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国产600MW亚临界汽轮机组通流增容技术探讨①

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科技资讯2016 NO.33SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION动力与电气工程28科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION为确保“十二五”规划“节能减排”目标的实现,电力行业认真落实国家相关政策,在提供清洁能源的同时采取有效措施降低能耗和污染物排放,各发电企业勇于承担社会责任,积极开展本质安全型,能源节约型,环境友好型和科技创新型的“四型”企业建设,为顺利实现“十三五”目标奠定良好基础。

国产600MW亚临界机组普遍存在缸效率偏低、热耗率偏高问题,该文通过对某电厂3号机组低压通流部分进行改造,即低压内缸由双层内缸改为单层内缸,同时对动静叶片型线进行重新设计等措施,优化机组的通流部分设计,降低机组通流部分的损失,从而有效解决了改造前存在的本体级间漏汽、监视段超温、缸效率偏低、汽耗率偏高等一系列影响运行经济性的问题。

1 某电厂3号机组热耗率现状东北某电厂3号机组为哈电集团生产600MW亚临界湿冷燃煤机组,该机组于2008年8月20日投产,2009年委托第三方进行性能考核试验,试验结果表明机组热耗率比设计值高出511.564 kJ/kW ·h。

2010年3月对3号机组开展揭缸提效工作,对本体高中压隔板汽封进行侧齿汽封改造,高中低压轴封进行蜂窝式改造,低压缸轴封及隔板汽封进行蜂窝汽封改造,所有的汽封间隙重新按照设计下限进行调整。

经过此次改造后,热耗率在600MW负荷下大大降低,经过性能试验实测为8023.912 kJ/kW ·h,比照修前降低了271.925 kJ/kW ·h,揭缸提效效果较为明显,但是距7784.30 kJ/kW ·h的设计值还有较大的差距,影响煤耗仍达7g左右,说明机组热耗率还有提升的空间。

该电厂3号汽轮机经过揭缸提效后,虽然热耗率降低幅度较大,但是低压缸级间漏汽及5、6段抽汽超温问题却没有得到彻底解决,实测满负荷下超过设计值分别达到31℃及44℃,汽轮机厂反馈的意见是该问题在设计300MW以上亚临界机组上普遍存在,属于结构设计缺陷,必须通过改造才能够消除该现象,同时热耗率也会得到进一步提升。

该电厂经研究果断决定,为了进一步DOI:10.16661/ki.1672-3791.2016.33.028国产600MW 亚临界汽轮机组通流增容技术探讨①宋超(大唐七台河发电有限责任公司 黑龙江七台河 154600)摘 要:该文通过对国产600MW亚临界汽轮机组普遍存在的缸效率偏低和热耗率偏高问题深入分析,通过实践探索同时借鉴其他同类型机组厂家改造经验,得出通过汽缸模块优化设计,全三元流设计后加载叶片的应用以及汽封间隙按设计值下限调整等措施,可以实现提高缸效率、降低热耗率和增加机组额定容量的目的。

关键词:热耗率 缸效率 通流改造 增容提效中图分类号:U491.5文献标识码:A文章编号:1672-3791(2016)11(c)-0028-03①作者简介:宋超(1974—),男,汉，黑龙江哈尔滨人，本科,工程师,主要从事汽轮机设备管理、故障诊断及状态维修的研究。

图1流畅设计优化图图2 叶栅流道的后部图3 高阶连续光滑样条曲线图科技资讯2016 NO.33SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION动力与电气工程29科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 降低机组热耗率,提高企业竞争实力,对该机组实施通流增容改造,从而实现机组运行各项指标达到全国同类型机组先进水平。

2 同类型机组通流增容改造调研2.1 同类型机组调研情况汽轮机厂生产600MW亚临界机组目前在役运行主要有75B、75C及75D三种机型汽轮机,由于运行期间普遍存在热耗率偏高问题,因此近两年开展通流改造机组比较多,部分典型改造机组调研基本情况如表1所示。

2.2 调研初步结论通过对同类型机组实施通流增容改造后几家电厂调研,该类型汽轮机实际运行热耗与设计值均存在一定偏差,但通过通流增容改造后,机组热耗率均能够实现大幅度下降,根据改造范围及改造项目的不同一般可下降200～300kJ/kW ·h不等,同时机组额定容量均实现30～35MW增加。

