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300MW汽轮机设备改造及性能优化的研究 作者：赵长存1，李??宁1，王??建1，白如雪2?? 发布日期：2004-3-29??(阅426次) ? 所属频道: ? 火力发电 ? ?关键词: ?技术改造 ?性能优化 ?300MW汽轮机 摘? 要：介绍了300MW汽轮机组的设备特点和存在的问 题，着重提出了设备改造和性能优化措施，同时介绍了国外较为先进的联合循环改造方法， 提供了相应的技术参数和要点。?关键词：300MW汽轮机；技术改造；性能优化；联合循环  河北省南部电网共有6台哈尔滨汽轮机厂引进美国西屋公司技术生产的汽轮机组，型号 为N300- 16.7/538/538，属亚临界、一次中间再热、单轴、双缸、双排汽、高中压合缸、低压双分流 、 反动式凝汽汽轮机，于20世纪90年代陆续投产发电。但由于机组的设计、制造、安装、运行 等诸多因素的影响，在机组经济运行方面一直存在着许多问题，如机组轴系振动大、汽封泄 漏大、凝汽器真空低、热力系统复杂、阀门内漏严重等。自投产以来，厂方利用大小修机会 进行了大量的消缺和技改工作，才保证了机组的安全运行。 ??? 但是随着电力体制的改革，电力市场逐渐引入了“厂网分离，竞价上网”的竞争机制，因此 确保设备可靠性、降低机组热耗、提高发电效率是每座电厂的当务之急。另外，随着环保意 识的不断增强，降低CO2、SO2排放量，减少污染也是迫在眉睫的任务。下面就汽轮机设 备改造和系统优化加以分析介绍。 1? 汽轮机设备改造 ??? 对于300MW汽轮机而言，本体改造是非常重要的。引进型300MW汽轮机高中压采用合缸、反 向布置的双层缸结构,这样可以最大限度地降低轴向推力。高温高压蒸汽由汽缸中部进入,汽 缸热应力较小。为了实现内外缸之间的蒸汽流动以及对通流部分的高温段进行冷却，采用了 高压反向进汽加平衡活塞结构。新蒸汽经过6个喷嘴组 后进入冲动式调节级，做完功的蒸汽大部分会转向180°流入第一个高压反动级，一部分 蒸汽 经过高压平衡活塞的间隙进入高压内外缸夹层中间，冷却高中压转子及内外缸壁，之后蒸汽 的一部分进入与内外缸夹层相通的高压排汽室，另一部分经冷却蒸汽管流入中压平衡活塞的 中间腔室，再流过中压转子高温段表面进入中压缸第一级动叶前，与再热蒸汽汇合继续做功 ； 进入高压平衡活塞的蒸汽还有一小部分直接经中压平衡活塞进入中压转子第一级动叶前与再 热蒸汽汇合参与做功。??? 但是在实际运行中蒸汽的流动却有与上述设计不相符之处。大修时 发现平衡活塞处颜色暗红，中压第一级颜色发蓝，由此可知，转子受到了急剧冷却，究其原 因， 是高压排汽缸的低温蒸汽经过冷却蒸汽管进入了高中压平衡活塞等处。由于高中压平衡活塞 处于主蒸汽和再热蒸汽进口高温区，转子受到急剧冷却后会严重损耗转子的使用寿命，造成 平衡活塞汽封体变形、发生碰磨，使汽封间隙远大于设计值，导致高中压缸效率明显低于设 计值。据此在300 MW汽轮机改造时去除了蒸汽冷却管。??? 此外，中压缸本体疏水设计不合理。设计疏水 直接引入高压 疏水扩容器，在机组热态启机时 ，高压疏扩中的低温蒸汽会返入中压缸内，造成上下缸温 差大。另外，中压缸排汽区疏水与中压外缸疏水不在最低位置。根据系统设计，由于四段抽 汽与中压缸排汽区疏水口在同一圆 周上，且位于中压缸的最低位置，因此缸内积水可直接进入四段抽汽口；中压外缸疏水与三 段抽汽口位置接近，并位于同一水平面，此处疏水可通过三段抽汽口经电动门前疏水气动门 进入凝汽器，因此在改造时可去除中压缸本体疏水，改由抽汽管道电动门前疏水管道疏水。 2? 优化汽轮机性能 ??? 经长年运行，汽轮机设备老化，性能也不断下降，下降程度每年约为1%～2%。其原因主要 为：汽轮机设备老化；凝汽器真空下降。 2.1 汽轮机设备老化 ??? 汽轮机设备老化主要表现为汽轮机汽封、间隙增大，内部泄漏大。为了减少汽轮机内部蒸汽 泄漏，动静叶上采用了大量的汽封片。保持汽封间隙并有计划地更 新汽封片对于维护汽轮机的性能是非常重要的，尤其是对于动叶顶端采用单片叶顶汽封的情 况，间隙的增加对性能有很大的负面影响。通过采用新型多级叶顶汽封可以有效降低漏汽损 失，恢复并提高设备性能，新型多级叶顶汽封如图1所示。 ??? 由于在以往的围带结构中，叶片上无法采用多级叶顶汽封结构，叶顶漏汽损失很 大，对此叶片采用自带冠型整体围带，同时将围带外缘进行凹凸化处理，并配以多级迷宫式 汽封，可显著降低叶顶漏汽损失，从而提高级效率。有关试验表明，与以往结构相比，新型 叶顶汽封结构可提高级效率约1%。新型叶片不仅提高了效率，而且其围带与叶片一体化结构 也降低了叶片的激振应力，消除了拱形围带结构的应力集中部位，提高了叶片的可靠性；而 且