提高汽轮机效率的施工策略

【摘要】出于对经济和环保的考虑，现电厂必须具备最高的工程效率，因此汽轮机效率的提高就显得尤为重要。本文分析了汽轮机效率下降的原因，探讨了提高效率的关键措施。

【关键词】汽轮机；效率；提高

中图分类号： TM311 文献标识码： A

一、前言

影响汽轮机的效率因素很多，包括汽轮机本身的结构、各部配合间隙、相关系统及参数的匹配问题、运行时的控制手段、运行人员的操作水平、汽缸最终的保温效果等。在安装过程中只有汽缸的效率与汽轮机安装有直接关系。

二、汽轮机运行中效率下降的主要原因

蒸汽轮机在设计制造安装工作完成之后, 在运行过程中效率会逐渐下降, 其主要原因是:

1. 通流部分表面形状的改变:

( 1) 通流部分表面积垢;

( 2) 汽流、水滴及化学物质对叶片和汽道表面的腐蚀和侵蚀;

( 3) 异物对叶片的损坏;

2. 主汽参数未达到额定值;

3. 热力系统未按设计要求投入正常运行;

4. 热力系统泄漏;

5. 汽轮机真空未达到设计值;

6. 由于汽封齿尖磨损, 致使汽封间隙增大, 造成通过端部轴封、隔板汽封、叶顶汽封的蒸汽泄漏量增大。国外有关专家通过研究发现, 通常汽封损失增大值是汽轮机总损失的80%, 可见, 汽封磨损是导致汽轮机运行中效率下降的一个主要原因。

三、设备及零部件的检查

1、加强对隔板与汽缸间的配合检查

轴向间隙测量及调整要准确(通常在0.10-0.40 mm)，承力面接触要密实，隔板及隔板套无变形，出汽侧的接触面应用0.03 塞尺检查不入；隔板上、下间平面配合检查，在自由状态下应用0.05 塞尺检查不入。

2、加强对汽封块与隔板套或隔板槽的配合检查

目前各施工现场对此项工作的检查很不到位， 认为只要汽封块能顺利装入即可， 根本不考虑汽封块与相应槽密封面的配合情况，机组在投运后，由于此面不严密， 造成漏汽现象， 上一级的蒸汽没有全部利用，就排入下一级，这样会降低效率，所以必须做好对此项工作的检查落实工作。

3、加强对汽封块端部相互间的配合检查

在汽封径向间隙测量调整合格后， 对其汽封块的径向膨胀间隙进行全面的测量工作，逐级对比调整，使其间隙控制在0.2-0.5 mm。若间隙过小， 汽封块受热膨胀后， 增大了汽封环整圈的间隙， 这样汽封漏汽就增大，降低了汽机效率。

4、加强对汽封齿的完整性的检查，做到不能有倒伏及缺损现象。

5、加强对汽封块的支撑弹簧的检查

支撑弹簧力量不够，或者调整不到位，将会影响汽封块与之相配合的转子间的间隙，或者弹簧材质不符合设计要求，在汽轮机高温工作后，弹簧力减弱或者失去，自然汽封间隙就增大，蒸汽做功的效能就降低，所以必须对此项工作加以重视。

四、可调汽封的可靠性

可调汽封的基本结构与传统汽封是相似的, 对机组的安全运行不会产生不良影响。其性能稳定的关键是弹簧材料在工作温度下长期工作的稳定性。据美国布莱登公司介绍, 由于采用了耐高温合金钢弹簧, 迄今尚未发现过弹簧失效的情况。到目前为止, 在美、英、加、荷等国已有25MW- 600MW 的机组计300 台以上采用了可调式汽封, 其中60 台以上已在运行数年后作了汽轮机开缸检查, 效果都是肯定的。国内自1995 年9 月以来先后有10 多台机组的汽封完成了改造, 对改造效果也是肯定的。焦作电厂反映, 该厂4 号和3 号200MW 机组分别于1996 年7 月和12 月大修中, 改为可调式汽封后, 机组一次启动升速并网成功。

五、可调式汽封改造的经济性

1. 可调汽封改造是在汽轮机大修中实施的

即使作出汽轮机性能测定, 由于汽轮机大修中可能对汽道部件进行修正和处理,机组对中的差异, 要将这些因素的影响和汽封改造的效果准确地分离也是困难的。不同机组在改造之前原有汽封的磨损程度不同,而这也直接关系到汽封改造的效果。从大量机组改造的综合统计资料来看, 可调汽封改造的典型结果大致是机组热效率和功率各提高1%-2%。河南首阳山电厂1 号、2 号机高中压缸汽封改为可调汽封后, 高压缸热效率可提高3. 8% , 中压缸热效率可提高1. 7%,机组出力可多发6. 4MW。浙江台州电厂125MW 汽轮机改用可调汽封后, 热耗下降了45kcal/ ( kW.h) , 每度电可节标煤6. 3g。东方汽轮机厂制造的三排汽200MW 汽轮机改用可调式汽封后, 按保守计算, 改造后功率可增加4 000 kW, 机组热耗可降低20kcal/ ( kW.h) , 每度电可节煤3g , 设机组年有效利用小时为6 000h, 标煤价为250 元/ t,不同功率机组年节煤效益列于表1。 若以汽封改造前额定功率供汽条件下,多发功率1% 计, 设年有效利用小时为6 000h, 售电价取0. 20元/ ( kW.h) , 年增售电收入也列于表1 中。

