50MW汽輪發(fā)電機(jī)組增容改造
介紹50 MW汽輪發(fā)電機(jī)組的增容改造的實(shí)施方案及運(yùn)行情況。通過(guò)改造，機(jī)組的發(fā)電出力增加了10 MW，同時(shí)降低了汽耗、減少煤耗，大大提高機(jī)組的安全性與經(jīng)濟(jì)性。
關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；增容改造；經(jīng)濟(jì)性
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與用戶對(duì)抽汽機(jī)組要求的提高，早期50 MW抽汽機(jī)組在經(jīng)濟(jì)性、自動(dòng)化程度、電熱負(fù)荷調(diào)整的靈活性等方面已不能適應(yīng)部分用戶的要求。為了提高機(jī)組的效率、出力及降低機(jī)組的發(fā)電煤耗，北京全三維動(dòng)力有限公司與哈爾濱汽輪機(jī)廠聯(lián)合對(duì)某電廠的50 M W機(jī)組汽輪機(jī)通流部分進(jìn)行了改造，使機(jī)組在原額定參數(shù)、額定蒸汽流量下提高了出力，改后機(jī)組增容為60 MW，且通過(guò)實(shí)驗(yàn)可證實(shí)機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性均得到了相應(yīng)的提高。
1設(shè)備技術(shù)規(guī)范
某電廠5號(hào)機(jī)為上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的C50-90/13-1型高壓、單缸、沖動(dòng)、抽汽冷凝汽式汽輪發(fā) 電機(jī)組，發(fā)電機(jī)型號(hào)為QFS-60-2型。額定主汽溫度535 ℃，額定主汽壓力8.83 MPa，額定蒸 汽量310 t/h，機(jī)組共有六段抽汽，第一、三、四、五、六段抽汽為不調(diào)整抽汽，其中第四段抽汽已堵死，第二段抽汽為調(diào)整抽汽。機(jī)組共18級(jí)葉輪，第一級(jí)為速度級(jí)，第八級(jí)為中壓?jiǎn)瘟屑?jí)，其它15級(jí)為壓力級(jí)。回?zé)嵯到y(tǒng)為2個(gè)高壓加熱器、3個(gè)低壓加熱器、1個(gè)除氧器。
2機(jī)組存在問(wèn)題及改造方案
2.1機(jī)組存在問(wèn)題
該機(jī)組的額定負(fù)荷為50 MW，1981年9月投產(chǎn)，設(shè)計(jì)最大電負(fù)荷為60 MW，最大熱負(fù)荷為230 t /h 。該廠熱負(fù)荷一直在最大負(fù)荷工況下運(yùn)行，而電負(fù)荷卻只能在額定電負(fù)荷50 MW工況下運(yùn)行。其原因是低壓缸部分葉片存在設(shè)計(jì)強(qiáng)度不足的問(wèn)題，為避免斷葉片問(wèn)題出現(xiàn)，只能降低低壓缸出力，允許帶額定負(fù)荷50 MW。因此，增容改造的重點(diǎn)是對(duì)末四級(jí)葉片改型更換。北京全三維動(dòng)力有限公司與哈爾濱汽輪機(jī)廠對(duì)該電廠5號(hào)機(jī)組認(rèn)真分析和充分論證測(cè)算后，決定改造機(jī)組的通流部分，以提高機(jī)組的安全可靠性及經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也解決低壓缸通流部分葉片強(qiáng)度不足的問(wèn)題。
2.2改造目標(biāo)、方案及主要技術(shù)措施
2.2.1改造目標(biāo)
(1) 提高機(jī)組效率：低壓缸通流部分（末四級(jí)）改造可降低熱耗約75 kJ/kW·h，若再改造 其余通流部分的隔板靜葉可降低熱耗約250 kJ/kW·h。
(2) 增加機(jī)組出力：機(jī)組設(shè)計(jì)工況、純凝汽工況的出力均為60 MW，可長(zhǎng)期連續(xù)安全運(yùn)行。
(3) 提高機(jī)組自動(dòng)化水平。
(4) 解決包括低壓缸葉片強(qiáng)度、推力瓦溫度、前汽封漏汽等技術(shù)問(wèn)題。
(5) 改造在正常的大修周期內(nèi)完成。
2.2.2改造方案
本次改造采用舊轉(zhuǎn)子，舊聯(lián)軸器，通流其余部分全部采用新設(shè)計(jì)及制造的零部件，改造內(nèi)容包括：噴嘴組、全部動(dòng)葉、全部隔板、隔板汽封、汽封環(huán)、徑向推力聯(lián)合軸承、第3級(jí)隔板套。
