王新　王學(xué)博

摘要：本文主要介紹N1008.38/535型高溫、高壓、雙缸、沖動、凝汽式汽輪機，在保持現(xiàn)有鍋爐參數(shù)及現(xiàn)有高壓通流部分不變的前提下，通過對100MW汽輪機高背壓循環(huán)水供熱改造，將原來從冷卻塔排入自然界的熱量回收利用，在冬季供熱工況中增加供熱面積，同時保證低壓缸高效率運行，機組安裝投運后，該機組各項指標(biāo)達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，運行情況及各項技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定，運行期間的煤耗顯著降低，達(dá)到了提高汽輪機組經(jīng)濟效益的目的，同時對同類型機組的低壓缸高背壓供熱改造提供借鑒的意義。

關(guān)鍵詞：低壓缸；通流改造；高背壓；循環(huán)水供熱

1 低壓缸高背壓供熱改造要求及影響分析

1.1 原機組的基本結(jié)構(gòu)

原機組為兩個汽缸的分缸式結(jié)構(gòu)，包括一個高壓缸和一個雙排汽的低壓缸。整機共25級，其中低壓缸為對置分流的雙排汽低壓缸，低壓轉(zhuǎn)子為套裝轉(zhuǎn)子有2×5壓力級，低壓末級采用4叉葉根的665mm葉片，額定背壓為4.9KPa。

1.2 低壓缸高背壓循環(huán)水供熱改造要求

機組改造要求在保持現(xiàn)有鍋爐參數(shù)及現(xiàn)有高壓通流部分不變的前提下，通過對低壓缸通流改造，實現(xiàn)高背壓循環(huán)水供熱的目的。改造后，凝汽器高背壓工況下熱網(wǎng)循環(huán)水回水溫度為50℃，額定背壓43.6KPa，凝汽器的出水溫度為72～75℃，低壓缸殼體不變，低壓缸的原支撐方式不變，汽輪機各軸承座不變。

1.3 低壓缸高背壓循環(huán)水供熱改造對機組的影響

低壓缸高背壓循環(huán)水供熱改造后，對機組運行主要有以下影響：

1）背壓升高對端部汽封封汽效果影響；

2）汽輪機高背壓供熱工況，低壓末級處于過熱與飽和交變區(qū)，應(yīng)保證排汽溫度不超溫；

3）在循環(huán)水回水溫度低時末級葉片的強度。

2 低壓缸高背壓供熱改造方案

采用雙背壓雙轉(zhuǎn)子互換方案，可以保證機組在采暖期和非采暖期運行都具有良好的經(jīng)濟性，即：采暖供熱期間使用動靜葉片相對減少的新高背壓轉(zhuǎn)子及相應(yīng)的隔板，通過新設(shè)計的轉(zhuǎn)子和隔板，達(dá)到要求額定背壓43.6KPa；非采暖期使用原低背壓轉(zhuǎn)子及相應(yīng)的隔板。低壓缸供熱改造采用上述方案，新低壓轉(zhuǎn)子對輪和原機組的高中壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機轉(zhuǎn)子連接使用液壓螺栓，這樣解決了轉(zhuǎn)子對輪連接的問題。

3 低壓缸高背壓供熱雙轉(zhuǎn)子互換的特點

3.1 采用雙背壓雙轉(zhuǎn)子互換結(jié)構(gòu)

為了增大機組供熱能力，提高機組供熱運行經(jīng)濟性，對低壓缸實施雙轉(zhuǎn)子互換低真空高背壓供熱改造。

新設(shè)計的低壓轉(zhuǎn)子級數(shù)由原來純凝低壓轉(zhuǎn)子的2×5級減少至2×3級，調(diào)整了葉片幾何尺寸，滿足機組額定背壓43.6kPa、最大背壓48KPa的運行要求。

主要改造的內(nèi)容：低壓整鍛轉(zhuǎn)子；全部2×3級隔板包括隔板汽封、圍帶汽封；2×3級動葉片； 進(jìn)汽分流環(huán)1套，排汽導(dǎo)流環(huán)2套；前、后軸端汽封體及汽封圈；導(dǎo)流環(huán)噴水裝置。

