浅谈CCLN660-25-600-600超超临界机组汽机内效率综合治理.docx

          浅谈CCLN660-25/600/600超超临界机组汽机内效率综合治理                    摘 要：本文介绍江苏大唐国际吕四港发电有限责任公司2012年度对哈尔滨汽机厂制造的CCLN660-25/600/600超超临界机组汽轮机本体存在的问题、治理方法以及取得的成果，以供同行参考关键词：汽机内缸效率；大轴弯曲校直；间隙调整1. 引言 汽轮机（本体）的效率则是指高压缸、中压缸、低压缸（加一个再热器）的效率，即内缸效率因此减少汽缸内级间漏汽损失，降低蒸汽流动阻力，提高蒸汽在汽缸内做功能力，无疑是检修机组汽轮机提效的最根本理论依据江苏大唐国际吕四港发电有限公司一期工程4*660MW超超临界凝汽式汽轮机为哈尔滨汽机厂引进日本三菱技术，其主要部件基本全部国产化1号机组于2010年3月通过168试运并投入商业运行，2012年11月开始对该机组进行A级检修，本次检修主要是通过消除机组本体缺陷，改变原设计通流间隙，从而达到提高汽机缸效，达到节能降耗的目的1. 运行中主要问题1.1. 缸效低、热耗大1.1.1 2010年6月华北电力科学研究院的完成THA工况下的试验报告结果如表1：表11号机组标准试验结果偏差高压缸效率88.86%82.77%-6.09%中压缸效率94.31%92.30%-2.01%汽轮机热耗率7352.7 kJ/(kW·h)7554.066 kJ/(kW·h)201.366 kJ/(kW·h)1.1.2 2012年11月7日机组A级检修前江苏方天电力技术有限公司受江苏大唐国际吕四港发电有限责任公司委托，对其#1机进行修前性能试验，THA工况下试验结果如表2：表21号机组标准试验结果偏差高压缸效率88.86%83.00%-5.86%中压缸效率94.31%93.75%-0.56%汽轮机热耗率7352.7 kJ/(kW·h)7741.44 kJ/(kW·h)388.74 kJ/(kW·h)说明：从表1与表2数据对比，2012年高中压缸效率比机组投运时高，但变化不大，形成原因主要是2011年5月1号机组进行B修时对高中压转子进行了动平衡，消除了#1、#2瓦振动大的因素，汽缸通流进性了调整，另一方面不同单位做试验的结果有一定的差异也属于正常，同时根据江苏方天测量过桥汽封处漏汽量较大，其报告结论是：中压缸缸效是虚高。

从热耗量大幅度增加可分析出，高中压缸效率应当实属在下降1.2 偏心超标、振动超标，影响机组正常启停机1号机组偏心异常2011年B修停机过临界转速1406prm时，#1瓦轴振动最大值1X:446μm，#2瓦轴振最大值2X:298μm，严重超出跳机保护值250μm，影响机组正常启停1.3 调节级超压，抽汽超温高排温度超设计值约12℃，调节级均超压约1.5Mpa，#1机一抽、二抽较设计值分别高19.1℃、12℃，五抽、六抽、七抽较设计值分别高约21.5℃、45℃、38.1℃通过以上现象说明级间漏汽量大，一方面径向间隙偏大，另一方面隔板及内缸中分面有间隙存在漏汽现象1. 检修中发现的主要问题2.1 转子弯曲严重根据汽机检修规程，主轴弯曲度应不大于0.03mm1号机组2011年5月B级检修揭缸，测量高中压转子过桥汽封处弯曲值为0.115mm，返回制造厂时由于转子彻底冷却，测得弯曲度数据最大为0.055mm（即测点5），在制造厂进行了局部车削，并重新高速动平衡导致大轴弯曲的主要原因可归纳为以下几个方面：1）动静部分摩擦使转子局部过热  2）停机后在汽缸温度较高时，由于某种原因使冷水进入汽缸，引起高温状态的转子下侧接触到冷水，局部骤然冷却，出现很大的上下温差而产生热变形，造成大轴弯曲。

