汽轮机低压缸进汽区优化改造

杨建荣 赵乐 王宝珠

【摘要】针对河北石家庄某电厂2×300MW汽轮机，低压缸效率低于设计值，进行针对性分析，制定出一号机组A级检修设备改造方案，项目实施后收到了良好效果。

【关键词】汽轮机；低压缸；设备改造；节能

汽轮机作为电厂的主要工具，其效率的高低对电厂的节能降耗以及其经济指标有着重要的影响。低压缸的进口级段通流效率偏低是导致机组试验热耗率偏高于设计值的主要原因。在此本文主要针对石家庄某电厂一号300MW汽轮机低压缸效率偏低的问题，着重从低压缸进汽流动场以及其气流收到阻力方面进行了分析、探讨。

1、设备状况

石家庄某电厂一号汽轮机组，是东方汽轮机生产的型号为CC330/238- 16.7/1.0/0.5 /537/537亚临界中间再热双可调抽汽供热式汽轮机组。高、中压部分为分缸结構，具有独立的高压缸和中压缸，低压缸为双流、双排结构。低压缸采用焊接三层缸结构，轴承座在低压外缸上。低压内缸进汽室设计为装配式结构，整个环形的进汽腔室与内缸其它部分隔开，并且可以沿轴向径向自由膨胀，低压进汽口设计为钢板焊接结构，可以减轻进汽口的重量，同时避免了铸件可能存在的缺陷。低压缸为中部进汽，汽流对称向两侧流动。

2、对该机组低压缸缸效情况分析如下

2.1 运行参数分析：

2.1.1 低压缸各段抽汽参数分析：对该机组运行中六、七、八段抽汽温度、压力对比分析，均与东方汽轮机厂提供的设计值基本相符。说明低压缸级间及内缸结合面无明显漏汽现象。

2.1.2 低压缸轴封漏汽的影响：

2012年10月21日定期进行一号机组真空严密性试验，试验结果为313 Pa/min，为不合格。试验时#1机轴封压力一直维持投产以来的30KPa，规程规定轴封母管压力维持25KPa--35KPa之间，试验时轴封母管压力符合规程规定。考虑到轴封间隙偏大，提高轴封母管压力至上限35KPa，再次进行真空严密性试验，试验结果为140Pa/min，达到良好。继续升高轴封压力做试验，真空严密性维持不变，试验说明轴封间隙略有偏大，或者存在一定磨损。目前通过提高轴封压力能够弥补。需要利用机组检修机会解体检查，必要时更换。

2.1.3 低压缸排汽参数分析：

从低压缸参数分析发现低压缸排汽略有偏流现象，两侧排汽存在不均衡现象。

2.2 设备结构方面：

机组安装时发现，低压缸进汽蒸汽室没有设计分向导流板（如图1），蒸汽进入蒸汽室后直接撞击在进汽室隔板上，靠压力自然分流，造成分流不均。同时造成蒸汽流动过程中，扰动增加，流动性能下降，能耗升高。一号汽轮机性能试验计算出低压缸效率为86.683%，低于东方汽轮机厂提供的热力平衡图（保证热耗7890KJ/kwh）THA工况下的低压缸效率90.03%，偏低3.347%，严重影响汽轮机整体效率，造成供电煤耗上升，机组效率下降。

3、优化方案

通过分析得出结论，如果在低压缸进汽口加装导流板，使进汽口拐角处形成平滑流道减小撞击阻力，改善该区域的流场。通过优化结构，使得低压缸进汽道气动性能得到改善，压力损失下降，提高了低压缸第一级的效率，达到了节能降耗的目的，机组经济效益也得到很大的提高。根据东汽提供的数据，蒸汽流经此处会产生0.02MPa左右的压降。加装导流板进行优化后，机组热耗可降低25kj/kw.h，因此有必要增设导流板，优化低压缸进汽口流场。

其他优化项目有低压缸中分面改造、低压进汽隔板增加密封、通流汽封齿形式的改进将迷宫梳齿式汽封改为蜂窝式汽封，通过设备改造充分提高低压缸缸效。

4、项目实施方案

如下图所示，加工低压缸进汽分向导流板，材质为：15CrMoA，直径1700mm，导流板制作完成后，采取螺丝紧固加焊接的方式，安装到低压缸进汽蒸汽室中间部位，从而达到减小蒸汽扰动，降低蒸汽流动损失的目的。导流板安装过程中，焊接存在一定风险，应严格按照相应的焊接工艺进行，确保焊接质量，导流板安装牢固，防止脱落。

一号机组于2013年9月4日23时27分解列转为A级检修，按照进度对汽轮机本体揭缸检查、检修，对相关设备进行改造。低压缸解体后发现，第一级喷嘴左右两侧进汽倒圆角裝反，造成该区域产生蒸汽窝流，节流损失增大，严重影响机组能耗。按照图纸要求进行了重新安装，同时按照技术要求对低压缸进汽导流板进行了安装。（如图2、3）

本项改造完成后，预计热耗下降约25kJ/（kw.h），预计供电煤耗降低约=HRfh/[ηgl×ηgd×7×4.18×（1-δ）]

=25/[92.4%×99%×7×4.18×（1-5.67%）]

=1g/kw.h

其中：HRfh - 汽机热耗率变化率，

ηgl - 锅炉效率设计值，

ηgd - 管道效率取，

δ -厂用电率。

按等效年利用小时数5500h，年节约标煤约300000×5500×1=1650吨，标煤价格按700元/吨计算，年直接效益为110万元左右。

5、结语

石家庄某热电有限公司一号机组，低压缸进汽区优化改造方案实施后收到了良好的效果，机组启动后性能试验结果低压缸效为87.826%，比改造前提高1.143%。改造过程中也发现了低压缸第一级喷嘴左右两侧进汽倒圆角裝反问题，虽然未对机组安全运行造成威胁，但是机组经济性受到较大影响，纠正后节流损失明显减小；建议同类型机组利用机组检修机会，认真检查并消除影响机组经济性的因素，提高机组效率。

参考文献：

[1]汪玉林编.汽轮机设备检修实用技术[M].化学工业出版社，ISBN：9787122132550.2012-06-01.

[2]王德坚 等著，王德坚等编.汽轮机设备检修[M].中国电力出版社，ISBN：9787512327757.2012-07-01.