调研数据说明,国产600MW亚临界机组通过通流增容改造技术,能够实现降低机组运行热耗率和增加机组额定容量的目的,因此该电厂3号汽轮机实施通流增容改造是可行的也是必要的,能够实现节能降耗的预期目的。

3 通流增容改造技术探讨目前国产600MW亚临界机组通流增容改造主要有低压内缸改造、低压通流改造(包括内缸和动叶)和高中低压通流改造3种方案。

鉴于该电厂3号机组2010年曾开展揭缸提效工作,同时对高中低压汽封进行改造,当时收到较好的降热耗效果。

另外,综合改造范围及改造投资,该电厂决定采取低压通流部分改造,即对低压内缸和部分低压转子动叶综合升级改造的方案。

3.1 通流增容改造具体方案(1)改造两台低压缸原低压1、2号双层内缸为单层内缸结构,采用新型600MW超临界内缸模块;同时对低压内缸正、反向1～7级隔板改造,静叶采用全三元流技术设计新型弯扭叶片,提高效率。

(2)改造低压次末级和次次末级动叶片,采用新型515叶片;更换低压次次末级动叶片,采用新型288叶片,减少级内损失。

(3)改造低压连通管机构形式,连通管改进后采用90°直管热压弯头结构代替导流叶栅,减少流动损失,同时提高安全性。

(4)改造后对低压缸通流间隙进行调整,确定按照厂家设计值下限调整的方案。

3.2 改造方案的优点探讨(1)该改造设计过程中采用先进流场设计理念,采用具有当代先进水平的多级汽轮机全三元流气动热力设计体系,对每一排静、动叶片不同截面叶型的流动性能进行详细的三维计算分析与设计优化;对低压缸多级透平各级进行包含汽封的整体优化型全三元流流场计算与设计优化(如图1所示)。

(2)该项目设计过程中采用最新全三元流技术,采用了新叶型,静、动叶均采用新一代后加载反动式扭叶片,叶片的成型采用了CATIA软件对叶片进行三阶样条的平面光滑及三维造型。

各级动、静叶片的几何进气角能够满足气动设计的要求,端壁处二次流损失降低。

其突出特点如下。

①叶片表面最大气动负荷在叶栅流道的后部,减少二次流损失如图2所示。

②吸力面、压力面均由高阶连续光滑样条曲线构成,减少叶型损失(如图3所示)。

③叶片前缘小圆半径较小且具有更好的流线形状,在来流方向(攻角)大范围变化时,仍保持叶栅低损失特性。

④叶片尾缘小圆半径较小,减少尾缘损失。

⑤叶型最大厚度较大,增强了叶片刚性。

理论分析和实验验证均表明这一新叶型的效率大大提高,“后加载”叶型在来流方向由－30°～+30°的变化范围都可保持低损失,这就使得新设计的通流部分在负荷(即流量)变化范围很大时仍有较高的效率,这对机组参加调峰运行非常有利。

“后加载”叶型可提高效率2%。

(3)低压隔板全部采用新型弯扭叶片,经测算可提高缸效率约1.5%。

(4)连通管改进为90°直管热压弯头结构代替导流叶栅形式,据测算可降低中压排汽流动损失1.5%,同时消除了以往导叶栅脱落造成低压通流部件损坏的重大隐患,提高设备运行安全性。

4 机组改造后效果分析4.1 机组改造后经济效果分析该电厂3号汽轮机通流增容改造后,机组启动并网一次成功,各主要运行参数均优于修前运行值,运行两个月以后委托第三方开展性能考核试验,试验结果对比改造前同等工况下缸效率平均提高4.55%,热耗率平均降低174.18kJ/kW ·h,机组额定容量增表1 部分典型改造机组调研基本情况表2 改造前后汽缸效率和热耗率核算结果科技资讯2016 NO.33SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION动力与电气工程30科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2 成效分析2.1 系统无功电压控制水平明显提高该方案自实施以后,电压合格率得到了显著提高,AVC系统严格跟踪功率因数考核曲线,高峰时段保持在0.95以上,尽量少从220kV主网吸收无功,提高输电功率因数,有利降低主网线损和电压损耗;低谷时段保持在0.9～0.95之间,从主网多吸收部分无功,既有助于避免主网低谷时段出现高电压,又不使主网线损过大。

