1西安熱工研究院朱小令充分利用資源發揮設備性能節能降耗自主創新二00九年三月·江蘇太倉·2

概述：長期以來一直致力于提高發電廠設備安全、經濟性技術研究工作，為不同電廠各類型機組解決了諸多提高設備安全、經濟性等技術問題，積累了豐富的實踐經驗，同時向國內、外制造廠提出了許多技術改進建議和意見，并得已采納和付諸實施。

特別是1993年以來，應各電廠邀請，針對提高機組性能，策劃和技術負責實施了由14個電力設計院設計，各制造廠設計制造的80余臺次不同型號及容量機組的節能降耗改造項目，每臺機組發電煤耗率平均下降10g/(kW·h)以上；其中17臺300MW機組，經政府有關部門組織審查并批準，成功將銘牌出力提高至320MW。07至08年度，所承擔改造的6臺機組，均獲得政府萬噸節煤政策獎勵。在長期的生產實踐中，堅持探索，不斷創新，總結出了一整套系統的、切實可行的“提高機組性能技術”，為電力企業創造了數十億元的直接經濟效益和顯著的社會效益。TPRI充分利用資源發揮設備性能節能降耗自主創新3

應用該技術所完成的項目分別獲得省、部級科學技術進步二等獎三次、三等獎一次。各電力公司一等獎十余次。《中國電力2006專輯》對“提高機組性能技術”進行了詳細介紹，多位中國工程院院士和國內著名學者對該技術給予充分肯定和高度評價。對于當前發電企業所關注的問題，匯編了四篇技術文章，旨在將此應用技術和科技成果展現給社會，使業內對此關注的單位和相關人員對其有較全面地了解，加速成果的推廣應用，使之轉化為生產力，造福于人民。充分利用資源發揮設備性能節能降耗自主創新TPRI4

交流以下五個方面問題(相互之間的邏輯關系)：1.提高機組性能技術分析(理論是根據)2.機組的設計思想(設計是基礎)3.提高機組經濟性及出力能力的途徑(途徑是方向)4.存在的問題(問題是癥結)4.1汽輪機本體

4.2設備檢修

4.3輔機及系統

4.4運行與維護

4.5設備狀態診斷5.自主創新(思想是保障)TPRI充分利用資源發揮設備性能節能降耗自主創新51.提高機組性能技術分析目的:了解與掌握影響性能因素

相互之間的關系，明確提高機組性能的途徑，便于定性定量綜合全面地分析問題,提出改進措施。

1.1機組性能

1.2相互之間的關系

1.3蒸汽熱力循環過程

1.1機組性能

1）安全可靠性

2）經濟性

3）出力能力TPRI61.提高機組性能技術分析TPRI71.提高機組性能技術分析2）熱耗率與效率之間的關系A==常數3）功率與流量、效率之間的關系TPRI4）發電煤耗率b與爐效、管效關系鍋爐效率（90%~94%）管道效率（99%）若鍋爐效率取92%,1g/(kW·h)=26.7kJ/(kW·h)81.提高機組性能技術分析1.3蒸汽熱力循環過程通過蒸汽循環在i-S圖與T-S圖上表示,直觀反映機組效率,可以概括為三個典型過程即：有溫差的熱交換、絕熱節流、有摩阻的熱膨脹（或壓縮）。盡可能減少實際熱力循環過程不可逆性（即ΔS的增加）,以提高循環效率。（見圖1、圖2）TPRI圖1提高初參數、降低終參數效果圖2朗肯蒸汽循環的T-S圖

91.提高機組性能技術分析提高可概括為以下主要方面：（1）提高蒸汽的初參數和再熱蒸汽溫度，以提高循環平均吸熱溫度；（2）保持最佳排汽壓力，盡可能減少冷源損失；（3）提高回熱循環效率，減少給水在鍋爐里的換熱溫差；（4）盡可能減少熱力過程、熱交換設備中的換熱溫度差；（5）減少汽、水在設備中工質流動過程壓降和散熱損失；

(6)消除外漏、減少內漏；（7）提高汽輪機相對內效率。TPRI102.機組的設計思想目的:了解掌握機組設計思想和特性，便于準確認識設備狀況，科學利用現有資源，提高機組整體性能。2.1銘牌的設計與確定2.2主機設備配置2.3汽輪機設計2.4電廠設計TPRI112.1銘牌的設計與確定1)以額定設計參數，循環水溫20℃（4.9kPa）為條件，定銘牌功率；2)以額定設計參數，循環水溫33℃△（11.8kPa），補水率3%為條件，定銘牌功率：3)兩者的差別，以上汽廠H156型300MW汽輪機設計為例（見表1）：2.機組的設計思想TPRI12表1上汽廠H156型300MW汽輪機設計特性2.機組的設計思想TPRIABCDEFG序號項目單位額定工況THA銘牌工況TRL最大連續出力工況VWO工況1功率MW300.0303.9320.2330.92蒸汽流量t/h911.9985.7985.71025.03主汽壓力/溫度MPa/℃16.67/53716.67/53716.67/53716.67/5374冷卻水溫/背壓℃/kPa20/4.933/11.820/4.920/4.95補水率%03006熱耗率kJ/(kW·h)79028331.87893.17876.87蒸汽量相對%08.18.112.48功率相對%01.36.710.39熱耗率相對%05.4-0.11-0.32132.2主機設備配置以汽輪機為主，設計確定鍋爐參數和蒸發量，設計確定發電機容量。2.3汽輪機設計選型：初終參數；銘牌出力;沖動式、反動式;分缸、合缸。

