影子成本的较实际的做法一是选择现有发电机 纠t 卜造价较高的新建机组作为“边际机组”，将其投资和运行费用折算为 年金，以此为基础计算现存容量的影子成本；二是由上级主管部门制订 ) 戍本参考系，给出预测的负荷曲线，各发电厂按不同的容量段分别上报 华北电力火学j 程硕士学付论文 其口j 用容量及电量成本，经过优化计算得到各机组的影子容量成本。 对于单个的火力发电厂来说，如何确定各发电机组的容量成本可参 考1 二述经济学的分析方法，采用以下步骤： ( 1 ) 发电机组在建设期逐年的投资折算到投产年。 式中r 为折算后的总投资；厶、厶、五。l 为建设期逐年的投 资流( 发每年的投资发生于年初) ；i 为统一的社会贴现率加通货膨胀率； n 为建设年限。 ( 2 ) 计算总投资的年金a 。 式中t 为发电机组的经济寿命( 火电机组为2 5 年) 。 ( 3 ) 将计算出的年金折算成目标年的年金。 式巾为从投产到e l 标年之间的间隔年数。 ( 4 ) 将年金a 除以3 6 5 折算到天，得到每日的容量成本。 ( 3 ) ( 5 ) 将曰容量成本在2 4 小时间进行分摊，分摊的原则是在机组的运 - f 4 、寸内回收应回收的容量成本。由于担任基本负荷的机组几乎每天2 4 小时连续运行，分摊到每小时的容量成本较低，而担任基本负荷的机组 与担任调峰任务的机组具有不同的容量成本，有利于担任调峰任务机组 的合理运营和投资。 华北电力大学：r 程硕十学位论文 2 、工资及福利费 在现行会计核算体系中，工资及福利费均设有相应科目和栏目，按 f 1 记帐、月结帐的方式核算，每月上报该月工资及福利费的发生额。在 动态成本计算中，可将工资及福利费视为均衡发生的费用流，将每月上 报的工资及福利费的发生额按相应时间单位( 天、小时) 平均分摊计算。 3 、材料费、折旧、管理费、大修理费 材荆费、折旧、管理费、大修理费的计算通过会计核算进行，每月 结帐一次，计算出相应材料科目的发生额，然后按日平均。但这样做往 往掩盖了材料费用发生的不均衡性，不符合“动态”成本的概念。较好 1 1 9 做法是统计供应部门的出库纪录等，并对每天的材料费发生额进行移 动平均计算( 根据具体情况去不同的计算周期) ，这样既可以使计算出的 材料费能动态地反映不同时间的变化情况，又可以消除由于材料领用和 实际消耗之间时间差造成的费用发生的不均衡性。 4 、财务费用 主要指贷款利息和汇兑损益，计算方法与工资及福利费的计算方法 4 1 j 同，数据从每月结帐后的相应会计科目获得。 5 、其它费用 包括办公费、差旅费、低值易耗品摊销、劳动保护费、运输费、工 会经费、职工教育费、业务费等。按发生额随日期变化的情况可分为两 类：一类是按月发生的费用，一般每月只发生一次，用总量除以天数即 可得到每日的平均数。另一类是按日发生的费用，每日的发生额不同， 随接记入日成本。 华北电力大学工程硕士学位论文 以上各项成本基本可以归入动态成本中与发电量无直接关系的固定 i i成水部分，固定成本费用占发电生产 本的2 0 、4 0 ，固定成本费用计 算的是否准确、分摊的是否合理对于实时成本核算的正确性有很大影响。 传统的会计成本核算的周期比较长，采用的固定成本费用分摊方法都是 静态的，例如，“按目容量分摊”，“按成本计划分摊”，“按年度计划发电 最分摊”，“按月度计划发电量分摊”，等。