2014年9月为止,湘西电网10kV A类电压平均合格率100%;110kV电压平均合格率99.93%;220kV电压平均合格率100%。

2.2 提高了各专业技术水平各专业通过对电压合格率情况进行分析,既解决了实际问题,又加深了对电网运行情况的了解,在实际工作中积累了大量的工作经验,分析会制度为加强调度各相关专业沟通提供了平台,由调度人员对湘西地区天气预报、负荷数据及小水电上网、检修停电等因素进行分析,总结出典型的电网运行方式,为电网运行方式转变后无功电压调整提供了理论依据和技术措施。

2.3 减轻了运行人员负担由于湘西电网负荷曲线变化幅度大,为保证电压维持在合格范围内,自投入AVC系统策略优化后,调度员工作量大幅减少,人工投切日平均操作量控制在了6～10次之间,AVC系统将调控运行人员从相对简单繁琐的调压工作中以及众多变电站无功设备管理解脱出来,使之更有精力投入于调度操作、电网监视等重要工作,提高了工作效率。

3 结语该方案自实施以来,电压合格率显著提高,但AVC系统控制策略还存在改进空间。

AVC系统自动投切次数少,要保障电网电压质量,仍需人工干预,只有将AVC控制策略进一步优化,使AVC自动投切次数大幅提高,才能在保证电压合格率的情况下提高工作效率。

参考文献[1]刘志武.分散式风电场提高电压合格率的无功控制方法研究[D].沈阳工业大学,2015.[2]吴劲晖.供电电压监测综合管理系统的研究[D].华北电力大学,2012.[3]张晓峥.基于B/S和C/S的电压合格率监测系统研究[D].华北电力大学,2012.(上接27页)加30MW,实际运行热耗率已接近设计值。

改造前后汽缸效率和热耗率核算结果如表2所示。

试验数据表明,该电厂3号机组通过低压模块优化设计改造,连通管改造以及汽封间隙按照设计值下限调整等措施,达到了改造前的预期效果,实现了节能减排增容的目的。

根据上述核算数据,该机组改造后每年可节约资金1489.95万元,预计3年可收回改造成本,该项目的成功实施不仅具有较高的经济收益,而且节能减排效果显著。

4.2 机组改造后解决的主要问题(1)两台低压内缸结构改造,成功消除了运行中汽缸变形导致的结合面渗漏问题。

改造后同等工况下,低压5、6段抽汽温度分别下降25℃和32℃,已接近热平衡图设计值,消除了漏气损失和监视段超温问题。

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600MW汽轮机通流部分优化及改造5页

600MW汽轮机通流部分优化及改造5页

600MW汽轮机通流部分优化及改造1.概述南阳天益发电有限责任公司#3汽轮机为东方汽轮机厂制造的600MW超临界、单轴、一次中间再热、三缸四排汽、凝汽式汽轮机。

高、中压缸采用合缸结构，低压缸为对称分流式，机组型号为N600—24.2/566/566。

机组热力系统采用单元制方式，共有八段抽汽分别供给三台高压加热器、一台除氧器和四台低压加热器。

根据设备状态，计划2011年5月进行汽轮机大修工作。

2.存在问题2010年10月进行大修前热力试验，600MW工况试验修正后热耗率为7808.06kJ/kWh，比设计热耗率7512.00kJ/kWh高296.06kJ/kWh。

600MW 工况试验高压缸效率为81.90 %，比设计值86.20%低4.3个百分点。

高压缸效率偏低，降低了汽轮机本体的性能，对机组经济性也有较大的影响（经计算高压缸效率偏低导致热耗率升高约66.28kJ/kWh）。

中压缸效率为92.32%，比设计值92.52%低0.2个百分点。

3.原因分析结合本机组状态及同类型机组大修情况，高压缸效率低及热耗值高主要有以下因素影响：3.1 汽轮机通流部分积盐结垢严重，局部垢层厚度1mm左右，造成通流效率低。