3.2 低壓通流改造采用的技術(shù)措施

1）對低壓通流部分進(jìn)行全面優(yōu)化設(shè)計。①將現(xiàn)在高背壓供熱工況下的新的13級放在原來純凝工況的24級的位置；②在第一級隔板外環(huán)前伸出一部分，保護原第一級的槽檔，減少供熱運行時產(chǎn)生的氧化腐蝕；③在原末級位置加裝了導(dǎo)流環(huán)，對低壓排汽有很好的導(dǎo)流作用。

2）全部靜葉采用后加載彎扭聯(lián)合成形靜葉柵。正反1～3級隔板采用焊接結(jié)構(gòu)。正反所有級動葉采用性能優(yōu)良、型損較低的新葉型，且動葉采用內(nèi)斜外平自帶冠、多齒結(jié)構(gòu)汽封。

3）前后軸端汽封采用密封性能良好的蜂窩汽封。

4）該機組改造后背壓變化大，接近空冷機組運行環(huán)境，因此末級動葉采用的軸向?qū)挾却?，葉片抗彎性能好的葉型，并增加了防腐蝕的電火花強化措施。葉根采用4叉葉根，它與T型或雙倒T型葉根相比，剛性大，防腐蝕性能好。并按照了空冷末級動葉的強度考核標(biāo)準(zhǔn)考核，保證機組安全運行。

3.3 低壓缸高背壓供熱改造的主要結(jié)構(gòu)

1）新設(shè)計的低壓轉(zhuǎn)子。新設(shè)計的低壓轉(zhuǎn)子整鍛轉(zhuǎn)子，采用材料為30Cr2Ni4MoV，左右對稱分布2×3級葉輪。30Cr2Ni4MoV鋼目前廣泛應(yīng)用于大功率汽輪機的低壓轉(zhuǎn)子，σ0.220=760Mpa，轉(zhuǎn)子的強度和軸系振動特性完全要求。

2）低壓隔板。正反共6級隔板全部采用焊接結(jié)構(gòu)，隔板材料為ZG230450，靜葉片材料為1Cr13。葉根子午面擴張技術(shù)，改善了隔板子午面的氣動性能，同時末級隔板設(shè)計了去濕裝置提高了機組的可靠性。

3）動葉片。新設(shè)計的轉(zhuǎn)子動葉軸向?qū)挾却?，葉片和葉根剛性好，低壓第1、2級為外包倒T型葉根，低壓第3級為四叉型葉根，末級葉片長度：258mm。動葉片材料為2Cr13。

4）導(dǎo)流環(huán)噴水系統(tǒng)。導(dǎo)流環(huán)的低負(fù)荷噴水系統(tǒng)的設(shè)置是為了機組在啟動或低負(fù)荷時，由于蒸汽流量較小，再加上末級葉片在運行中摩擦鼓風(fēng)的影響使低壓缸排汽溫度升高，為了機組的安全運行所設(shè)計的保護系統(tǒng)。當(dāng)?shù)蛪焊着牌糠值臏囟冗_(dá)到82℃時，DCS經(jīng)判斷后指示電磁閥打開，經(jīng)過濾水器的除鹽水，由裝設(shè)在排汽缸上的霧化噴嘴進(jìn)行噴水冷卻。汽輪機在電廠安裝且噴水系統(tǒng)外部管路接好后，做噴水試驗檢查噴嘴霧化情況并避免水直接噴到末級動葉片上。

4 小結(jié)

通過對低壓缸通流進(jìn)行重新設(shè)計，可以使雙背壓雙轉(zhuǎn)子互換方案中的新轉(zhuǎn)子更適應(yīng)高背壓供熱的運行，將原來從冷卻塔排入自然界的熱量回收利用，在冬季供熱工況中增加供熱面積，同時保證低壓缸高效率運行，機組已經(jīng)投入運行，改造后的機組安全可靠性和經(jīng)濟性有了大幅提高，各項運行參數(shù)及指標(biāo)均達(dá)到優(yōu)良同時對同類型機組的低壓缸高背壓供熱改造提供借鑒的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔冰.100MW機組低真空供熱可行性分析.資源節(jié)約與環(huán)保，2015（1）.

[2]哈汽材料研究所.汽輪機金屬材料實用手冊，1996.10.