關於管道（dào）煙氣流量計在汽輪機（jī）改造中的應用及（jí）安裝調試
點擊次（cì）數：2014 發布時間：2021-01-08 05:52:10
摘要: 汽輪機通流改造是一項技術（shù）集成度高的係統工程，既要提高設備的經濟（jì）性（xìng）、安全性，又要適應非改造部件和係統，還要滿足如深度調（diào）峰、低頻保（bǎo）護等的新要求。梳理了通流改造（zào）可研階（jiē）段、設計和製造階段、安裝調試與試驗階段的改造範圍確定、螺栓材料選用、軸向定位等常見問題，總結提出了有效處理及（jí）預控（kòng）措施，有（yǒu）利於發電企業今後更（gèng）好（hǎo）地實（shí）施汽輪（lún）機（jī）通流改造工作。
前 言
我國資源特點導致煤電長期以來一直占據電源結構的核心地位（wèi），2017 年煤電裝機量為10．2億（yì）千瓦，占裝機總量58% ，煤電全年發電量為42 000 億（yì）千瓦時，占比更是高達（dá）67% ，因此，提高煤電機組效率對我國能源發展戰略及環境保護具有重大意義（yì）。**《煤電節能減排升級與改（gǎi）造行動計劃( 2014) 》明確了現役燃煤發電機組改造後的總（zǒng）體目標，對 300MW 和 600MW 等級亞臨界、超（chāo）臨界機組的節能改造推薦因廠製宜采用汽輪機通（tōng）流部分改造。
國內 300MW 和 600MW 等（děng）級汽輪（lún）機主要為早期引進（jìn）型產品，或者是早（zǎo）期引進型機型（xíng）國產優化改進型產品，汽輪機普（pǔ）遍存（cún）在高中低壓（yā）缸效率低於設計值、汽輪機熱耗率偏高、汽輪機（jī）高效負荷區間狹窄等問題（tí），嚴重影響機組經濟性。同時，近年來國內煤電機組有效利用（yòng）小（xiǎo）時數持續（xù）下降，煤電（diàn）機組平均負荷率不斷（duàn）下降，並且需要經常性參與深度調峰。隨（suí）著技術的不斷（duàn）進步（bù），國內主要廠家先後（hòu）采用了不同的先進的通流設計技術對 300MW 和 600MW 等級汽輪機進行了通流改造。2007 年至 2012 年前後，早期投（tóu）產的 300MW 等級汽輪機已較大規模地進行了通流改造。2012 年 起， 600MW 等級汽輪機開始進行了通流改造（zào）。
汽輪機通流改造一般主要目的是提效、增容、大（dà）流量供熱，目前相關文獻主要側重於（yú）通流改造的經濟性（xìng）研究和振動治理上（shàng）。汽輪機通流改造是一項（xiàng）技（jì）術集成度高的係統性工程，從可研階段、項目執行階段到性能試驗階段，各階段工作中一點小小的紕漏都有（yǒu）可（kě）能導（dǎo）致通流改造效果打折。本文梳理了通流改造過程中一些常（cháng）見問題，並提出了處理及預控措（cuò）施，方便發電企業（yè）今後更好地實施汽輪（lún）機通流改造工作。
1 可研階段
1． 1 改造（zào）範圍（wéi）確（què）定（dìng）
在對經濟性和安全性影響較小的情況（kuàng）下，汽輪機通流改造應盡可能（néng）保留現有設備，改造設備與保（bǎo）留設備的機械接口基本保持不變，改造（zào）後（hòu）的各技術參數應基本（běn）保（bǎo）持不變。改造範圍一般（bān）包括高中低壓缸內缸、隔板( 持環) 、轉子等，更準確的範圍確定應取決於（yú）原設備性能狀況和通流改造的技術路線。
進行通流改造的汽輪機經濟性方麵（miàn）總（zǒng）體表現為熱（rè）耗率偏高，不同的汽輪機熱耗率偏高的原因會有所不（bú）同，除了高中低壓缸效率偏低外，有些還（hái）有高壓閥組壓損偏大、背壓偏大等問題。通流改造時需一並解決安全性問題，安（ān）全性問題一般有: (1) 汽門振動與閥杆斷裂（liè）問題; ( 2) 缸體及（jí）軸係振動偏大問題（tí）; (3) 軸承溫偏高問題; (4) 螺栓、缸體等各部件（jiàn）裂紋問題; (5) 滑銷（xiāo）係統膨（péng）脹不暢問題。通流（liú）改（gǎi）造範圍應針對性地涵蓋原設備（bèi）問題的（de）解決（jué）。
