尹海生張希光
（太倉港協鑫發電****，江蘇省太倉市 215433）
摘要：本文對國產引進型300mw汽輪機裝置本體及熱力系統改造進行了詳細闡述，改造後效果明顯，不僅煤耗率較修前大大降低，機組的出力能力也得到了顯著提公升。
關鍵詞：節能優化改造
1 概況：
太倉港協鑫發電****目前安裝6臺機組（2×135mw+4×300mw），**機容量1470mw。在 2008-2009兩年之間，公司投入巨資對6臺汽輪機本體及熱力系統進行了全面優化公升級改造，效果十分顯著，不僅煤耗大大降低，機組出力能力也明顯提公升。下面以最後一台改造的5號汽輪機為例進行說明，5號汽輪機為上海汽輪機廠生產的n300-16.
67/538/538型亞臨界、雙缸雙排汽、純凝式機組，於2023年投入執行，2023年10月，利用大修機會對汽輪機裝置及系統進行改造。
2 目前存在的主要問題
1）機組出力不足。
2）汽輪機缸效率偏低，根據熱力試驗結果，高壓缸比設計值偏低約6%，中壓缸偏低約3%。
3）調節級效率低，調節級做功份額約佔高壓缸功率的18%左右，而經測試其實際效率只有54%，遠低於設計值67%，嚴重影響高壓缸效率和機組出力。
4）低壓缸變形，由於低壓缸特殊的焊接結構導致其容易發生變形，機組執行過程中，會有部分低壓缸進口高溫蒸汽漏入5、6段抽氣口，引起5、6段抽汽溫度偏高，影響低壓缸效率。
5）中、低壓聯通管壓損偏大，目前中低壓聯通管壓損在2.56%，遠高於設計值。
6）疏水系統不盡完善，設計龐大且複雜，既增加了內漏風險，又使系統可靠性降低，有些疏水閥門完全可以取消或者合併，部分管路的走向不合理，增加了管阻，導致疏水不暢。
7） 部分熱力系統設計不合理，工質的有效能沒有得到合理的利用。
3 汽輪機本體優化改造方案
3.1 更換新型汽封，減小汽封間隙
本機組原始安裝的均是傳統梳齒式汽封，這種汽封的特點是結構簡單，使用方便。缺點是洩露較大，易磨損。通過前幾次大修發現，該種汽封經過乙個大修週期後均磨損嚴重，更換新型汽封後，缸效明顯提高。
本次改造擬將梳齒式汽封更換為蜂窩汽封和刷式汽封。
3.1.1 蜂窩式汽封特點
蜂窩式汽封根據蜂窩狀阻汽原理設計，蜂窩帶由厚度為0.05-0.1mm的海斯特鎳基耐高溫合金（hastelloy-x）薄板加工成正六角形孔狀結構，蒸汽通過在蜂窩中形成渦流，產生阻尼效果，以減少洩露。
該種汽封的優點是密封效果較好，且耐高溫、質地較軟，與轉子碰磨時傷害較輕。
3.1.2 刷式汽封特點
刷式汽封的密封原理是蒸汽在刷絲束中產生紊流，形成流體自密封效應，從而達到優越的密封效果。該汽封的優點是密封效果好，可以做到零間隙，其洩漏量是迷宮式汽封的10%-20%。缺點是加工工藝要求高，第一次啟機時容易引起振動。
3.1.3 汽封調整方案
1）高壓缸固定式阻汽片重新鑲嵌。
2）中壓缸以及軸端汽封更換為蜂窩汽封。
3）低壓缸和平衡活塞更換為刷式汽封。
4）所有新汽封安裝間隙比原標準下限小0-0.20mm。
3.2 更換新型噴嘴
由於目前調節級效率太低，為提高調節級效率和做工能力，改善高真空和低負荷工況下機組的經濟效能，本次改造決定更換新型噴嘴：
1）噴嘴組的材質由原來的1cr12mo-5改為1cr12w1mov，以提高材質機械效能和使用壽命。
2）原設計高壓噴嘴組的節徑（1064.95mm）、流通名義面積(198.54cm2)、噴嘴出汽邊高度（23.
