关于沙角C电厂#2汽轮机通流部分改造的研究探讨

黄玉

（广东省粤电集团有限公司沙角C电厂，广东东莞，523936）

1 改造机组概况

汽轮机通流部分改造的主要目的是提高机组经济性和安全性，实现节能降耗。广东省粤电集团有限公司沙角C电厂3台汽轮机为GEC ALSTHOM TURBINE GENERATORS LIMITED（简称GA公司）生产的亚临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮发电机组，投产发电至今已运行19年时间。目前国内亚临界300MW、600MW汽轮机热耗率的先进水平约7850 kJ/(kW.h)（背压6kPa），1号、2号、3号汽轮机大修后性能试验分别于2015年3月、2014年3月和2013年3月进行，根据3台汽轮机大修后的热力性能试验结果，即广东省粤电集团有限公司沙角C电厂3台汽轮机的经济性与目前机组的先进水平相差约3.5%-4.0%。鉴于3台汽轮机组经济性较差，广东省粤电集团有限公司沙角C电厂拟对3台汽轮机进行通流部分节能改造，以期解决其经济性与安全性的问题。

2 改造原则

(1)在保证现有锅炉、发电机不变的前提下，通过对汽轮机高中低压缸通流部分进行改造，达到提高汽轮机热效率、降低热耗率、提升设备运行寿命的目的，汽轮机铭牌出力660MW。在不影响改造效果的前提下，尽可能利用原有设备（减少改造工作量）。

(2)改造时，高中低压外缸壳体不变，内缸的原支撑方式基本不变。各管道接口位置不变，转子跨度、轴系、汽轮机高压转子与主油泵短轴接口和位置、汽轮机与发电机连接方式和位置、现有的汽轮机基础等不变。改造后对基础负荷应无负面影响。汽轮机各轴承座、进汽阀门不变。额定转速、旋转方向不变。机组启动方式不变（原设计是高压缸启动，没有高、低压旁路系统）。

(3)改造后的汽轮机设备利用率高，维护成本低。叶片设计成熟，制造和装配精确，使叶片在允许的周波变化范围内不致产生共振。改造不使用试验性的设备和技术。

(4)基于电厂汽轮机高排及冷再管道没有阀门，汽轮机在停运后的冷却过程，汽轮机高压缸排汽口上下温差会逐渐加大，最大可达90℃，改造后汽轮机应考虑电厂现场情况，保证汽轮机的安全性。

3 改造后应达到的主要技术指标和性能

3.1 相关定义

3.1.1 铭牌功率考核工况（TRL工况）

铭牌功率（额定功率）是指能够在下列条件下，保证在寿命期内任何时间，发电机出线端能安全、连续输出的功率。此工况为出力保证值的考核工况，即TRL工况。

3.1.2 热耗率验收工况（THA）

3.1.2.1 第一验收工况---100% THA工况条件

(1)机组功率为660MW。乙方应设计精准，使机组在额定参数、三阀点状态下功率尽量为660MW。试验在3VWO工况下进行，试验结果则不做阀位修正。如试验时背压低于额定值（6.07kPa(a)），通过调整使之达到额定值。(2)额定主蒸汽参数（17.5MPa，538℃），再热蒸汽温度（540℃）,额定背压（6.07kPa(a)）及所规定的汽水品质。(3)补给水率为0%，凝结水过冷度为0℃。(4)主汽阀组压损不超过4.0%，中压联合汽门压损不超过2.5%。如果阀组压损不超过限定值时，试验结果不做阀组压损修正。(5)设计再热压损7.5%，中低压缸连通管压损1%，给水泵焓升为26.9kJ/kg。(6)全部回热系统正常运行，不带厂用辅助蒸汽，各加热器端差与抽汽管道压损见表1。(7)在额定电压、额定频率、额定功率因数0.9(滞后)、额定氢压、发电机冷却器冷却水温不超过38℃时，发电机效率98.92%，机械损失2796kW。(8)主蒸汽流量需为1893.3t/h，最终给水温度为271.1℃。

3.1.2.2 第二验收工况：75%THA工况为热耗率保证值的第二验收工况

(1)在规定的主蒸汽温度（538℃）、再热蒸汽温度（540℃）、背压为6.07kPa(a)。(2)再热压损 7.5%，中低压缸连通管压损1%，给水泵焓升为19.8kJ/kg。(3)试验结果不做主汽压力修正。(4) 其余条件同第一验收工况的（3）、（4）、（6）、（7）项。在上述条件下机组可安全连续运行，输出的功率为THA工况功率的75%，此工况称为75%THA工况。

3.1.2.3 第三验收工况：50%THA工况为热耗率保证值的第三验收工况

(1)在规定的主蒸汽温度（538℃）、再热蒸汽温度（528℃）、背压为6.07kPa(a)。(2)再热压损7.5%，中低压缸连通管压损1%，给水泵焓升为14.7kJ/kg。(3)试验结果不做主汽压力的修正。(4) 其余条件同第一验收工况的（3）、（4）、（6）、（7）项。在上述条件下机组可安全连续运行，输出的功率为THA工况功率的50%，此工况称为50%THA工况。

3.1.3 汽机加权保证热耗率Q

应根据本工程负荷模式按三个负荷点的热耗率进行加权平均，该加权热耗率作为本工程性能考核指标。计算方法如下。

负荷 加权系数 保证热耗率100%THA 1/4 Q100%75% THA 1/2 Q75%50% THA 1/4 Q50%

汽机加权保证热耗率Q = Q100%×(1/4)+ Q75%×(1/2)+Q50%×(1/4)，加权热耗率值为7842.9kJ/kWh。

3.2 性能保证值

（1）汽轮机改造后性能保证值：①汽轮机组热耗率：机组100%THA工况热耗率保证值不高于7628.2 kJ/kWh;加权热耗率保证值不高于7842.9kJ/kWh；②汽轮机高中低压缸效率（3VWO工况）；高压缸效率＞88.10%（包含高压阀组损失）；中压缸效率＞93.28%(包含中压联合汽门阀门损失)。（2）带负荷运行：额定转速、临界转速下的轴振，各方向的瓦振应满足汽轮机设计规范的要求。并要求汽轮机在额定转速时，汽轮机各轴承振动在垂直、水平上双振幅振动值不大于0.034mm，在任何轴颈上所测得的两个方向的双振幅相对振动值不大于0.076mm。各转子及轴系在通过临界转速时轴振不大于0.150mm，轴瓦振动不大于0.068mm。改造后汽轮机轴系不应导致发电机轴承振动超标。（3）汽轮机在任何工况下运行，汽轮机转子轴向推力大小基本保持不变，方向保持不变；推力瓦的金属温度正常值不超过90℃，各径向轴承金属温度正常运行时最高不超过105℃。（4）机组在正常运行时，距设备外壳1米，距汽轮机运转层上1.2米高处的假想平面处测得的最大噪声不大于85dB(A)。

4 结束语

进行汽轮机高、中、低压缸通流部分整体技术改造，包括高压缸、中压缸和两个对称双流低压缸，各缸都加了1级，提高了蒸汽做功过程，提高了效率；不改变原来机组的基础及轴承。以达到降低机组热耗率和提升机组安全性的目的。改造后汽轮机主要部件的运行寿命将大大延长，大气污染物排放也大幅降低。由此可见，机组经过改造后提高了安全可靠性，也减少了运行维修成本，具有显著的经济效益和环保效益。

参考文献

[1]DL/T 5437-2009，火力发电建设工程启动试运及验收规程[S].

[2]DL/T 5190.3-2012,电力建设施工技术规范 第3部分:汽轮发电机组[S].