汽轮机末级叶片、隔板及布莱登汽封改造

汽轮机末级叶片、隔板及布莱登汽封改造 发电设备(2007No.5) 汽轮机末级叶片,隔板及布莱登汽封改造 李学,陈正佩 (深圳市广深沙角B电力有限公司,广东东莞523937) 摘要:介绍了深圳市广深沙角B电力有限公司2号机组汽轮机改造前的状况,阐述 了汽轮机改造的必 要性,改造范围及采用的新技术.介绍了实施改造的过程及改造后的运行状况.经 过汽轮机末级叶片,隔板 及布莱登汽封改造,有效地降低了汽轮机的热耗率,提高了机组的安全和经济性. 关键词:能源与动力工程;汽轮机;末级叶片;汽封;改造 中图分类号:TK263.3,TK263.63文献标识码:A文章编号:1671— 086X(2007)05.0359—03 ReconstructionofaSteamTurbine'SLastStageBlade, DiaphragmandBrandonSealing LIXue,CHENZheng-pei (ShenzhenCuangshenShajiaoBPowerCo.Ltd.,Dongwan523937,China) Abstract:ConditionsofShenzhenShajiaoBPowerPIan'ssteamt~bmeNo,2thatexistedbeforereconstruction,are describedandthenecessityforreconstruction,thescopeconcerned,newtechniquesmadeUSeof,thecourseof reconstructionandstateofoperationafterreconstruction.areelucidated.Byreconstructingthelaststage'sblades, diaphragmandBrandonsealing,thesteamturbine'sheatconsumptionhasbeeneffectivelyreduced,safetyandeffeiency raised. Keywords:energyandpowerengineering;steamturbine;laststageblade;sealing;reconstru ction 深圳市广深沙角B电力有限公司2号机组汽 轮机为日本东芝公司生产,型号为TC4F.26,亚临 界三缸四排汽冲动式汽轮机.机组投产至第1次 大修共运行139122h. 2号机组从检查的情况来看,末级叶片拉筋 存在脱落现象,高中压转子第2,3,4,5,6,9级围 带有碰摩痕迹,汽封间隙超标严重,叶片存在固体 颗粒腐蚀现象,特别是中压缸第1级隔板叶片腐 蚀严重.从性能试验结果来看,改造前汽轮机热 耗率为8.049MJ/(kW?h),设计热耗率为7.741 MJ/(kW?h),热耗率偏高,且该机组已达不到铭牌 出力(350MW). 收稿日期:2006.07.25 作者简介:李学(1972一),男,工程师,从事汽轮机检修管理工作. 1改造原因 1.1末级叶片,隔板改造原因 从可靠性来看,旧叶片已运行近20年,叶根 部有水蚀现象,焊接拉筋有断裂及开焊现象,影响 着机组的安全运行;而新叶片有更高的结构强度, 更好的振动特性,耐疲劳特性,可减少负荷,排汽 压力等运行条件的限制,从而提高机组的使用寿 命及可靠性.另外,改造前汽轮机低压缸效率为 85%左右,比先进的汽轮机低压缸效率低4%, 5%;同时由'于末级叶片的功率约占整机功率的 10%,因此,改善末级叶片效率对整机效率影响很 大. 1.2布莱登汽封改造原因 ? 359? 发电设备(2007No.5)汽轮机未级碲垮.隔板及森莱登汽封改造 漏汽损失占级内损失的33%,因此改进汽封 结构,减少漏汽损失对改善级效率十分有效.根 据以往大修记录,高,中压轴封间隙平均比设计值 增大约50%,有的超过1倍,高,中压隔板汽封间 隙比设计值大0.34,0.99innl,所以对汽封进行改 造很有必要.另外,机组启动时,高中压缸动,静 部分易发生碰摩,导致启动时间长,影响机组运行 的灵活性. 2新型末级叶片,隔板,布莱登汽封 的特点 2.1末级叶片的改进 第1个改进是叶片翼形的改进.旧型叶片的 背部原来是向外凸起的连续曲线,而新型叶片采 用了跨音速叶型,即在通道内做出一个很窄的缩 放通道,这样可防止汽流的过度膨胀和过强的冲 击波,使之可从亚音速顺利地加速到超音速,从而 获得良好的叶片效果.由于汽流稳定,机组带部 分负荷情况下,其效率和振动的特性都能得到显 着的改善. 第2个改进是叶片的连接结构.图1和图2 是旧叶片和新叶片简图.