3）转子的原材料存在过大的内应力，在较高的工作温度下经过一段时间的运转后，内应力逐渐得到释放，从而使转子产生弯曲变形2.2 隔板、汽缸变形较大检修期间发现隔板、内缸均有不同程度变形，特别是高压内缸内张口严重，冷紧1/3中分面螺栓，测得内张口最大间隙2.76mm无法消除2.3 喷嘴焊缝吹损2011年5月1号机组B修揭缸发现高压喷嘴室内部焊缝吹损严重，返厂后铣掉缺陷部位并重新焊接由于焊缝间隙太大，又受到喷嘴结构不规则限制，焊接后喷嘴不但变形严重，而且内部焊缝成形粗糙，喷嘴重新加工后喷嘴节圆尺寸发生变化，直径缩小5mm2.4 过桥汽封碟形弹簧失效过桥汽封碟形弹簧片部分断裂，大部分失去弹性1. 大轴弯曲治理3.1 大轴弯曲对径向通流间隙的影响为有效的减少蒸汽泄漏量，保证其密封性能，通常隔板径向间隙、叶顶径向间隙较小本机组高中压隔板与叶顶汽封间隙最小设计值为0.35mm~0.45mm理论上转子与隔板汽封在运行时为四周均匀，按照设计施工不会发生碰磨，但是由于汽封齿本身不会是完全规则，以及安装时存在的偏差，必然四周间隙有或多或少偏差，特别是在机组启动和停机时，由于受到金属膨胀和轴系振动影响，动静部分容易发生碰磨。

如果转子发生了永久性弯曲，不平衡离心力加大，变相也减少了动静部件的安全距离，恶性循环结果是，汽封齿磨损加剧，动静部分摩擦使转子局部过热，加剧转子弯曲，既影响机组运行安全，也增加了蒸汽泄漏，导致汽缸效率降低，热耗增加因此要提高缸效，首先得治理转子大轴弯曲3.2 直轴方式选择汽轮机转子大轴热弯曲是火电厂汽轮机运行中所遇到的一个重要问题，多年来时有发生大轴热弯曲事故严重影响了机组寿命和安全运行大轴弯曲后通常要进行校直，而目前采用较多的校直方法是松弛蠕变直轴法我国早期采用的直轴方法还有有捻打法和局部加热法这些方法对于校直中小型机组的碳钢转子曾收到过一定的效果, 但对于校直高参数大容量机组的合金转子则不适用用松弛蠕变直轴法直轴，所加的力较小，在轴内产生的应力（不包括残余应力）小于该材料在该温度下的短时屈服极限，因而短期内不会产生变形，一般是加压几小时或十几小时才达到变形的目的此后，随着加热加压时间的增加，轴会产生变形而被校直此种直轴方法的优点是残余应力很小目前国内用松弛蠕变直轴法直轴具有很大的经验性，凭借专业技术人员以往的经验来确定加温长度、升温速率和加载的持续时间，往往要经过几次加温加载方可实现直轴。

这样，直轴花费的时间长，人力、物力也会有浪费通过对松弛蠕变直轴法直轴的工艺的了解，此方法主要是针对大轴弯曲非常严重，对专业人员经验要求非常高鉴于吕四港电厂660MW机组的高中压缸转子大轴非事故导致弯曲，转子冷却后的最大弯曲为0.055mm的现状，通过哈尔滨汽轮机设计院对转子强度计算，此转子在直径缩小0.15mm内能满足安全运行要求3.3 机械加工直轴工艺3.3.1 转子清理：为保证测量的准确性，高中压转子放到车床上，转动转子，用砂皮打磨测点位置，消除凹凸不平的结垢和围带上存在的毛刺3.3.2 弯曲度测量：为了测量准确性，必须找到弯曲最大纵截面首先应当将表针指在弯曲最大位置过桥汽封处，连续盘动1周，记录盘动1周百分表的最大读数和最小读数再次缓慢盘动转子，当百份表读数到达最大位置和最小位置时做好记号以百分表读数最小位置为起点，按照螺栓孔编号逆向等分等分完毕后，开始测量转子从前到后各点跳动值，根据跳动值计算转子弯曲度3.3.3 转子加工：沿着纵截面，以横截面最低点为O点将各横截面归圆（包括叶片围带和转子大轴表面）重新加工后，测得转子弯曲度为0.015mm<0.03mm3.3.4 高中压转子动平衡：由于转子加工后产生新的质量不平衡，故必须取掉转子上所有旧平衡块，然后重新做动平衡，并配制安装新的平衡块，直至合格。