为了把成本计算准确，真正能 够起到为“竞价e 网”提供辅助决策的作用，本动态成本分析系统采用 多种固定成本费用分摊方法，在成本分析和报价决策时可以相互参照： ( 1 ) 固定成本费用预分摊与实际发生相结合 用“固定成本费用预分摊与实际发生相结合”的数学模型来处理固 定成本费用分摊和动态计算单位固定成本，计算出的单位固定成本在一 年中是随时间变化的，与实际发生的固定成本和发电量有关，计划采用 机组大小修期问及其后的若干个月计算出的单位固定成本偏大。 ( 2 ) 按运行小时分摊 按运行小时分摊不是简单地把机组全年的固定成本计划数按8 7 6 0 小时平均分摊到每单位发电成本中，而是按照每台机组的可能运行小时 分摊到每个小时，计算出每个运行小时应分摊的固定成本。用每个运行 小时应分摊的固定成本乘以一天的实际运行小时数可以得到该天的固定 7 茂本。 h q y = hq h d h 。一hg h i h 。一一全年运行小时数 肌一一全年小时数； ( 4 ) 华北电力大学 一程硕士学位论文 ，一一全年调度指令停运小时数； h ，一一大小修停运小时数： h ，一一故障停运小时数； 一一竞价上网失败停运小时数。 其中，“全年调度指令停运小时数”根据年发电计划和预测的调度指 令停运次数得出，“大小修停运小时数”根据检修计划得出，“故障停运 小时数( 含临故修时间) ”根据预测的当年故障停机次数和平均故障停机 小时数得出，竞价上网失败停运小时数根据预测的竞价上网失败停运次 数( 每次2 4 小时) 得出。 运行小时数不包括机组启停时间，即机组的启停成本只包含变动成 本( 肩停期间的全部燃料成本和水成本) ，不包含固定成本。机组启动时 间为从点火到停止投油的时间。机组停机时间为从投油到熄火的时问。 运行小时与“设备利用小时”是不同的概念。 按运行d 、时分摊固定成本的方法把机组停机不发电时的固定成本平 均的分摊到每个发电运行小时中，因而每天的单位固定成本只受发电量 人小的影响，波动比按日容量分摊固定成本的方法小。 按运行小时分摊固定成本的方法计算出的每个机组一天应分摊的固 定成本数在一年中很稳定，特别适宜为实时成本核算计算每天应分摊的 固定成本，并进而计算出该天的保本电量和保本电价。 ( 3 ) 按年度计划供电量分配 使j 目年度计划供电量作为分母分配固定成本计划数，计算出来的是 单位供电量中包含的固定成本。 i n 华北电力火学j 稃硕士学位论文 c o g ：型 e ” c o g 一一单位固定成本； c o j 一一年度计划固定成本费用； e 。 一一年度计划发电量。 ( 5 ) 影响单位固定成本的因素：年度计划固定费用，年度计划发电量。 一盯以将训划发电量不予考虑。这样影响因素有：材料费、工资、福利费、 设备折旧、大修费等。该分配方法优点：比较简单，也比较容易操作， 适合于计划供电量与实际发电量相差不大的企业采用。 ( 4 ) 按合同电量分配 使用年度计划合同电量作为分母分配单位固定成本计划数，计算出 米的足单位合同电量中包含的固定成本，此种计算发案比较保守，对于 竞争部分的电量只计算其变动费用而不计算固定费用。 c o g ：c o j( 6 ) 巨“ e 。一一年度合同电量“ 影响单位固定成本的因素：年度c t 2 i j n 定费用，年度计划发电量。 n j 以将计划发电量不予考虑。这样影响因素有：材料费、工资、福利费、 设备折旧、大修费等。该分配方法优点：比较简单，也比较容易操作， n j 以使发电企业在报价时对于竞争部分电量的成本只考虑变动成本、而 不考虑固定成本。 