淺談300MW與600MW機(jī)組有關(guān)汽輪機(jī)運(yùn)行方面的異同點(diǎn)

吳云松

摘 要：隨著社會(huì)生產(chǎn)力的不斷提高，我國(guó)發(fā)電廠逐漸向高參數(shù)、高容量機(jī)組發(fā)展，結(jié)合現(xiàn)代工藝的進(jìn)步，我國(guó)電廠目前主要通過(guò)600MW機(jī)組代替300MW機(jī)組，實(shí)施“以大壓小”工程。本文首先介紹600MW機(jī)組超臨界汽輪機(jī)和300MW機(jī)組亞臨界汽輪機(jī)的特點(diǎn)，然后重點(diǎn)比較600MW機(jī)組與300MW機(jī)組在汽輪機(jī)運(yùn)行方面的異同點(diǎn)，以便后續(xù)工作的順利開(kāi)展。

關(guān)鍵詞：300MW 600MW 機(jī)組 汽輪機(jī)運(yùn)行 異同點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TK267 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（a）-0021-02

從20世紀(jì)開(kāi)始，汽輪機(jī)就以提高自身功率、增加蒸汽參數(shù)、充分發(fā)揮原材料性能、改進(jìn)制造工藝為發(fā)展主線，其自動(dòng)化水平不斷提高。在這一過(guò)程中，汽輪機(jī)發(fā)展遵循“四性”原則，兼顧經(jīng)濟(jì)性與安全性、靈活性和可靠性，運(yùn)行效率大幅提高。目前，世界上多數(shù)國(guó)家在進(jìn)行火力發(fā)電時(shí)會(huì)采用大容量機(jī)組，同時(shí)借助超臨界技術(shù)來(lái)提高汽輪發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。超臨界機(jī)組的主蒸汽參數(shù)和再蒸汽參數(shù)較高，應(yīng)用新型材料耐受高溫，在進(jìn)行發(fā)電時(shí)能夠?qū)⑿侍岣?%～2.5%，超超臨界機(jī)組則能將發(fā)電效率再提高1.2%，從而減少煤炭資源耗費(fèi)。

1 不同汽輪機(jī)的特點(diǎn)

1.1 哈爾濱汽輪機(jī)廠CLN600-24.2/566/566型汽輪機(jī)

本型號(hào)的汽輪機(jī)具有高度安全性和可靠性，同時(shí)超臨界技術(shù)的應(yīng)用提高了單機(jī)發(fā)電容量，提高了機(jī)組發(fā)電經(jīng)濟(jì)性，節(jié)能環(huán)保。此款其輪機(jī)采用世界頂尖技術(shù)，為四排汽反動(dòng)式汽輪機(jī)，三缸、單軸、一次中間再熱。另外，該汽輪機(jī)的調(diào)峰性能較好，不僅能夠承擔(dān)中型電網(wǎng)的基本負(fù)荷，對(duì)大型電網(wǎng)的調(diào)峰負(fù)荷也能承擔(dān)。

就該汽輪機(jī)所應(yīng)用的技術(shù)而言，其低壓缸積木塊采用哈爾濱汽輪機(jī)廠自主研發(fā)的亞臨界600MW汽輪機(jī)技術(shù)，結(jié)合三菱公司的1029mm末級(jí)葉片，共同改進(jìn)設(shè)計(jì)；高中壓合缸則主要應(yīng)用三菱公司的先進(jìn)技術(shù)。具體來(lái)看，該汽輪機(jī)符合當(dāng)代汽輪機(jī)技術(shù)的改進(jìn)趨勢(shì)：（1）其葉片體系為全三維設(shè)計(jì)，靜、動(dòng)葉片應(yīng)用最新的“后加載”葉型，結(jié)構(gòu)能夠扭曲或彎扭，提高了運(yùn)行效率；三菱公司的末級(jí)葉片則采用前斥結(jié)構(gòu)，大大改善了葉柵的氣動(dòng)性能。（2）汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)級(jí)間漏汽的情況，為解決這一問(wèn)題，本汽輪機(jī)改進(jìn)高中壓動(dòng)葉密封方式，采用葉頂密封式彈性汽封，低壓動(dòng)葉采用末級(jí)汽封結(jié)構(gòu)。

1.2 東方汽輪機(jī)有限公司N600-24.2/566/566型汽輪機(jī)

