1、国产 600MW 抽汽式汽轮机配汽优化改造分析Vo1.27S.Sep.2008河北电力技术HEBEIELECTRICPoWER第 27 卷增刊2008 年 9 月国产 6O0MW 抽汽式汽轮机配汽优化改造分析OptimizationandAlterationAnalysisonSteamDistributionof600MWExtractionPowerTurbine钟阁顺,孟林辉(神华河北国华沧东发电有限责任公司,河北沧州 061113)摘要:通过对神华河北国华沧东发电有限责任公司 600Mw抽汽式汽轮机在机组性能考核试验中存在的 1 号,2 号轴承温度升高的问题进行分析,提出了更改阀门开启
2、顺序和设置重叠度的优化改造方隶过分析可知,该优化改造方案具有良好的安全效益和经济效益.关键词:抽汽式汽轮机;顺序阀;单阀;重叠度Abstract:Throughanalysisonhighbearingtemperatureof600MWextractionpowerturbineinGuohuaCangdongElectricPowerLtd.Co.duringunitperformanceexaminationtest,thispaperputsforwardstheoptimizationprojectthatchangesvalveturningonorderandsuperposit
3、iondegreesetting.Itisknownbyanalysisthatthisprojectputsupwellsafebenefitandeconomicbenefit.Keywords:extractionpowerturbine;multivalve;singlevalve;superpositiondegree中图分类号:TK269.2文献标志码:B文章编号:10019898(2008)SO 一 000103换时,也普遍存在 1 号,2 号轴承温度升高,振动增大,以及高压缸上下缸温差增幅较大等威胁机组安全运行的问题,甚至发生过烧损轴承事故.中 Gv 为调节阀;4 为实际位置;
4、1 为开启顺序号图 1 原调节阀配置和开启顺序表 1 沧东电厂 I 号机组 3VWO 工况试验阀状态机组负荷GV2 关闭前 460Mw76.2/77.372.1/64.73O.132.2GV2 关闭后 454MW58.5/92.58.9/71.328.638.61 问题的提出 2 原因分析神华河北国华沧东发电有限责任公司(简称“沧东电厂“)1 号汽轮机为首台国产 600Mw 制水抽汽式汽轮机,由上海汽轮机有限公司引进美国西屋公司技术制造生产的亚临界,单轴,四缸四排汽,中间再热,抽汽凝汽式汽轮机,型号为 C60016.7/0.75/538/538,4 段抽汽用于电厂内低温多效(MED)海水淡化设
5、备的制水.海水淡化站规划容量 1O 万 t/d,目前容量为 2 万 t/d,该机组于 2006 年6 月投入商业运营.在机组性能考核试验过程中,模拟上海汽轮机有限公司给定的顺序阀方式(见图 1),关闭 GV2,轴承参数变化明显,见表 1.1 号,2 号轴承温度的升高给机组安全运行带来较大隐患.目前引进技术型国产机组按设计进行顺序阀切机组原设计顺序阀方案为 3 号+4 号一 1 号一 2号,汽流力除产生推动转子旋转的扭矩外,在部分负荷下还将产生很大的附加横向汽流力,见图 2.在部分进汽横向汽流力作用下,轴承的工作状况将发生变化.附加横向汽流力随 3 号,4 号阀开大而增大,当 3号,4 号阀接近
6、全开而其余两阀尚未开启时达到最大(100kN 左右).高压转子上所受到的力除转子自身的重力外,还增加了由于部分进汽引起的横向力,转子在这一合力作用下,轴心位置发生偏移,见图 3.通过对高压缸调节级进行热力计算分析可知,这一偏移将使 1 号,2 号轴承侧隙发生很大变化,进油油楔面积大大减小,轴承供油量不足,导致机组 1 号和 2号轴承温度升高,同时由于轴承左右的支撑刚度相对于上下要小得多,导致轴承振动增大.收稿日期:20080401作者简介:钟阁顺(197O 一),男,高级工程师,主要从事火力发电厂汽轮机专业技术管理工作.?1?VoI.27S.Sep.2008河北电力技术HEBEIELECTRI
7、CPOWER第 27 卷增刊2008 年 9 月出油图 2 附加横向汽流力示意图 3 合力作用下轴承状况3 优化改造方案为了消除或降低调节级部分进汽时引起附加汽流力,且最大限度的提高机组经济性,应寻找新的配汽方案.3.1 更改调节阀开启顺序沧东电厂 l 号汽轮机投产之初的半年时间内采用的是单阀运行方式.运行数据显示,汽轮机在单阀状态下,1 号轴承温度已经超过 80,最高达 85,2 号轴承温度也在 75以上,说明在单阀运行时,汽轮机 1 号轴承和 2 号轴承的载荷较重,安全裕度较低.在模拟厂家原设计顺序阀方案试验,即“3 号+4 号一 1 号一 2 号“顺序开启调节阀时 ,出现 l轴承温度异常