2. 缩短了汽封间隙的调整时间

以200MW 汽轮机组大修为例, 与不可调汽封块相比, 可缩短大修工期3 天, 多发电1 400万kW.h, 收益达280 万元。

3. 采用可调汽封后, 端部轴封漏汽明显减少

江苏新海电厂1 台200MW 汽轮机未改可调汽封前, 主油箱每天放水50kg, 改成可调汽封后, 主油箱每天放水2kg。由于油中带水减少, 大大提高了机组运行的可靠性和稳定性。

4. 提高了调速系统的稳定性, 为实现机组定压运行创造条件

200MW 汽轮机定压运行后, 每年可节约标煤1 590t, 每吨标煤按250 元/ t 计算, 收益为40 万元。

5. 大大减少氢冷发电机密封油的含量,从而降低了氢气的湿度, 对保证大型氢冷发电机的运行有重要作用。

六、通流部分间隙的调整

为了保证高效率， 输入的蒸汽应当尽可能地冲击叶片而不应绕过叶片或从转子端部漏出， 因此动叶与汽缸之间以及静叶与转子之间的径向间隙应尽可能小(图1)。这些径向间隙的公差非常小，必须仔细测量、调整及安装。轴封封住转子两端使蒸汽腔室与外界隔离， 同样它也封住汽轮机内部不同压力的蒸汽腔室。轴封的径向间隙也一样非常小，必须仔细测量、调整及安装(图2)。

在现场调整时，首先要测量汽封块与转子的配合间隙，然后确定其修刮量，以保证调整间隙的准确性；目前施工期间的汽封间隙调整中，修刮主要是用锉刀和修汽封齿专用工具进行， 在以后工作中所有修刮汽封间隙应尽量采用机加工进行， 使其修刮均匀，汽封间隙整圈误差小，且整体圆周间隙均匀；在修刮时， 每1 弧段应至少取3 个测量点，测量其汽封齿各点的高度，修刮后再进行测量，这样不但能保证汽封间隙的准确性， 也保证了转子与汽封齿各部间隙均等；从安装角度出发， 汽封间隙值取上限设计值，或者说汽封间隙大些，有利于机组的首次启动。但从电厂运行的效益来说，汽封间隙应稍微小一些，尽可能让100%的蒸汽做功。为此，在调整汽封间隙时，既要保证动静之间不产生摩擦， 又要考虑电厂的经济性，所以在调整汽封间隙时，高温区的汽封间隙应取设计值的中下限，但不能低于下限。低温区的汽封间隙可适当减小一些， 但不能低于设计值低限0.05mm，也就是说以低限为宜；测量间隙时的状态。测量汽封间隙时，顶部及底部间隙必须在全实缸状态下进行，且中分面至少紧固1/3 的螺栓为宜；测量方法的要求。左右侧间隙使用通流间隙测量尺辅以塞尺或量块进行测量， 中下部及中上部均采用压橡皮泥及压铅丝的方法进行测量。若采用贴橡皮膏法进行测量工作，应采取分块、分段且将汽封块固定死的方法进行其测量工作， 橡皮膏应贴下、中、上3 个数据的厚度， 以便准确确定其实际间隙值。

六、测量方法的改进

半缸状态时进行上下汽封间隙调整。由于是初步汽封间隙， 不可能达到全实缸状态， 所以分次进行。在半缸状态下调整后，在实缸下进行最终的测量工作； 全实缸状态下进行测量记录工作。此状态能够反映出汽轮机最终运行情况； 测量及调整工作应反复进行。由于测量工作存在一定的误差，为了使误差降到最小，只有通过多次测量，取2 次测量相同或相近值，才能反映出真实的结果。

结论

近几年来汽轮机效率的明显提高，是由于采用了大容量超级计算机和相应的计算机程序来研究流动过程才取得的的结果，许多研究领域不仅反映了发电企业在提高效率后的进步，而且也体现了汽轮机制造商在自觉地对环保承担义务。

【参考文献】

[1] 林兴侠. 采用可调式液封是提高汽轮机效率的有效途径. 汽轮机技术, 1998, 40 (4)

[2] Now iA , Haller B R. 提高汽轮机的效率. 国际电力, 2000(3) : 10～ 14