1）熱力設計：分缸參數；葉柵氣動特性；級焓降分配；抽汽參數；通流面積（通流能力）設計等。

2）結構設計：汽缸結構；配汽方式；滑銷系統；各缸支撐方式；軸承結構形式；轉子平衡推力設計；通流動靜葉汽封、軸封結構設計；抽汽口設計；銜接件密封結構；夾層汽流的流動方向；動、靜葉進、出口的蓋度等。2.機組的設計思想TPRI142.4電廠設計

1）輔助設備選型

2）輔助設備布置

3）熱力系統管道布置

綜上所述，機組的設計和輔機的配套以及系統設計具有充足的裕量，可以充分發揮和利用。2.機組的設計思想TPRI153.1汽輪機通流部分改造3.2應用“提高機組性能技術”

3.3綜合分析，科學決策3.1汽輪機通流部分改造技術思想是：通過對汽輪機進行改造，以提高汽輪機各缸內效率和擴大通流面積，增大進汽流量，實現提高經濟性和銘牌出力。考核的標準是：實施后汽輪機各缸內效率的實際值和出力能力。3.提高機組經濟性及出力能力的途徑TPRI

節能減排，如何提高機組的性能，是發電企業面臨的一個現實問題。163.提高機組經濟性及出力能力的途徑3.2應用“提高機組性能技術”技術思想是：充分利用我國的體制資源、人力資源、自然資源、資本資源、技術資源以及國外資源等方面的有利條件和有利因素，將設備制造、電廠設計、輔機匹配、系統布置、檢修維護和運行方式等方面有機結合，進行綜合分析研究和系統優化，采用一整套切實可行的技術措施，通過提高現有機組蒸汽動力循環的熱效率和汽輪機相對內效率，實現提高機組經濟性和出力能力。考核標準：機組熱耗率的下降和相同流量下功率的增加與出力能力。TPRI173.3綜合分析，科學決策建議從以下六個方面進行分析（資料P5）：1）充分了解機組設計思想和同型號機組的實際運行性能；2）汽輪機的設計各缸相對內效率，改造前、后理論設計值的差值是多少（資料P4表2）；3）原設計的汽輪機，各缸相對內效率實際值分別是多少，是什么原因，針對存在問題有什么改進措施和有無重大技術突破；4）現機組實際運行熱耗率與設計值偏差多大，是否達到同型號最好機組運行水平，如若存在差距，引起的主要原因是什么；5）分析電廠設計，鍋爐、汽輪機、發電機和主要輔機配置以及當地自然環境條件下機組的安全保證出力；6）對機組改造進行技術經濟可行性分析，不僅是以新改造后的設計性能為依據與原機組比，更為重要的是要結合本廠其他主、輔機設備及熱力系統實際性能，綜合分析改造后機組實際運行可能達到的經濟性，到底是多少。3.提高機組經濟性及出力能力的途徑TPRI18

目的:在充分了解和掌握機組設計思想和特點及提高性能方向的基礎上，將各環節,能量轉換過程中影響效率的不

利因素降低到最小的程度。根據不同機組實際情況結合實施完善改造的經驗和教訓，分析存在的問題，提出改進方案。分以下五個主要方面：4.1汽輪機本體4.2設備檢修4.3輔機及系統4.4運行與維護4.5設備狀態診斷4.存在的問題TPRI194.1汽輪機本體狀況：設計與實際不符，工藝不完善，內效率低。

對于設計、加工制造完成，已投產的汽輪機，能否達到設計性能的關鍵：1）調節級或第一級和低壓缸末級的性能是否達到設計；2）進入汽輪機的蒸汽是否以最佳的方向，有序地進入葉柵汽道；3）進入汽輪機的蒸汽是否最大限度的通過葉柵汽道。4.存在的問題TPRI204.存在的問題TPRI4.1.1調節級和低壓缸末級的問題（見圖3、圖4）

圖3

調節級和低壓缸末級圖4

調節級和各缸效率曲線性能對機組性能的影響21(1）額定工況下,級內效率設計值不高（300MW機組含汽門節流：哈汽、東汽為64%，上汽為71%）;（2）功率份額大(額定工況下，功率占高壓缸20.1%;占整機6.2%);（3）隨機組負荷下降，進汽度減小，效率降低，功率份額增大。某型號300MW汽輪機調節級設計特性序號項

目單

位工況1工況2工況3工況41全開閥門數/65432部分進汽度％95.4579.5463.6347.723名義噴嘴面積cm2201.69168.08134.46100.854流