8、升高的问题.经过故障分析可知,非对称进汽导致了配汽剩余汽流力的产生,故建议采用对称进汽的方式.共有 4 种开启顺序可供选择:1 号+4号一 2 号一 3 号;1 号+4 号一 3 号一 2 号;2 号+3 号一 1 号一 4 号;2 号+3 号一 4 号一 1 号.通过进一步的受力分析可知:开启顺序“2 号+3 号一 1 号一 4 号“所产生的汽流力将能够减少 1 号轴承和 2 号轴承的载荷,沧东电厂最终选择此方案为优化方案.优化方案与原方案横向汽流力比较见图 4,图 5.?2?120100器?R40囊-20-40流量/(t-h-1)图 41 号轴承横向汽流力比较图 52 号轴承横向汽流力比较
9、选择最佳调节阀开启顺序后,对机组进行相应的模拟试验,数据见表 2.表 21 号机组阀开启顺序优化后模拟试验数据/负M荷W堕!:!:!:!:!:!由表 2 可知 l 号,2 号轴承温度均明显降低,轴振基本没有变化,证实了对轴系受力分析的正确.3.2 设置重叠度重叠度的设置主要受调节级效率,总流量特性的线性度,阀门提升力 3 个因素的影响.重叠度越大,则调节级的节流损失越大,但是如果重叠度太小,会使调节阀总流量特性的线性度变差,并使阀门的提升力增加,影响调节系统的稳定性,综合考虑上述影响,重叠度设为 60 比较合理.4 安全性和经济性分析4.1 安全性分析4.1.1 轴承温度4.1.1.11 号,
10、2 号轴承在顺序阀状态下,1 号轴承的左侧温度较单阀时有所降低.右侧温度有所升高,在 480Mw 左右时达到最高(83.9C),见图 6;在顺序阀状态下,2号轴承的左侧温度较单阀时有所降低,右侧温度有所升高,负荷在 480Mw 左右时达到最高(69.3.C),见图 7.在整个负荷区段中,1 号,2 号轴承的最高温度都没有超过 85,因此顺序阀状态下 1号,2 号轴承的温度满足安全运行的要求.负荷/姗图 61 号轴承温度与负荷的关系负荷/娜图 72 号轴承温度与负荷的关系Vo1.27S.Sep.2008河北电力技术HEBEIELECTRICPOWER第 27 卷增刊2008 年 9 月4.1.1
11、.2 其他轴承在相同负荷点比较单阀和顺序阀,轴承温度变化见表 3.表 3 改造前后各轴承温度对比由表 3 可知,改造前后只有 1 号,2 号轴承温度发生较大变化,其他各轴承基本不变.改造后,因为轴心位置向右上偏移,所以左下瓦块温度大幅下降,而右下瓦块温度下降幅度较小.总体上来看,轴承温度有所降低,因此改造后机组安全性有所提高.顺序阀工况下,推力轴承温度与机组有功功率有关,符合安全性能要求,最高未超过 69.4.1.2 轴承振动4.1.2.11 号,2 号轴承顺序阀状态下】号,2 号轴承的振幅均比较低,最高为 55m,在标准允许值范围内.1.1.2.2 其他轴承改造后各轴承的轴振基本都有一定的增
12、幅,这是因为改造后高压转子部分的负载降低,支撑刚度降低,故轴振增大.但总体上轴振处于较低水平,因此不影响改造后机组的安全性.4.2 经济性分析4.2.1 单阀和顺序阀经济性对比试验数据(表 4 一表 6)表 4 汽轮机高压缸出力试验数据/MW/MPa/MPa/表 6 汽轮机热耗,煤耗对比试验数据4.2.2 试验结果机组由单阀切换为顺序阀方式运行后,热耗值在不同负荷下呈现了不同的变化特点,在 600Mw,450Mw,300Mw 负荷下:热耗值分别下降了65.85kJ/kWh,147kJ/kWh,172.73kJ/kWh;发电煤耗分别下降了 2.44g/kWh,5.46g/kWh,6.42g/kW
13、h;高压缸内效率分别提高了 1.827,6.714%,8.645%,中压缸效率没有明显变化.通过试验数据可知,机组在顺序阀方式运行比在单阀方式下平均降低煤耗 5.46g/kWh(按 75负荷率计算).按每台机组 450Mw 的平均功率,年工作 500Oh 计算,年运行节煤量约为 12285t 标准煤;按标准煤 420 元/t 计算,每台机组年节约发电成本约为 515 万元.5 结束语沧东电厂完成了首台国产抽汽式 600Mw 汽轮机阀门管理系统的改造和优化,把西屋公司设计的顺序阀方案“3 号+4 号一 l 号一 2 号“改造成“2号+3 号一 1 号一 4 号“,并对阀门重叠度进行了优化配置.通
14、过性能测试和运行数据对比分析可知,采用新的顺序阀方案后,不但成功实现了单阀向顺序阀的切换,在安全性方面消除了汽流激振力对轴系的不利影响,且收到了良好的经济效益.参考文献:】宋晓,谢诞梅 ,周海龙.基于 MATLAB 的汽轮机调节级变工况特性计算J.汽轮机技术,2002,(3):141143.2张学延,王延博 ,张卫军.超临界压力汽轮机蒸汽激振问题分析及对策J3.中国电力,2002,(12):16.33 纪海东 ,于达仁.汽轮机配汽剩余汽流力对轴系影响的研究J3.黑龙江电力,2003,(5):355358.43 苏猛业 .平圩 600MW 汽轮机通流改造实施方案J.电力设备,2006,(6):69 73.本文责任编辑:王洪娟?3?