55mm）；新噴嘴組的裝配結構型式及尺寸照配原機組，由於不更換調節級動葉片，所以噴嘴節圓直徑以實測調節級動葉的結構尺寸進行調整，以保證動靜葉的最佳蓋度，新設計噴嘴組的名義面積為195 cm2。
3）對高壓缸噴嘴組的汽封結構型式進行改進，增加葉頂汽封齒數，由原來的1道改為3道，同時減小徑向間隙，由設計值1.5mm減小至1.2mm。
3.3 高壓持環背部阻汽片改進
高壓持環背部阻汽片與高壓外缸處間隙原始設計為20mm，嚴重偏大，由於下半持環距高排口較近，對夾層汽流的阻力較小，這樣就會導致漏過高進平衡活塞的蒸汽直接通過下半持環漏入高排而不經過上半持環，這樣就會導致上、下缸溫差增大。
為解決高壓缸上、下缸溫差大，並防止螺栓斷裂或鬆弛和汽封磨損，提高高壓缸通流效率，將高壓持環背部阻汽片重新安裝，縮小間隙，如圖1所示。
圖1：高壓持環阻汽片
在6號機改造中，該間隙做到了5mm，經過論證，還可以進一步縮小，本次5號機改造我們將該間隙做到了3mm，並且上、下兩半均安裝此阻汽片（原設計只有下半才有）。這樣，夾層汽流就會均勻的通過高壓持環（此間隙不可過小，否則會導致推力瓦溫度公升高）。
3.4 低壓內缸螺栓及密封面改進
5、6段抽汽溫度高於設計值，主要原因是1號內缸及持環的中分面螺栓均採用冷緊螺栓，其外伸端較長，工作溫度較高(為中排溫度340℃)，致使螺栓緊力不足，而且該內缸的特殊結構使其容易發生變形。
本次檢修將低壓1號內缸及1、2號持環原螺栓冷緊改為熱緊，且加粗和縮短。1、2號持環共六條螺栓改為熱緊，並增加中分面密封鍵，如圖2所示，以防止蒸汽通過中分面漏至5、6抽導致其溫度公升高。
圖2：低壓內缸加裝密封鍵
3.5 更換中、低壓聯通管
原聯通管設計不合理，阻力較大，為了減小中、低壓排汽聯通管流動阻力，降低中壓缸排汽壓力，充分利用中壓缸效率高而且低負荷變化不大的特性，提高中壓缸做功能力，將其更換為阻力較小的新型聯通管。
4 熱力系統優化改造方案
4.1 主、再熱蒸汽系統
4.1.1 主蒸汽系統
取消主蒸汽管道三通前疏水門和其門前手動隔離門，取消主蒸汽管道三通後左側支管路疏水門和其門前手動隔離門，擴容器側加裝堵頭。以上兩疏水管路合併後再與右側支管路疏水管合併，即三路並為一路。
4.1.2 再熱蒸汽系統
同主蒸汽系統一樣，取消再熱蒸汽管低旁前疏水門及門前手動隔離門，取消再熱蒸汽管右側中主門前疏水門及門前手動隔離門，擴容器側加裝堵頭。將兩管路與左側中主門疏水管合併。
4.1.3 高旁減溫水系統
由於高旁減溫水壓力太高，4臺300mw機組的高旁減溫水門均有不同程度內漏，減溫水閥閥芯經常被嚴重沖刷而報廢。本次改造在高旁減溫水調整門後加裝手動球閥乙隻，以徹底消除內漏，並取消電動門前後管道放空氣門。
4.1.4 高排逆止門疏水
將高排逆止門門前疏水門取消，將其與門後疏水管路合併，在合併後的總管路上加裝自動疏水器。
4.1.5 高壓門桿漏汽
由於高壓門桿漏汽是未經做功的主蒸汽，其焓值較高，接入冷再管道其實是不合理的，本次改造將其接入熱再管道，使其進入中壓缸做功，以充分利用其熱值。
4.2 抽汽系統
4.2.1 優化疏水、放氣系統
取消各段抽汽電動門與逆止門之間、逆止門與逆止門之間的疏水, 取消各段抽汽管道放空氣門,取消高排通風閥管路及閥門。
4.2.2 取消小機進汽逆止門
四抽至小機進汽管路上安裝了逆止門，是因為小機原設計了一路主蒸汽汽源，由於其引數較高，為防止主蒸汽倒入四抽管道，所以安裝了逆止門。現主蒸汽至小機汽源早已取消，該逆止門也就失去了作用，為減少節流損失，將其取消。
4.3 軸封系統
4.3.1 精簡汽源
原軸封供汽系統設計複雜，分3路供汽：主蒸汽、冷再熱蒸汽、輔汽。但機組投產幾年來，從未投用過主蒸汽和冷再熱蒸汽的汽源，卻因供汽調整門的長期內漏而影響機組的經濟性，由於公司的機組較多，各輔汽系統均已實現互備，且引數完全滿足需要，因此將主蒸汽和冷再熱蒸汽汽源全部取消，這樣即精簡了系統，減少了內漏，又使汽封調節變得簡單。
4.3.2 軸封溢流
原軸封溢流為兩路，均接入凝汽器。由於軸封溢流溫度較高，直接排入凝汽器並不經濟。本次改造將軸封溢流至凝汽器二路分開，電動門一路去凝汽器，氣動門一路至八段抽汽，目的是利用溢流蒸汽的熱能來加熱凝結水。
4.3.3 軸封管路疏水
鋪設兩路dn50的疏水集管。以軸封母管減溫器為界，之前所有疏水直接入一路疏水集管，之後所有疏水接入另一路疏水集管。兩路疏水集管就近接入溢流至凝汽器的管道，目的是簡化冗餘的疏水閥門，減少內漏。
4.3.4 其它附件
取消軸封供汽及送汽支管濾網，同時取消放水管路；取消低壓缸排汙門；取消高、中壓缸軸封母管孔板。
4.4 給幫浦密封水系統
原密封水**系統設計為多級水封，後經改造為浮球控制的**水箱，但效果仍然不好，不但可靠性較低，且經常發生溢流。本次將密封水**裝置改為單級水封，其優點是投資少（不超過5000元），系統簡單，可靠性高。如圖3所示：
圖3：單級水封
4.5 7號低加至8號低加疏水管路優化
由於7、8號低加疏水的壓差較小，原管路出口較高，會造成疏水不暢。重新鋪設的管道與原疏水調整門前管徑一致，取消氣動門前後手動門，氣動門布置靠近八號低加疏水口，如圖4、圖5所示。
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