量t/h975.8890.4773.3595.65調節級效率%77.771.867.160.46調節級功率MW16.91718.62520.36221.6801）調節級熱力特性4.存在的問題TPRI表2222）調節級存在問題（1）實際運行額定工況調節級級內效率：哈汽、東汽約35%，上汽約50%，偏離設計值太大（相差20個百分點以上），影響整機功率1.7%以上；（2）噴嘴易損壞（使用1～2個大修周期）；（3）加工、裝配、檢修、安裝均存在問題，噴嘴出口的汽流不能以最佳的方向，有序地進入調節級動葉，嚴重影響調節級效率和整機功率；（4）噴嘴面積太大，造成機組高真空或低負荷工況時，若提高主汽壓力，調門開度變小，調節級內效率下降，功率增大，影響高壓缸效率；若降低主汽壓力，開大調門，初參數降低，影響機組循環效率；3）調節級改進措施（1）優化葉型、改進結構、提高材質等級；（2）合理設計面積；（3）改進加工、裝配、檢修安裝等工藝；通過以上措施，可大幅度提高調節級內效率和功率,從而提高機組額定與低負荷工況運行經濟性和機組出力能力。4.存在的問題TPRI234.存在的問題TPRIABCDEFGH序號項目單位N156F156H15673A73A1計設功率MW330302.3300.9300.0300.02主汽流量t/h1002.0975.9985.6971.4971.43主汽壓力/溫度MPa/℃16.67/5386.67/53816.67/53716.67/53716.67/5374凝汽器壓力kPa11.811.811.811.811.85噴嘴名義面積c㎡230.0201.7188.9(改)224.3195.1(改)6試驗日期年/月/日08/8/2707/2/506/6/1707/8/608/7/287試驗功率MW329.1327.3301.5299.7320.48主汽流量t/h1016.01020.1970.91010.11028.39主汽壓力/溫度MPa/℃16.07/538.716.21/537.016.66/542.616.12/540.316.65/535.610凝汽器壓力kPa8.46.77.412.111.711調門/噴嘴面積V/c㎡5V/1926V/201.74V+31.5%/157.45V/186.76V/195.1表3

調節級噴嘴面積對主汽壓力的影響24254.存在的問題TPRI4.1.2進入汽輪機的蒸汽不能以最佳的方向，有序地進入葉柵汽道

圖5

動靜葉軸向間隙及蓋度葉高與蓋度的分配動葉高Lmm≤50

51～9091～150＞150△tmm1.522～2.52.5～3.5△rmm0.511～1.51.5264.存在的問題TPRI圖6

反動式與沖動式結構特點及漏汽的影響反動式沖動式4.1.3汽輪機動、靜葉汽封和平衡盤漏汽偏離設計274.存在的問題TPRI圖7

平衡盤漏汽和汽封效果判斷284.存在的問題TPRI4.1.4高壓缸上、下缸溫差大1）高壓缸夾層蒸汽流向與設計思想不符；2）汽缸缸溫的測點位置不合理，不能反映汽缸溫度的狀態。機組額定負荷運行，上下缸溫差可以達到-70℃以上，造成汽封磨損、汽缸變形、螺栓松弛與斷裂等危害。294.存在的問題TPRI4.2設備檢修目前狀況：大修周期延長，大修工期縮短，工藝不完善，大修質量下降。1）中心調整問題2）汽缸跑偏、汽缸變形問題3）通流清潔問題4）低壓缸檢修問題5）汽封改進及調整問題(汽封間隙0.25~1.0mm,僅影響60kJ/(kW·h）左右。密封效果，關鍵是被密封處轉子的結構形式。)6）螺栓緊力問題7）設備與管道表面保溫問題8）閥門檢修與調整問題(消除外漏、減少內漏）304.存在的問題TPRI圖8

改進后的噴嘴組加工及裝配31324.存在的問題TPRI

經處理過的葉片表面噴珠工藝處理過的葉片表面33這種汽封結構,嚴重威脅轉子安全和密封果效！344.存在的問題TPRI4.3輔機與系統目前狀況：設計配置裕量大，設備與系統不完善，工質利用效率不高。1）冷端系統問題（凝汽器、循環水泵、水塔、給泵密封水回水等）2）疏水系統問題（防汽輪機進水、優化改進問題）3）回熱系統問題（布置、加熱器水位、疏水、疏水泵）

4）熱力系統冗余

5）閥門與控制問題354.存在的問題TPRI圖9

回熱抽汽效果圖9

超臨界600MW機組凝結水調整門（DN200)節流損失大364.存在的問題TPRI374.存在的問題TPRI4.4運行與維護目前狀況：負荷率普遍偏低，機組固有特性已發生變化，運行與維護要提高科學性。1）功率與熱耗率的關系2）極限真空問題3）汽水品質問題4）固體粒子對通流的沖蝕問題5）疏水控制問題6）運行方式及參數控制7）軸承振動和瓦溫問題8）故障判斷問題9）汽缸快冷10）熱控及儀表

384.存在的問題TPRI功率熱耗率MW%kJ/（kW·h）相對%600100788005108578870.09420