50MW汽轮发电机组增容改造
介绍50 MW汽轮发电机组的增容改造的实施方案及运行情况。通过改造，机组的发电出力增加了10 MW，同时降低了汽耗、减少煤耗，大大提高机组的安全性与经济性。
关键词：汽轮机；增容改造；经济性
随着技术的不断发展与用户对抽汽机组要求的提高，早期50 MW抽汽机组在经济性、自动化程度、电热负荷调整的灵活性等方面已不能适应部分用户的要求。为了提高机组的效率、出力及降低机组的发电煤耗，北京全三维动力有限公司与哈尔滨汽轮机厂联合对某电厂的50 M W机组汽轮机通流部分进行了改造，使机组在原额定参数、额定蒸汽流量下提高了出力，改后机组增容为60 MW，且通过实验可证实机组运行的安全性和经济性均得到了相应的提高。
1设备技术规范
某电厂5号机为上海汽轮机厂生产的C50-90/13-1型高压、单缸、冲动、抽汽冷凝汽式汽轮发 电机组，发电机型号为QFS-60-2型。额定主汽温度535 ℃，额定主汽压力8.83 MPa，额定蒸 汽量310 t/h，机组共有六段抽汽，第一、三、四、五、六段抽汽为不调整抽汽，其中第四段抽汽已堵死，第二段抽汽为调整抽汽。机组共18级叶轮，第一级为速度级，第八级为中压单列级，其它15级为压力级。回热系统为2个高压加热器、3个低压加热器、1个除氧器。
2机组存在问题及改造方案
2.1机组存在问题
该机组的额定负荷为50 MW，1981年9月投产，设计最大电负荷为60 MW，最大热负荷为230 t /h 。该厂热负荷一直在最大负荷工况下运行，而电负荷却只能在额定电负荷50 MW工况下运行。其原因是低压缸部分叶片存在设计强度不足的问题，为避免断叶片问题出现，只能降低低压缸出力，允许带额定负荷50 MW。因此，增容改造的重点是对末四级叶片改型更换。北京全三维动力有限公司与哈尔滨汽轮机厂对该电厂5号机组认真分析和充分论证测算后，决定改造机组的通流部分，以提高机组的安全可靠性及经济性，同时也解决低压缸通流部分叶片强度不足的问题。
2.2改造目标、方案及主要技术措施
2.2.1改造目标
(1) 提高机组效率：低压缸通流部分（末四级）改造可降低热耗约75 kJ/kW·h，若再改造 其余通流部分的隔板静叶可降低热耗约250 kJ/kW·h。
(2) 增加机组出力：机组设计工况、纯凝汽工况的出力均为60 MW，可长期连续安全运行。
(3) 提高机组自动化水平。
(4) 解决包括低压缸叶片强度、推力瓦温度、前汽封漏汽等技术问题。
(5) 改造在正常的大修周期内完成。
2.2.2改造方案
本次改造采用旧转子，旧联轴器，通流其余部分全部采用新设计及制造的零部件，改造内容包括：喷嘴组、全部动叶、全部隔板、隔板汽封、汽封环、径向推力联合轴承、第3级隔板套。
（1）调节级喷嘴组叶栅，采用子午面收缩静叶栅。新设计的喷嘴组采用静叶根部与喷嘴内 环整体铣制，叶顶和外环焊接结构，确保叶片与顶部子午面型线的加工制造精度。
（2）调节级动叶片由于喷嘴叶栅采用了子午面收缩型线，相应调整动叶片安装角；同时光顺动叶型线，使型线曲率更加光滑，减少型线损失；动叶顶部采用自带冠围带，并用燕尾形成连接；径向汽封齿由三道增至四道。
（3）压力级隔板叶栅分别采用分流叶栅、弯扭静叶栅、“后加载”龟头等截面和变截面静叶栅等先进技术，降低叶栅流动损失。
（4）压力级隔板均采用焊接隔板。
（5）动叶型线优化，采用高效叶型，减少叶型损失。动叶顶部全部采用自带冠围带，低压部分采用内斜外平结构，通流子午面光顺。
（6）为提高叶片的强度，取消全部拉筋。
（7）各级动叶片静强度及动强度Ab值均有较大提高，能适应抽汽量从0～230t/h变工况的需要。
（8）末级、次末级根部高反动度设计以及末级静叶根部子午面设计。末级叶片进汽侧镶焊 司太立合金，次末级动叶进汽侧电火花强化。
3改造后机组的主要技术指标和性能
3.1汽轮机级数
1个单列调节级+7级压力级+1个旋转隔板调节级+8级压力级。
3.2性能保证值
（1）汽轮机额定工况（出力60 MW,抽汽量160 t/h）下汽轮机热耗6 537kJ/kW·h，缸效率82%。
（2）汽轮机经济工况下热耗6 222 kJ/kW·h，缸效率82%。
（3）纯凝汽60 MW工况热耗9 695 kJ/kW·h，缸效率82%。
（4）最大抽汽量可达230 t/h。
（5）带负荷运行状态：
轴振最大值（峰-峰值）≤80μm
各方向瓦振最大值（峰-峰值）≤25μm
临界转速下：
轴振最大值（峰-峰值）≤140μm
各方向瓦振最大值（峰-峰值）≤75μm
4机组改造前后的效益比较
由表1可见，改造后在50 MW负荷下热耗率降低了409 kJ/kW·h，如果该机组年运行8 000 h，按热耗率每降低1 kJ/kW·h年可节标煤16 t计，全年节煤6 546.4 t；按该厂完成的标煤单价235.87元计，年可节约人民币154.4万元。改造后机组在60 MW工况下运行与改前50 MW工况相比，热耗降低了801.5 kJ/kW·h，由此可见，机组在60 MW工况下运行更经济。
5结论
此次改造，由于采用了更符合蒸汽流动流型设计的叶片，使机组的叶片效率得以提高，同时因取消了叶片拉筋，也使叶片的强度得以改善，机组改造后基本上消除了事故隐患，使机组可用率提高，修理费用大为降低。故安全性与经济性均不同程度地得以改善。机组改造后，运行工况更趋合理，电负荷调整灵活性、适应性增强，可保证60 MW负荷安全连续进行。故建议为充分发挥机组的效益，改造后的机组尽量保证在60 MW工况下运行。
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