東汽的汽輪機(jī)與日立公司具有相同的設(shè)計(jì)體系，主要采用沖動(dòng)式技術(shù)進(jìn)行通流優(yōu)化和汽缸優(yōu)化，主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）排汽缸為擴(kuò)壓式，有效降低汽缸工作壓力。（2）葉型設(shè)計(jì)高效，高中壓動(dòng)葉和低壓靜葉采用高負(fù)荷葉型，低壓動(dòng)葉采用積木塊，高中壓靜葉則利用后加載層流葉型。（3）動(dòng)葉和噴嘴設(shè)計(jì)獨(dú)特，其平均反動(dòng)度從葉根到頁(yè)頂逐漸提高，由高壓級(jí)過(guò)度到低壓級(jí)，提高發(fā)電效率和可靠性，降低故障率。（4）高溫動(dòng)葉材料和高壓汽缸材料耐熱性能較高。

1.3 上海汽輪機(jī)有限公司N300-16.7/538/538型汽輪機(jī)

上海汽輪機(jī)有限公司由上海汽輪機(jī)廠和德國(guó)西門(mén)子公司共同創(chuàng)建，技術(shù)先進(jìn)，汽輪機(jī)多采用新型結(jié)構(gòu)。我廠300MW機(jī)組亞臨界汽輪機(jī)采用由上汽公司引進(jìn)生產(chǎn)的N300-16.7/538/538型抽汽凝汽式汽輪機(jī)，其主要特點(diǎn)為雙缸、雙排汽、單軸、一次中間再熱。該汽輪機(jī)同樣采用高中壓合缸的方式，高壓缸為混合式，包括沖動(dòng)式和反動(dòng)式，含有1個(gè)沖動(dòng)級(jí)和11個(gè)反動(dòng)級(jí)，其中沖動(dòng)級(jí)為第一級(jí)；低壓缸則采用雙流程，共14級(jí)。

2 600MW機(jī)組汽輪機(jī)運(yùn)行與300MW機(jī)組的比較

2.1 汽缸結(jié)構(gòu)

2.1.1 高中壓合缸

600MW機(jī)組汽輪機(jī)的高中壓汽缸采用合缸結(jié)構(gòu)，在通流部分進(jìn)行反向布置，哈爾濱汽輪機(jī)廠的600MW超臨界汽輪機(jī)為四排汽式反動(dòng)式汽輪機(jī)，其高壓部分共有10個(gè)級(jí)，由9個(gè)反動(dòng)式高壓級(jí)和一個(gè)沖動(dòng)式調(diào)節(jié)級(jí)組成；中壓部分比高壓部分少4級(jí)，由11級(jí)至16級(jí)6個(gè)反動(dòng)式中壓級(jí)組成。東方汽輪機(jī)廠的600MW超臨界汽輪機(jī)主要采用沖動(dòng)式技術(shù)，高壓部分共有8個(gè)級(jí)，包括7個(gè)沖動(dòng)式高壓級(jí)和一個(gè)沖動(dòng)式調(diào)節(jié)級(jí)；中壓部分同樣有6個(gè)級(jí)，由9級(jí)至14級(jí)沖動(dòng)式中壓級(jí)組成；上汽的300MW汽輪機(jī)組結(jié)合反動(dòng)式和沖動(dòng)式技術(shù)，高壓部分共有12級(jí)，包括11個(gè)反動(dòng)式高壓級(jí)和一個(gè)沖動(dòng)式調(diào)節(jié)級(jí)，中壓部分由13級(jí)至20級(jí)的反動(dòng)式中壓級(jí)組成。

2.1.2 低壓缸噴水系統(tǒng)

低壓缸噴水系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)子速度不同和排汽缸溫度的變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，哈汽600MW超臨界汽輪機(jī)的低壓缸噴水系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟的臨界點(diǎn)為轉(zhuǎn)子速度到達(dá)600轉(zhuǎn)/min，此時(shí)機(jī)組能夠運(yùn)行15%的額定負(fù)荷，另外，凝結(jié)水泵在汽缸溫度達(dá)到70℃時(shí)也會(huì)自動(dòng)向噴水系統(tǒng)供水；上汽300MW亞臨界汽輪機(jī)的低壓缸采用雙流程反動(dòng)式系統(tǒng)，噴水系統(tǒng)啟動(dòng)的臨界點(diǎn)為轉(zhuǎn)子速度到達(dá)600轉(zhuǎn)/min，同樣運(yùn)行約15%的額定負(fù)荷，然后檢驗(yàn)連通管內(nèi)氣壓，自動(dòng)回撤噴水系統(tǒng)。