3.2查机组安装记录及修前通流间隙测量，轴封、隔板汽封、叶顶汽封间隙均在中上限标准，部分间隙超出上限；中压第4、5、6级叶顶汽封碰磨严重现象。

3.3 600MW时高压内缸内外壁温差105℃，大修解体检查，扣高压内缸、冷紧1/3螺栓，内张口最大处3.25mm，汽缸变形造成中分面漏汽严重。

4.措施及改造范围4.1更换DAS汽封4.1.1DAS汽封结构DAS 汽封结构中，DAS 齿与转子之间的间隙B比常规齿与转子之间的间隙A 小约0.1—0.13mm，DAS 齿采用宽齿结构。

DAS汽封通过在各汽封弧段中用两个磨损保护汽封齿（DAS齿）替代两个常规汽封齿来减少汽封磨损。

4.1.2DAS汽封工作原理DAS安装在机组的静止部分及隔板等上面，在汽轮机启、停的过程中，由于过临界转速的影响，汽封齿有与转子产生摩擦的可能，因间隙B比间隙A小，所以DAS齿最先与转子接触产生碰摩，然后压缩汽封圈背部的弹簧，产生退让，不仅减轻了DAS齿的磨损，也保护了常规齿不与转子产生摩擦。

600MW超临界汽轮机通流部分改造

600MW超临界汽轮机通流部分改造

600MW超临界汽轮机通流部分改造发布时间：2021-04-19T15:01:10.487Z 来源：《当代电力文化》2020年32期作者：马鹏飞[导读] 汽轮机在合理的损失范围内，以稳定的转速和负荷进行调试。

马鹏飞伊犁新天煤化工有限责任公司新疆伊宁市 835000摘要：汽轮机在合理的损失范围内，以稳定的转速和负荷进行调试。

由于转子转速和汽缸转速的变化，膨胀有很大的差别，也就是说转速和汽缸转速有很大的差别。

当相对膨胀差超过规定值时，动、静部件的相对轴向间隙消失，动、静摩擦使装置振动增大，甚至导致严重事故。

因此，为了保证汽轮机系统的安全运行，有必要在汽轮机调试过程中对汽轮机的胀差进行准确监测，并进行适当的控制。

关键词：火电厂；600MW汽轮机；汽轮机胀差；分析措施前言超临界技术是世界上先进的、发展中的热能技术。

目前我国已通过大力推广火电厂结合600MW超临界机的使用。

600MW超临界机组的功能原理，从提高机器热效率的角度出发，对火电厂凝汽装置进行经济性分析和节能优化分析。

1 600MW超临界机组节能性改进分析随着我国节能减排政策的全面推进和能源系统对节能降耗工作的日益重视，高参数、大容量机组正逐步取代高污染的小机组。

目前，我国600MW、1000MW火电机组已基本建成未来我国供热生产最重要的发展方向。

热量产生的主要环节是热量的传递和转换能量。

用于火力发电的热效率每提高一个百分点，全国节约的能源成本都在几十亿左右，因此提高火力发电的热效率和效率是分析和改进的关键热力系统。

2汽轮机发展现状2.1国外发展现状世界上超临界技术的全球发展史是：第一阶段美国第一台超临界试验机正式投产；第二阶段由于对植物化学和技术材料发展的深入了解，早期超临界机组存在的问题已经解决，第三阶段将启动新一轮发展。

在保证机组高可用性和可靠性的基础上，选择了较高的压力和蒸汽温度。

2.2国内发展现状上海石洞口600MW机组是我国第一台超临界机组。

600MW超临界机组引风机增容改造分析

600MW超临界机组引风机增容改造分析

王 勇1，李鹏飞2(1.上海发电设备成套设计研究院有限责任公司，上海 200240；2.中电神头发电有限责任公司，山西 朔州 036018)600 MW超临界机组引风机增容改造分析0 概述某发电厂2×600 MW超临界燃煤机组于2010年开始建设，2013年投运。

根据国家和地方政府要求，该地的燃煤发电机组需在2017年底前完成改造，使烟气污染物排放标准满足粉尘不大于5 mg/Nm3，SO2不大于35 mg/Nm3，NOX不大于50 mg/Nm3，而该发电厂现有烟气排放处理设施无法满足以上排放要求。

为满足以上要求，改善本地区的大气环境，建设绿色环保型电厂，该发电厂决定于2015年首先对1号机组脱硫、脱硝及除尘等烟气处理装置进行升级改造。

脱硝系统、脱硫系统以及除尘系统提效改造后，在锅炉BMCR工况下烟气总阻力增加约1 700 Pa，查原有引风机设计参数，在锅炉BMCR工况下引风机全压为7 902 Pa，改造后风机全压需达到9 602 Pa，已超出原有引风机的TB点出力，因此需要对引风机及其相关设备和系统进行改造。