埘于动态成本中与发电量直接有关的可变成本，主要包括燃料费和 水赀，应以机组的实际消耗作为计算的基础。由于燃煤机组的燃煤成本 一股占发电成本的5 0 以上，所以对煤炭的计量和检质就成为动态成本 1 1 华北电力人学工程硕士学位论文 计算中的关键环节。决定单位电量燃料成本的因素主要包括价格和消费 量两个方面，其中价格可以根据燃料采购成本用移动加权平衡的方法计 算确定，消耗量的预测则需要根据实际发电量和消耗量数据建立适当的 动态模型求解，可采用如下的最小二乘方法。 设一定时间内的发电量x 与标准煤耗量y 满足如下线性关系： y = d + b x ( 7 ) 若当前时段序号为n ，考虑已纪录的最新n 组数据， l j 一( 胛) ，- ：c 【n ) 】， y ( 一一1 ) ，x ( 九一1 ) 】， y ( f ) ，x ( 吼， _ y ( 1 ) ，工( 1 ) 】) ，其中序号i 表示表 爪第1 个 时段的数据。由最小二乘法有： a 2 m 。一b m ， ( 8 ) 占：_ m x y - m x m y( 9 ) ( m ，) 。一m ，： 式中，m ，= 击喜硝，m ，= 喜埘，m 。= 吉喜州) ，c f ) ，m ，2 喜瞰f ) 】2 ，符号“ 表_ 该值是估计值。 可预测下一个时段的标准煤耗量和预计发电量之间的关系为： 多( 胛十1 ) = a + 占量( ”+ 1 ) ( 1 0 ) 单位电量的标准煤耗量为： 垂小川) = 黼 华北电力大学工程硕士学位论文 相应的，单位电量的燃料成本e 。+ 1 ) 为 0 m ( n + ) = 垂m ( ”+ ) 只。( n + ) ( 1 2 ) 式中乓肋+ 1 ) 为单位标准煤的价格，可以根据直到当前时段n 的若干 i 时段数据即【p m ( ”) ，p r ( n 一1 ) ，氏( 1 ) 】用最佳线性预测等方法预测得到。 变动成本除了与发电量同步发生的燃煤成本、燃油成本、水成本外， 还必须考虑与发电量不成比例的、不规则发生的机组启停期间消耗的燃 煤成本、燃油成本、水成本。变动成本计算模型的思想是： ( 1 ) 根据采集的实时煤流量、油流量数据计算出每分钟实际消耗的燃 料成本。 ( 2 ) 水的成本按照实际消耗的水量计算。如果水表的计量实时读取难 以实现，考虑到水的成本在发电总成本中所占比重比较小，也可将发电 企业仝年总的用水量按计划发电量平均分摊到每一单位电量中，按照每 分钟的实际发电量计入成本中。 ( 3 ) 机组启停朝间消耗的燃煤成本和燃油成本，采用类似固定成本分 摊的方法。先根据过去每年的机组启停情况，统计出不同类型的启停发 生次数和消耗的燃煤成本和燃油成本。再根据对下一年度机组运行情况 的预测，制订出机组启停计划。例如，调度指令停机次数和小时数、大 小修停机次数和小时数、故障停机和临故修次数和小时数、竞价失败停 机次数和小时数等，以及机组冷态启动、热态启动、检修后启动、备用 停机、检修停机等不同类型的启停费用。计算出计划的年启停费用，除 以计划发电量平均分摊到每一单位电量中。 实时变动成本= 燃煤成本+ 燃油成本+ 水成本+ 启停成本。 华：1 匕电力大学工程硕士学位论文 在本文中我们主要探讨了动态成本的在线分析，因为能够精确、及 时掌握机组的动态成本是发电企业进行合理竞价的基础。动态成本分析 主要功能一方面可以实现成本分析控制，另一方面为发电企业的竞价上 i 驯提供成本分析依据，增强发电企业竞价上网能力。 