?。?）調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴組葉柵，采用子午面收縮靜葉柵。新設(shè)計(jì)的噴嘴組采用靜葉根部與噴嘴內(nèi) 環(huán)整體銑制，葉頂和外環(huán)焊接結(jié)構(gòu)，確保葉片與頂部子午面型線的加工制造精度。
?。?）調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉片由于噴嘴葉柵采用了子午面收縮型線，相應(yīng)調(diào)整動(dòng)葉片安裝角；同時(shí)光順動(dòng)葉型線，使型線曲率更加光滑，減少型線損失；動(dòng)葉頂部采用自帶冠圍帶，并用燕尾形成連接；徑向汽封齒由三道增至四道。
（3）壓力級(jí)隔板葉柵分別采用分流葉柵、彎扭靜葉柵、“后加載”龜頭等截面和變截面靜葉柵等先進(jìn)技術(shù)，降低葉柵流動(dòng)損失。
?。?）壓力級(jí)隔板均采用焊接隔板。
（5）動(dòng)葉型線優(yōu)化，采用高效葉型，減少葉型損失。動(dòng)葉頂部全部采用自帶冠圍帶，低壓部分采用內(nèi)斜外平結(jié)構(gòu)，通流子午面光順。
?。?）為提高葉片的強(qiáng)度，取消全部拉筋。
?。?）各級(jí)動(dòng)葉片靜強(qiáng)度及動(dòng)強(qiáng)度Ab值均有較大提高，能適應(yīng)抽汽量從0～230t/h變工況的需要。
?。?）末級(jí)、次末級(jí)根部高反動(dòng)度設(shè)計(jì)以及末級(jí)靜葉根部子午面設(shè)計(jì)。末級(jí)葉片進(jìn)汽側(cè)鑲焊 司太立合金，次末級(jí)動(dòng)葉進(jìn)汽側(cè)電火花強(qiáng)化。
3改造后機(jī)組的主要技術(shù)指標(biāo)和性能
3.1汽輪機(jī)級(jí)數(shù)
1個(gè)單列調(diào)節(jié)級(jí)+7級(jí)壓力級(jí)+1個(gè)旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)級(jí)+8級(jí)壓力級(jí)。
3.2性能保證值
?。?）汽輪機(jī)額定工況（出力60 MW,抽汽量160 t/h）下汽輪機(jī)熱耗6 537kJ/kW·h，缸效率82%。
（2）汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)工況下熱耗6 222 kJ/kW·h，缸效率82%。
?。?）純凝汽60 MW工況熱耗9 695 kJ/kW·h，缸效率82%。
?。?）最大抽汽量可達(dá)230 t/h。
?。?）帶負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)：
軸振最大值（峰-峰值）≤80μm
各方向瓦振最大值（峰-峰值）≤25μm
臨界轉(zhuǎn)速下：
軸振最大值（峰-峰值）≤140μm
各方向瓦振最大值（峰-峰值）≤75μm
4機(jī)組改造前后的效益比較
由表1可見(jiàn)，改造后在50 MW負(fù)荷下熱耗率降低了409 kJ/kW·h，如果該機(jī)組年運(yùn)行8 000 h，按熱耗率每降低1 kJ/kW·h年可節(jié)標(biāo)煤16 t計(jì)，全年節(jié)煤6 546.4 t；按該廠完成的標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)235.87元計(jì)，年可節(jié)約人民幣154.4萬(wàn)元。改造后機(jī)組在60 MW工況下運(yùn)行與改前50 MW工況相比，熱耗降低了801.5 kJ/kW·h，由此可見(jiàn)，機(jī)組在60 MW工況下運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)。
5結(jié)論
此次改造，由于采用了更符合蒸汽流動(dòng)流型設(shè)計(jì)的葉片，使機(jī)組的葉片效率得以提高，同時(shí)因取消了葉片拉筋，也使葉片的強(qiáng)度得以改善，機(jī)組改造后基本上消除了事故隱患，使機(jī)組可用率提高，修理費(fèi)用大為降低。故安全性與經(jīng)濟(jì)性均不同程度地得以改善。機(jī)組改造后，運(yùn)行工況更趨合理，電負(fù)荷調(diào)整靈活性、適應(yīng)性增強(qiáng)，可保證60 MW負(fù)荷安全連續(xù)進(jìn)行。故建議為充分發(fā)揮機(jī)組的效益，改造后的機(jī)組盡量保證在60 MW工況下運(yùn)行。
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