旧叶片是用2根拉筋连 接的;而新叶片通过把与叶片加工成一体的拉筋 和拉筋钮分别焊接而与相邻的叶片相联. 新叶片结构改善了叶片的性能,具体 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现为: (1)蒸汽通道中2根圆形截面的拉筋没有了,用1 个流线型的焊片取而代之,可减少对流体的阻力; (2)新叶片取消了拉筋孔,增强了抗振动的能力; (3)由于新型叶片的前端带顶冠(围带),使前端 部的乱流现象减少,效率得到提高. 图1旧型叶片 "长鼻子"突起 式"拉筋 图2新型叶片 新叶片提高了可靠性,具体表现为:(1)没 有了拉筋孔,不会发生应力集中;(2)一体式的结 构令连接部分形状变得小而圆滑,使得离心力对 叶片各部分的应力减小. 除此之外,新型叶片使用高强度的耐腐蚀的 材料,而旧叶片是在表面喷司太立合金防腐;导汽 边的叶型使用"长鼻子"型(见图2),它能保护围 带端块使之延缓腐蚀,并提高腐蚀的极限值,从而 提高了叶片耐腐蚀性. 2.2末级隔板的改进 对隔板叶片(静叶)的翼型及根部壁面形状进 行了改进.新型隔板叶片采用三元流技术进行设 计,效率更高,即使带部分负荷也能确保高性能. 至于隔板叶片的根部壁面,旧型叶片的形状 较平坦;新型叶片在叶片出口部位做成向上凸的 曲线,这样不容易造成汽流剥离,使每级叶片的效 率得以改善. 2.3末级静叶一动叶间隙 一 般认为在静叶一动叶的轴向间隙方面存在 着一个最佳值,间隙太大会降低机组效率;如果间 隙太小,易造成叶片侵蚀.为了提高耐侵蚀的可 靠性,新型叶片把末级静叶一动叶的间隙比旧型 增大了,而又不会降低机组性能. 2.4布莱登汽封的特点 布莱登汽封设计成在机组启动时间隙很大, 不像传统汽封,布莱登汽封的汽封齿与转子的间 隙在启动时可以达到3.8mm.当蒸汽流量和压 力升高时,蒸汽压力推汽封块向转子方向靠近,使 汽封与转子的间隙达到设计值0.64mm.这样, 不仅解决了机组的启动问题,而且增加了汽轮机 汽轮视未级叶寿.隰板及布莱登汽封改造发电设备(2007No.5) 的效率,降低了维修成本.图3是这种汽封的结 构图. 幽3布栗登汽封 3改造范围及预期效果 3.1末级叶片,隔板改造 末级叶片,隔板改造包含低压A/B转子的4 级叶片及其隔板,汽封,更换后预计可使级效率提 高4%,5%,整机的热耗率可降低0.8%,约合 62.7kJ/(kW?h). 3.2布莱登汽封改造 布莱登汽封改造只针对高中压缸第2,14级 隔板汽封及2号轴封汽封(共18套).改造后预 计可使整机的热效率提高0.5%. 4实施情况 4.1末级叶片,隔板改造 末级叶片更换,组装由日本东芝公司提供新 叶片,并负责完成叶根的车削,新叶片的组装,钻 孔铆接及外径的加工;在一些单位的协作下完成 了新叶片的PT,OMT检查,低速动平衡等工作. 为配合末级叶片更换,低压A/B缸需同时更 换T.20,G.20级隔板及汽封块.更换时重新调整 隔板的洼窝中心,挂耳膨胀间隙以及汽封间隙. 4.2布莱登汽封改造 高中压缸第2,14级隔板汽封和2号轴封5 道汽封均更换为布莱登汽封(共18套),新汽封圈 按四周径向间隙均为0.5mm设计制作,安装比较 简单,但需要注意以下几点: (1)汽封环的T型槽需要清扫干净,除去污 垢(锈),特别是蒸汽密封面,直至用手感觉光滑平 整为止.如果未清除干净而使密封面漏汽,将导 致汽封环没有足够的蒸汽压力收缩,从而使汽封 间隙反而比改造前更大. (2)新汽封环的结合面膨胀间隙需要重新测 量调整. (3)各汽封块及弹簧的位置是固定的,每一 级及每一级的上,下,左,右都不一样,需要按照正 确的位置及方向安装. (4)根据汽缸的变形情况,需要在半缸状态 下重新调整汽封块间隙到标准值. (5)在正式组装时,汽封环的T型槽及密封 面需涂上一层专用防咬润滑剂. 此项工作的工作量不是很大,相当于更换新 的老式汽封环,只不过在测量其径向间隙时仍需 使用旧的弹簧,在正式组装时再换回新弹簧. 5运行情况 从改造后运行情况来看,除1号瓦振动值在 63p.m外,其余各轴瓦的振动值都低于40p.m(报 警值为125p.m,跳闸值为175p.m).改造前,后机 组性能指标见表1.从表1可看出,大修后机组 负荷可达到350MW;汽轮机热耗率下降了0.147 Mj/(kW?h)(约1.8%);汽轮机效率提高了 0.82%.其中,机组负荷和汽轮机热耗包含了空 气预热器改造及其他设备大修带来的效果. 表12号机组大修前,后机组性能试验数据 6结语 根据机组改造后的性能试验报告来看,汽轮 机效率得到了明显提高;从机组的运行情况来看, 其可靠性和灵活性将会得到明显改善,而且其寿 命将会得到延长,改造是成功的.