2 3 动态成本分析所包含的其他主要内容 1 机组运行可控损失分析 机组运行的经济性受环境条件、负荷、煤种、设备健康状态、运行 人员操作水平等因素的影响，在额定的负荷、环境条件、煤种等条件下， 机组存在一可能达到的最佳性能，而实际运行中机组的性能总是或多或 少地偏离可达的最佳值，二者之差就是由于运行参数偏差或运行参数不 当所造成的运行可控损失，这部分损失的大小是完全可以通过运行调整 得以减少或避免的。为此，通过机组煤质、负荷、环境条件、设备健康 状态方面的动态信息，先根据外界条件经过优化试验，计算确定机组的 运行可达的最佳值一基准状态，通过与实测值比较，得到各运行参数偏 离对煤耗率的影响，同时计算出每小时的经济损失，使运行人员做到心 中有数，提醒运行人员不断改善操作，提高运行质量。当某个运行参数 对机组煤耗的影响或造成的经济损失超过一定数值时，采用报警显示， 提醒运行人员及时采取措施，保证机组在最佳状态下运行。 影响运行可控损失分析的主要参数有：主汽温度、主汽压力、再热 汽温、再热压力、给水温度、再热减温水量、过热减温水量、加热器端 差、凝汽器真空、凝汽器过冷度、锅炉排污、排烟温度、烟气氧量、飞 灰含炭量( 机械未完全燃烧损失) 、辅机电耗( 送引风机和磨煤机) 、化 学补水等。 兰j ! 皇垄丛! ! ：壁堡主兰焦笙奎 2 机组关键性能指标变化趋势分析 在机组的所有性能指标中，我们选择了最关键的几个指标：供电煤 耗牢、发电煤耗率、汽机热耗率、锅炉效率以及反映机组运行质量的机 组总运行可控损失。把它们反映的变化趋势作为动态成本分析的重要指 标之。 3 动态成本分析 综l 所述，就可以计算出机组的动态发电成本，即机组在任何负荷 r 机组的发电成本，在机组的最小技术出力与额定出力之间的任何一个 功率点，都对应一组厂用电率、供电煤耗率、动态变动成本、固定成本， 公司管理人员可以借此了解公司的运转状况，报价专工可以借此合理确 定报价策略，取得公司利润最大化。 通过上面的动态成本分析的基本内容可以看出，动态成本分析可以 指导发电企业运行人员控制运行成本，提高经济效益，为发电企业竞价 【二网提供基础数据。成本是电价的主要组成部分，降低了机组的运行成 本就意i 珠着降低了电价，在同等竞争条件下，能够保证发电企业在竞价 卜网中具有更大的竞争优势。因此，从成本控制角度而言，动态成本分 析也在竞价一l 网中起着重要作用。通过对系统的增容改造和更新现代化 控制系统，可以明显降低发电成本，提高企业竞争力。 华北电力人学t 程硕士学位论文 第三章发电机增容改造的主要技术措施 3 1 改造方案的评估确定 方案的确定优先选择发电机原生产厂为合作伙伴，对其提出的初步 力案可行性进行分析评估。同时，根据发电厂具体情况，确定改造内容， 掺订改造合同。另外，值得强调的是改造应是在不大量改动原系统的基 础 ：进行的，如锅炉部分不变动，发电机出线部分包括开关、变压器、 母线桥等不变动，只是充分利用原有的潜在裕度。 发电机组通流部分改造前的评估主要内容是 ( 1 )测定机组在额定条件下的热耗率，并与保证值进行比较。 ( 2 )确定汽轮机高、中、低压缸的效率，并与设计值进行比较。 ( 3 )确定低压缸效率与低压缸排气容积流量的关系，以便试验未能 在额定条件下进行时将低压缸效率修正到额定条件。 ( 4 )测定机组改造后的最大出力。 ( 5 )根据电厂提供的锅炉效率、厂用电率等数据，得出各试验工况 的煤耗率。 发电机改造前的评估主要内容是 ( 1 ) 发电机绝缘鉴定 1 ；：j ：要掌握该机的绝缘状况，以便必要时采取有效措施。项目主要是 停机后热态下进行绝缘电阻及吸收比测试；外观检查有无机械损伤，有 无电腐蚀等；常态下的试验。 华北电力大学 程硕士学位论文 ( 2 ) 运行中的温升试验 在大修停机前，应进行运行中的温升试验，在进行温升试验时还要 测量机组的振动情况，确定发电机振动符合长期运行的要求否。 ( 3 ) 定子铁芯损耗试验 为了判断铁芯经过长期运行以及大修后质量的好坏，在停机后应进 行定子铁芯损耗试验。确定是否在标准规定的范围内。 32 发电机组增容改造的主要技术措施 3 2 1 发电机组通流部分改造的主要技术措施 ( 1 )调节级喷嘴组叶栅，采用子午面收缩静叶栅； ( 2 )调节级动叶片调整安装角，光顺动叶型线； ( 3 )高压隔板采用新的低型损层流静叶型； ( 4 )动叶全部采用自带冠； ( 5 )高中压部分隔板采用自带冠马刀型导叶片； ( 6 )高中低压隔板叶项径向汽封和高中压轴端汽封采用日本进 u 铁素体材料等技术。 ( 7 )高、中、低三根转子全部更换为新转子包括全部动叶以及接 长轴耵i 盘车齿圈，喷嘴组全部更换，所有隔板全部更换为新隔板，抖2 、# 6 、 正反# 7 隔板套、分流环更换，高前ii i i 、高后i 、中前i 、i i 轴封套更换， 轴系各对轮重新进行铰孔配销，以提高轴系的安全稳定性。 华北电力人学l ：程硕士学位论文 3 22 发电机增容改造的主要技术措施 ( 1 ) 为降低定子线圈电阻，提高发电机效率，更换定子全部上、下层 定子线棒，参照引进技术同级电压绝缘厚度增大铜线截面积，降低定子 线圈的线电流密度，进一步降低定子铜耗。定子线棒绝缘材料改换，线 棒槽部换位绝缘用浸漆的适型材料，加强绝缘及粘结，有效防止换位处 的股问短路。线棒绝缘包扎，进一步提高线捧的绝缘质量。 ( 2 ) 为降低发电机端部损耗，使之具备进相运行能力，在原定子铁芯 端部压圈5 l - ) j u 装铜屏蔽及测温元件，在铜屏蔽内损耗密度较高处用空心 制管与铜屏蔽焊接后通水以加强冷却，使发电机端部损耗减少，降低端 翔5i 二要结构件温度，具备了进相运行能力，并能在输出有功2 2 0 1 v l w 、c o s p = 一0 9 5 的工况下长期运行。 ( 3 ) 发电机定子槽内层间及出水测温元件全部更换为凹1 0 0 铂电阻 元件，并在槽内均加一只备用凹1 0 0 测温元件，提高运行可靠性。 ( 4 ) 利用发电机定子铁芯的裕度( 原铁芯不动) 实现增容，使发电 机有功功率达虱j 2 2 0 m w 。 ( 5 ) 保持机组原转子结构、定子框架不变。 ( 6 ) 保持外部冷却因素，即发电机氢压、冷却水压保持原设计不变。 ( 7 ) 全部更换定子槽楔，在定子铁芯内圆每个冷热风区之间加装径向 气隙隔板。 ( 8 ) 转子扇形绝缘瓦更换为新型带滑移层的绝缘瓦。转子端部的冷却 由原来的自然通风改为风扇强迫通风。 华北电力大学工程硕士学位论文 4 1 实际工程简介 第四章工程改造实例 河北兴泰发电有限责任公司 4 一 9 汽轮发电机均为东方电机厂的产 品，型号为q f q s - 2 0 0 - 2 型，先后于1 9 8 5 年1 2 月至1 9 9 1 年l o 月投产， 投产后连续几年安全性和经济性在全国名列前茅。