1. 汽封间隙的调整4.1 汽封径向间隙标准制定从表1-1可知：新机组刚投产时缸效与热耗均为达到设计标准，因此根据哈汽改造经验，将汽封径向间隙基准值最小下调0.05mm,最大小调0.20mm,绝大部分基准值小调0.10mm检修实施时只允许向设计下限调整，上限为基准值对于低压缸原设计上下间隙在冷态时要求一致，运行时考虑凝汽器自重+运行水的重量+真空作用在汽缸上的下坠力可以平衡金属受热膨胀对汽缸的上顶力，而实际运行时汽缸下坠大，上顶小为弥补下坠量，根据改造经验，制造厂提出低压缸通流调整完毕后，将低压内缸整体上抬0.20mm这样有利于动静喷嘴对正，提高蒸汽做功效率1. 其它防止蒸汽流措施鉴于汽缸解体后测得内缸隔板中分面均存在内张口现象，隔板已不平整，轴向密封面也有间隙，故将内缸及所有隔板返至制造厂，将其水平中分面重新加工平整，并将隔板径向筋槽密封面加工平整，保证结合面0.05mm塞尺不入，防止漏汽；轴向密封面的加工或导致通流轴向间隙变化，即影响高低齿的对正，也影响汽轮机磁场中心根据经验，轴向加工量应该控制在0.30mm以内隔板过大的变形不适合直接加工，否则可能会影响机组安全运行更换新喷嘴，检查进汽口、抽汽口密封圈，发现喷嘴密封圈与套管径向间隙为0.20mm>设计值0.03~0.07mm,中压进汽密封圈与套管间隙2mm>设计值0.25~0.35mm,现场进行更换；#3抽汽口密封圈密封面与非密封面装反，现场进行纠正。

对动静叶片进行喷丸清洗除垢，减少蒸汽阻力1. 通流改造后效果6.1 2013年3月12日江苏电科院对1号机组检修后进行了THA工况下性能试验，结果如表3：表31号机组设计值2010.6投产时2012.11检修前2013. 3检修后高压缸效率%88.8682.7783.0086.00中压缸效率%94.3192.3093.7594.02汽轮机热耗率 kJ/(kW·h)7352.7 7554.07 7741.44 7554 调节级压力 MPa18.89518.9118.90818.043从以上数据可知：通过检修对通流进行改造后，把机组存在的故有问题进行了处理，机组缸效、热耗虽然未能达到设计标准值，但基本恢复到新机组状态.修前与修后对比降低热耗185KJ/(kW·h)，整个机组节约煤耗约8g/(kW·h)1. 结语汽机内缸效率的提高仅仅是汽轮机发电机组效率的提高的一部分，通过消除已有缺陷，减少蒸汽漏损失，降低蒸汽流动阻力，提高蒸汽的做功能力，既有利于提高内缸效，降低热耗，也有利于消除调节级超压、抽排汽超温，改善机组运行环境，延长机组使用寿命对于非事故的大轴弯曲，在变形量不太大的情况下，采用机械车削的方法直轴省时、省力、可行。

通流间隙在设计数据上适当缩小调整，不会对机组安全产生影响，有利于提高内缸效率降低热耗参考文献[1]旷仲和.汽轮机参数变动对相对内效率影响的解析算法[J].热力透平,2016,45(03):224-227+236.[2]金建国,商建波,刘欢,曹丽华.汽轮机相对内效率测量及计算方法研究[J].东北电力大学学报,2012,32(06):72-76.4/4  -全文完-。