某超临界660MW汽轮机组改造

李文强

摘 要：通过采用新型高中压整体内缸、多级小焓降叶型、装配式喷嘴组及隔板、新型专利汽封配合“小间隙启动方式”、新型360°蜗壳进汽式铸造低压内缸以及新型联通管等措施对机组进行全面通流改造。机组改造后效率得到了显著提高，同时降低煤耗，节约电厂运行成本。

关键词：改造；整体内缸；小焓降叶型；专利汽封；小间隙启动；蜗壳；效率；煤耗

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.190

1 前言

某660MW汽轮机为超临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机。机组型号CLN660-24.2/566/566。该类型机组投运至今已10年有余，其叶片型线、通流结构设计、气动设计等技术均较目前最先进的汽轮机技术具有较大差距，这使得机组运行效率较目前先进机组相比较低，必须采用最先进的汽轮机设计制造技术才能够将此问题从根本上解决。

2 改造拟采用的先进技术

（1）新型高中压整体内缸。采用新型高中压内缸结构，取消原机组中的高压内缸、喷嘴室、高压隔板套、中压隔热罩等結构，从根本上消除内缸与喷嘴室、内缸与隔板套、内缸与隔热罩的接配内漏现象，提高通流运行效率。

（2）多级小焓降叶型。采用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分析与优化；对每一排静、动叶栅内部的流动进行全三元流分析与优化；对多级透平各级静、动叶片排的相互匹配进行准三维与全三元流流场计算与设计优化（包含汽封）；叶型设计充分可考虑变负荷工况运行条件，使叶型在低负荷下运行经济性下降较小。与100%负荷工况相比，60%负荷工况下各排叶片前缘不可避免地产生了较大的负攻角，但由于新叶型具有良好的攻角适应性，负攻角的存在并没有对级效率产生很大的影响，级效率仅仅下降了0.3%。

（3）装配式喷嘴组及隔板。改造时采用铣制装配式喷嘴组，提高加工精度，方便拆装，提高检修效率高。改造时静叶采用动叶片设计理念，除低压末级和次末级隔板外，其余均采用装配式静叶，预扭安装。预扭装配式隔板是参照动叶片的设计理念和装配方式来加工装配静叶片，保证制造精度，节约加工周期。无焊接部分，避免了由于热处理带来的叶片变形，从而更好保证叶片通流精度，提高机组效率。围带与围带、叶根与叶根之间有接触紧力，能够保持相互连接的稳定性，能够确保机组的安全性。一旦叶片损坏可以更换指定的叶片，使现场安装拆卸更为方便快捷，保证机组能更快投入运行，提高机组的运行小时数。

（4）新型专利汽封配合“小间隙启动方式”。本次改造围绕着提高通流效率和减少漏汽损失做了大量的优化工作。1）通过先进的设计手段和温度场分析软件，充分考虑动静叶变形、转动部件离心力变形和热变形、油膜厚度导致的转子偏置、轴承座的热膨胀、支撑键的热膨胀、高压外缸猫爪的热膨胀等因素，完善汽封径向间隙设计及核算，使汽封冷态间隙设置更加符合热态运行实际。2）采用新型专利汽封配合“小间隙启动方式”减少漏汽损失。“小间隙启动方式”允许进一步减小汽封的径向间隙。哈汽公司研究的新型专利汽封可以在汽轮机启动过程中允许汽封同转子摩擦，而不至于引起汽轮机过大的振动，同时不会磨损转子表面。3）为了更准确的通过半实缸调整出全实缸间隙，汽封调整中引入汽缸全实缸挠度测量和半实缸挠度测量，通过全实缸和半实缸的挠度值变化设置机组汽封间隙的半实缸状态修正系数Z=Y-X。并且通过修正后的间隙值加工汽封齿，从而保证汽封间隙满足设计值要求，从而提高机组的运行经济性和安全性。

（5）新型360°蜗壳进汽式低压内缸。原机组低压设有单层内缸、优化型焊接大隔板套，进汽导流环等结构，汽缸进汽通道支撑件较多，影响流动效率，机组运行数据显示5、6、7回热抽汽温度偏高，揭缸检修也能明显发现低压内缸存在变形和漏汽现象。

针对本次改造设计出气动性能优异、刚性、密封性较好的新型360°蜗壳进汽式铸造内缸和低压第一级横置导叶，降低了低压进汽损失，提高了通流效率。由于铸铁的特性决定了铸造内缸，刚性好，变形小。通过厂内加载试验及现场挠度测量，充分验证了铸铁内缸的刚度。

（6）新型联通管。改造后联通管水平与垂直的管段采用90°热压弯头连接，解决了原结构导流叶栅易脱落的问题。同时联通管可靠性提高，避免了流体内产生湍流、振动、噪声等问题，压损较原结构也降低1%。

3 结论

通过以上措施，对本机组高、中和低压通流进行改造，改造后机组THA工况下保证热耗为7600kJ/kW.h。机组THA工况下高压缸保证效率不小于88%，中压缸保证效率不小于93 %，低压缸保证效率不小于89%。

通过上述数据显示，改造后机组热耗明显降低，缸效率明显提高。改造后机组每发一度电，可以节省煤炭约7.26克，能够为电厂带来良好的经济和社会效益，满足了用户节能、减排、提效的需求。