与之配套的发电机组 汽轮机部分设计热耗为8 3 5 5 8 2 k j k w h ，实际热耗为8 5 8 3 8 6 6 6 k j k w h ， 高、中、低压缸实测效率分别为 79 5 81 ，89 3 91 ，78 80 左右。发电机的冷却方式为水氢氢型，既定子线圈及其引出线采用 水内冷，定子铁芯及结构件为氢表面冷却，转子绕组采用氢内冷。随着 3 0 0 m w 、6 0 0 m w 机组的投产，2 0 0 m w 机组在可靠性和经济性上与3 0 0 m w 、 6 0 0 m w 机组相比存在明显差距。为了增强企业后劲，实现可持续发展，加 人设备革新改造力度，降低供电煤耗，河北兴泰发电有限责任公司先后 于1 9 9 9 年1 2 月2 6 目至2 0 0 3 年1 月1 5 日分别对# 5 、# 8 、# 4 、# 7 、# 6 发电机绢进行了现代化技术改造。改造后发电机额定负荷由2 0 0 m w 增容 到2 2 0 m w ，机组煤耗较大幅度降低，提高了机组的调峰能力和机组运行的 安全性。 4 2 改造情况 此次改造包括对n 2 0 0 1 2 7 - 5 3 5 5 3 5 型汽轮机通流部分技术改造 以及与之相配合的发电机的增容改造。为了配合汽轮机通流部分技术改 造，需将发电机的容量由2 0 0 m w 增容到2 5 8 8 m v a 2 2 0 m w ，此时，发电机 额定定子电流增加1 0 ，额定转子电流增加6 ，若在原有的冷却方式下运 行，必将使发电机各部温升提高较多，威胁发电机定、转子绝缘以及铁芯 绝缘，降低发电机的使用寿命，因此必须对发电机定予、转子进行增容改 1 9 。 兰i ! 皇查查堂兰：堡堡主堂垡笙塞 造。本论文主要以发电机的增容改造为主要研究内容，这里只简要介绍一下 通流部分改造情况。 4 2 1 发电机组通流部分改造技术工艺 ( 1 ) 调节级喷嘴组叶栅，采用子午面收缩静叶栅； ( 2 )调节级动叶片调整安装角，光顺动叶型线； ( 3 )高压隔板采用新的低型损层流静叶型； ( 4 )动叶全部采用自带冠； ( 5 )高中压部分隔板采用自带冠马刀型导叶片： ( 6 )高中低压隔板叶顶径向汽封和高中压轴端汽封采用日本进口铁 素体材料等技术。 ( 7 )高、中、低三根转子全部更换为新转子包括全部动叶以及接长 轴和盘车齿圈，喷嘴组全部更换，所有隔板全部更换为新隔板，# 2 、# 6 、 i f 反# 7 隔板套、分流环更换，高前ii i i 、高后i 、中前i 、i i 轴封套更换， 轴系各对轮重新进行铰孔配销，以提高轴系的安全稳定性。 4 2 2 发电机组通流部分改造后的运行情况 汽轮机通流改造后机组能够在2 2 0 m w 负荷下安全稳定运行，高加投入 率1 0 0 ；真空值9 3 k p a ；复水器端差4 c ；给水温度2 4 0 。c ；轴振最大 0 0 9 r a m ；各瓦振动均在o 0 3 r a m 以下。经检查油中不含水。 423发电机改造方案的确定 借鉴国内外发电机增容改造经验，确定了如下改造方案： ( 1 ) 利用发电机定子铁芯的裕度( 原铁芯不动) 实现增容，使 2 n 华：比电力大学工程硕士学位论文 发电 ! i l 有功功率j 勰t j 2 2 0 m w 。 ( 2 ) 保持机组原转子结构、定子框架不变。 1 ；变。 ( 3 ) 保持外部冷却因素，即发电机氢压、冷却水压保持原设计 ( 4 ) 全部更换定予槽楔，在定予铁芯内圆每个冷热风区之间加 装径翔气隙蕊扳。 ( 5 ) 转子扇形绝缘瓦更换为新型带滑移层的绝缘瓦。转子端部 的冷却由原来的自然通风改为风扇强迫通风。 4 24 发嗽机改造前后设备铭牌 铭牌名称改造前 改造后 型号q f q s 一2 0 0 2q f s n “2 2 0 。2 技术条件q 0 4 6q 0 4 6 额定电压15 7 5 0 v1 5 7 5 0 v 接线方式2 一y2 - y 转速3 0 0 0 转分3 0 0 0 转分 频率5 0 h z 5 0 h z 辎数3 相3 相 工作氢压( 表 o 3 a0 3 m p a 压) 氢气温度 + 4 0 + 3 0 + 4 0 额定容量2 3 5 0 0 0 k v a 2 4 7 0 0 0 k v a2 5 8 8 m v a 功率因数o 8 5o 8 l 0 _ 8 5 定子电流 8 6 2 5 a8 6 2 5 a9 4 8 7 a 励磁电流 1 7 4 9 a1 8 4 5 a 改造j 一家东方电机厂东方电机股份公司 华北电力大学工程硕士学位论文 4 2 5 发电机改造前温升试验及发电机绝缘鉴定试验 为保证改造后发电机的可靠运行，改造前需对发电机绝缘情况进行 全面评估，以确定将其增容到2 2 0 m w 的可行性，摸清发电机在增容改造前 的温升数据。发电机绝缘鉴定试验包括以下项目： 测量定子绕组各相绝缘电阻及吸收比：测量定子绕组各相在2 o u n 直流电压下的泄漏电流值。 外观检查： a 、有无机械损伤； b 、有无电腐蚀痕迹。 常温下试验： a 、测量定子绕组各相绝缘电阻及吸收比； b 、进行定子绕组的局部泄漏电流试验( 电位外移法) ； c 、三相定子绕组进行介质损耗试验。 测量定子绕组各相起始游离电压u o 。 测量定子绕组各相在u o 、u n 下的电容值。 测量定子绕组各相在u n 3 下的局部放电值。 按照电力设备预防性试验规程( d l t 5 9 6 1 9 9 6 ) 要求，定子绕组 测量泄漏电流和直流耐压试验：定子绕组交流耐压试验a 华北电力大学工程硕士学位论文 定子铁芯试验。 定子线圈水路进行单独的水压试验，检查是否有漏水及渗水现象， 做定子线圈水路单独的水流量试验。 4 26 发电机定子部分改造工艺 发电机定子部分改造的工作流程如下： ( 1 ) 清理工作场地，安装好各种安全防护措施及照明用具，同时 应检查其安全、可靠性。 ( 2 )用锯片刀铲断端头槽楔上的绑绳，退出端头槽楔。 ( 3 )退出定子槽楔、斜楔、斜下垫条及调整垫条： 找出定子铁芯的中心，并确定定子铁芯风道的中心风区位置( 即定 子的第五风区位置) ，用明显标记注明。分别从汽端和励端开始，首先退 出每个槽楔下的斜楔，再退出定子槽楔、斜下垫条及调整垫条，退出的 定子槽楔应及时清理出定子膛，将槽楔清理干净后，用专用的容器密封 保存。 ( 4 )用吸尘器清理定子下线槽及铁芯表面，检查扩大槽片是否有 松动，并进行处理。 ( 5 ) 修复定子线圈绝缘。检查定子线圈绝缘及防晕层是否有损伤， 并进行修复，确保产品质量。 ( 6 )恢复定子槽楔，测定定子铁芯的总长，再次确定第五风区的 位置，经检查无误后，找出其他各风区的分界线，用明显标记注明，根 据定子铁芯装配图纸复核每个风区的铁芯段数。按图纸要求在定子膛内 华北电力大学工程硕士学位论文 圆j 二安装8 道气隙隔板，气隙隔板的内园控制在中1 1 1 0 m m 以内。 ( 7 ) 配环氧胶。 绑绳浸渍配方：环氧树脂6 1 8 ：固化剂6 5 0 ：( 酒精+ 丙酮) 重量比 配好胶后放入绑绳及涤纶毛毡，浸透备用。 ( 8 ) 装端头槽楔，端部槽楔下垫浸了胶的适形涤纶毛毡，涤纶毛 毡与线圈之间垫一层0 3 m m 的复合纸n h n 或0 。5 m m 的玻璃布板3 2 4 0 ，用 浸了环氧树脂的绑绳绑扎端部槽楔，要求表面平整整齐。 ( 9 )待凉干后彻底清理整个定子装配，不能有多余的物品存留在 定子膛内、定子线圈端部、端罩、定子风道及出线罩内。 ( 1 0 )用超声波流量计检测在水压恒定的情况下对定子绕组水系 统包括定子线圈和引出线进行流通性检查。 ( i 1 )在定子出线装配和绝缘引水管装配完成后进行0 5 m p a 、8 小时的水压试验，要求无渗漏。 42 7 发电机转子部分改造工艺 发电机转子部分改造的工作流程如下： ( 1 )清理工作现场，安装好检修围栏。 ( 2 )转予绕组进行电气试验，包括测量转子绕组的绝缘电阻、直 流电阻、交流阻抗和功率损耗、单、双开口变压器法检测转子绕组匝闻 短路及两极电压法检测转子绕组匝间短路。 4 华北电力大学工程硕士学位论文 ( 3 )转子外观检查( 包括转子轴颈表面、护环表面、中心环表面、 风扇座环表面及转子本体表面等处) ，作好详细记录。 ( 4 )转子放在道木上，两边用木块卡住防止转子滚动，且大齿朝 f ( 注意环键开口朝上) ( 5 )做出护环与转子本体的位置、护环与中心环的位置、风扇座 环与转轴的位置的明显标记。 ( 6 )拆引线螺钉，清理集电环表面及集电环侧引线螺钉位置，拆 集电环引线螺钉及其它零部件应仔细清理，妥善保管，防止丢失。 ( 7 )拆集电环： 用火号气焊枪均匀加热外侧集电环，温度达到要求后，用铜棒轻轻 地敲集电环侧面，即可拆下集电环。拆下的集电环应水平放置，自然冷 却。集电环拆下后应立即加热并拆下集电环下的套筒及绝缘筒。 用同样的方法拆下里侧的集电环及套筒、绝缘筒。 ( 8 )拔护环 a 、准备好拔护环工具。 b 、拆除两端风叶。 c 、拆除两端风扇座环，用大号气焊枪均匀加热风扇座环，温度达 到要求后，用铜棒轻轻敲出风扇座环。励侧风扇座环吊到地上，水平放 置。汽侧的风扇座环挂在转轴上，用木楔在内园均匀地楔紧固定，自然 冷却。 d 、分四点测量转子铁芯和护环间隙并做好记录。 2 5 华北电力大学工程硕二t 学位论文 e 、用1 2 条m 1 2 9 0 螺栓垫上专用平垫将心环内弹簧收紧。 f 、用专用工具收紧环键。 g 、分四点测量心环内径和转子轴间隙并做好记录，然后用心环支 块将心环支撑住。 h 、用石棉布包扎靠近护环处的转子铁芯。 i 、用石棉布或石棉绳塞紧两个大齿端部的甩风槽。 j 、先用白布后用石棉绳塞紧所有火焰能进入的孔道。 k 、上好拔护环的工具及吊护环卡子，用行车小钩吊住护环。 】、用6 个气焊枪给护环表面均匀加热，用测温仪不断测温，至护 环温度到2 5 0 。c 左右将护环拔下，吊护环的过程中如果卡子受热变松则用 铁块寒紧，防止摆动。 i 1 1 、当护环绝缘刚刚露出时，用# 1 0 铅丝将绝缘瓦捆扎牢固，防止 散落。 n 、拔护环过程中应有专人测量护环拔出的距离，上下左右应均匀， 勿拉偏。 0 、将护环吊至空地并用石棉布包住，护环应用专用垫块支撑。放 嚣护环的位置要四周防风，保温，防止局部快速冷却而导致护环变形。 p 、将护环绝缘分层编号，做好记录后依次拆下放至