2.2 滑銷(xiāo)系統(tǒng)

汽輪機(jī)不同狀態(tài)下的溫度不同，汽缸收縮性也不同，滑銷(xiāo)系統(tǒng)是保障汽缸自由膨脹時(shí)的應(yīng)力及振動(dòng)，滑銷(xiāo)系統(tǒng)的關(guān)鍵在于汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)靜止部件膨脹的絕對(duì)死點(diǎn)，汽輪機(jī)的絕對(duì)死點(diǎn)處于1號(hào)低壓缸的中心位置，發(fā)電機(jī)的絕對(duì)死點(diǎn)則處在發(fā)電機(jī)中心，都是由預(yù)埋的兩塊橫銷(xiāo)和兩塊縱銷(xiāo)共同限制中心移動(dòng)。

2.3 轉(zhuǎn)子

與300MW機(jī)組相比，600MW機(jī)組多采用整體鍛件，有些也通過(guò)焊接技術(shù)將若干部件鍛造成大型轉(zhuǎn)子，高中壓轉(zhuǎn)子鍛造的部件更為精細(xì)，在運(yùn)行時(shí)承受的應(yīng)力相對(duì)較小，能夠保障各組件運(yùn)行可靠性，將葉輪和軸整合在一起，避免高溫下產(chǎn)生松動(dòng)。低壓轉(zhuǎn)子有2×7個(gè)壓力級(jí)，能夠形成對(duì)向分流式結(jié)構(gòu)。

2.4 軸封系統(tǒng)

為了改善級(jí)間漏氣的情況，600MW超臨界機(jī)組一般采用自密封體系，在軸封系統(tǒng)中，高中壓合缸與低壓加熱器通過(guò)腔室相連，在機(jī)組臨界運(yùn)行時(shí)，“X”腔室與低壓缸之間的平衡通過(guò)供汽實(shí)現(xiàn)，“X”腔室承擔(dān)的壓力可以略高于軸封系統(tǒng)的供汽聯(lián)箱壓力。高中壓葉片頂部裝有圍帶汽封，中壓汽封環(huán)有5個(gè)齒，低壓部分的汽封來(lái)自自由的頂部尖薄，同時(shí)能夠防止動(dòng)靜部分摩擦。

2.5 支撐軸承

一般來(lái)說(shuō)，600MW汽輪機(jī)組由一個(gè)推力軸承和8個(gè)支承軸承組成，推力軸承的推力盤(pán)兩側(cè)有支撐環(huán)，在支撐環(huán)內(nèi)部需要安裝八塊推力瓦。另外，盤(pán)車(chē)裝置采用低速系列，在沖轉(zhuǎn)前和停機(jī)后帶動(dòng)轉(zhuǎn)子低速運(yùn)轉(zhuǎn)，600MW超臨界汽輪機(jī)盤(pán)車(chē)轉(zhuǎn)速約為3.35轉(zhuǎn)r/min。在沖轉(zhuǎn)前，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到600r/min時(shí)，盤(pán)車(chē)運(yùn)行停止；在停機(jī)后，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降至600r/min時(shí)，反動(dòng)程序電路將會(huì)為盤(pán)車(chē)設(shè)備提供潤(rùn)滑劑，使頂軸設(shè)備開(kāi)始運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)火力發(fā)電機(jī)組不斷改進(jìn)，機(jī)組自動(dòng)化水平逐漸提高，兼顧安全性、可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的需要。相比于300MW亞臨界機(jī)組，600MW超臨界機(jī)組改進(jìn)缸體結(jié)構(gòu)和葉片體系，能夠大大提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，降低煤炭燃燒量，同時(shí)發(fā)揮節(jié)能環(huán)保的作用。本文主要比較了哈汽、東汽、上汽的3種600MW超臨界汽輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行特點(diǎn)，突出了600MW機(jī)組的優(yōu)勢(shì)。總之，只有引進(jìn)不斷世界先進(jìn)技術(shù)，順應(yīng)技術(shù)潮流的發(fā)展，才能切實(shí)提高汽輪機(jī)運(yùn)行效率，提高我國(guó)汽輪機(jī)組運(yùn)行實(shí)力。

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