1 汽动联合引风机和汽轮机技术规范1.1 汽动联合引风机该电厂2×600 MW超临界燃煤机组每台炉配置2台静叶可调轴流式汽动引风机。

2台引风机并联运行或单独运行。

对每台引风机而言，在40 %—50 % THA负荷以下定速运行，利用入口导叶调节；当负荷超过40 %—50 % THA时，将前导叶调节至0，利用转速进行调节。

引风机主要设计性能参数如表1所示。

表1 风机主要设计性能参数序号项目名称TB数据BMCR数据1入口流量，m3/s630.78532.132入口系统阻力，Pa 6 927 6 2083系统计算总阻力，Pa9 482.97 902.54入口烟气温度，℃128.9116.95露点温度，℃94.8594.856入口烟气密度，kg/m30.777 50.777 57入口粉尘含量，mg/Nm3≤50≤508全压效率，%80.485.29轴功率，kW7 213 4 81810风机温升，℃14.711.611风机转速，r/min9959951.2 引风机驱动用小汽轮机引风机驱动用小汽轮机是由东方电气集团东方汽轮机有限公司制造的。

亚临界600mw汽轮机材料国产化研究

亚临界600mw汽轮机材料国产化研究


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国产化的目标
降低材料采购成本
收稿日期：’"", . "2 . 2% 作者简介：李文华 0 %/3! — 1 ，男，正高级工程师，在东方汽轮机厂材料研究中心从事汽轮机用新材料、新工艺研究开发，材料标准编制及系统 化，材料理化检验及失效分析。
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东方电气评论
第 #B 卷
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国产化研究的内容
本项目研究的内容包含三大部分，根据国产化
目标编制了： "#$ 《 亚 临 界 %&& ’( 汽 轮 机 材 料 国 产 化 规 则》； ")$ 《 *%&&+ 主要零件材料清单》； " ! $ 根据国内供应商的生产条件、技术水平、传 统工艺、国内的理化检验方法、零件的性能要求， 结合东汽厂汽轮机生产经验并在不降低 “ 日立规 范”要求的主要性能的基础上，重新编制了系列 《 材料采购规范》。 !" # 《 亚临界 $%% &’ 汽轮机材料国产化规则》 在本项目的开始阶段，集中了本厂材料工程技 术人员多次进行研讨。通过集思广益，最终归纳出 亚临界 %&& ’( 汽轮机材料国产化总的思路。在此 思路的指引下，通过查阅大量的国内外材料采购标 准，编制成 《 亚临界 %&& ’( 汽轮机材料国产化规 则》。 本 《 国产化规则》包括 “ 总则”和 “ 细则”两 部 分 ， 涉 及 众 多 的 日 立 公 司 材 料 和 美 国 ,-.’ 材 料，包括碳钢、低合金钢、合金钢、耐热合金钢、 耐热不锈钢及高温合金、有色金属、焊接材料、非 金属和涂装防锈材料等。 《 国产化规则》的总则规定： " # $ 除用量极少、国内采购成本高的材料外所有 其它材料一律采用国家标准、我国行业标准和东汽 厂制订颁发的企业标准。 " ) $ 图样上不再标注日立标准和日本工业标准材 料牌号及日立规范号。一律采用国家标准、我国行 业标准及企业标准。 《 国产化规则》的细则主要规定： " # $ 有国家标准对应的日立材料，包括日本工业 标准和 ,-.’ 材料，国产化后采用相应的国家标准 或行业标准材料。 " ) $ 没有国家标准对应的日立材料，根据日立材 料等的化学成分按国家标准的命名方法命名，并起 草专门的企业材料标准供采购、生产和检验。 " ! $ 国产化图样上的材料标注方法一律按东汽厂 现行的 《 金属材料手册》的规定进行。 " / $ 材料国产化后，相应的进厂验收方法，半成 品与成品的检验、试验方法也应随之国产化和厂 化，杜绝日立材料、日立检验标准、试验方法等在 国产化图样上出现。但已纳入工厂日常检验、试验 的国外标准如 ,-.’ 标准除外。