發電企業對汽輪機通流改造的個性化需求越來越突出，出現了單（dān）獨提（tí）高（gāo）再熱蒸汽（qì）溫度和（hé）同時提高主汽、再熱蒸汽溫（wēn）度的汽輪機通流改造，也出現了冷再和熱（rè）再超大（dà）抽汽流量供熱的汽輪機通流改造。這些個性化需求勢必擴大改造（zào）範圍，如更換高中壓外缸、更換高（gāo）中（zhōng）壓導汽管（guǎn）、更（gèng）換高中壓閥組、中（zhōng）壓調（diào）門參調等。蒸汽（qì）參數的提高會導致抽汽參數的變化，結合抽汽回熱係統設備的狀況對加熱器及管（guǎn）道（dào）進行評估並針（zhēn）對性（xìng）地更（gèng）換。
1． 2 邊界條件確定
邊界條（tiáo）件是設備廠家設計（jì）和性（xìng）能考核試（shì）驗的基準，應通過試驗測試獲取擬考（kǎo）核工況點的實際值，尤其是高（gāo）中壓閥組壓損、再熱（rè）器壓損、給水泵（bèng）汽輪機效率（lǜ）、加熱器端（duān）差等。給定的邊界條件如與實際值偏差較大，將誤導設計及決策，影響通流改造的（de）效果。如再（zài）熱器壓損給定值偏（piān）大會導致通（tōng）流設（shè）計偏大，降低部分負荷時效率; 給水泵汽輪機效率給定值偏大會導致（zhì）設計嚴重偏（piān）離實際運行，某（mǒu）機（jī）組給水泵汽輪（lún）機效率給定值為83% ，實際試驗值 THA 工況為62． 4% 、75% THA 工況為60． 8% 、50% THA 工況為38． 9% 。
1． 3 熱耗率考核條（tiáo）款製定
隨（suí）著火電機組利（lì）用小時數降（jiàng）低，發電企業一般都會根據不同（tóng）負（fù）荷工況下的實際運行小時數，確定機（jī）組熱耗（hào）率考核權重，形成*終的加權熱耗（hào）率考核值。考核加權熱耗率對設（shè）備（bèi）廠（chǎng）家末級葉片選型、高壓調（diào）門與（yǔ）高（gāo）壓缸（gāng）匹配性提出了更高的要（yào）求，在當前負荷率偏低的（de）情況下增強（qiáng）了發電企業的競爭力。然而，僅僅對加（jiā）權熱（rè）耗率進行考核是不夠的，設備廠家為了增強自身的競爭力，往往會把全部重（chóng）點放在如何（hé）降低占比大的低負荷熱耗率（lǜ）上而犧牲高負荷的熱耗率，這無疑削弱了（le）發電企業的適應性。某廠一台 600MW 汽輪機通流改造時僅（jǐn）對加權熱耗率進行考（kǎo）核，THA 熱耗率要高出（chū）設計值43． 7 kJ/( kW·h) ，詳見表 1。通流改造時既要對加權（quán）熱耗率進行考（kǎo）核，也要對 THA工況時熱耗率進行考核。
2 設計、製造階段
2． 1 螺栓材料選（xuǎn）用
汽輪機通流改造設計時會盡可能利（lì）用現有的空間，如果同時又提升了參數，這勢必會（huì）使得設（shè）計（jì）上需要高強度、耐高溫的材料，尤其是一些高溫區域的螺栓。應慎重使用鎳基材料和鈷基材料（liào）的螺栓，這類（lèi）材料普遍存在缺口敏感性，對冶金質量、熱處理工（gōng）藝、螺栓製造工藝和檢修工藝要求較高（gāo），部分鎳基材料在某一溫度區間會出（chū）現負蠕變現象，這（zhè）些問題都是導致螺栓斷裂的原因。
當出現（xiàn）必須使用鎳基或鈷（gǔ）基螺栓時，應優化螺栓設計和嚴控（kòng）檢修工（gōng）藝: ( 1) 設計配（pèi）置厚墊圈（quān），以降低各工況下螺栓緊力變化; ( 2) 螺栓（shuān）伸長量盡（jìn）量控製在下限，緊固過程中伸長量不應超出上限; ( 3) 嚴（yán）格（gé）規範（fàn）螺栓解體、安裝工藝，嚴禁使用火焰加熱、管子鉗、大榔頭，杜絕野蠻施工（gōng）; ( 4) 采用專用的螺栓加熱棒，加熱螺（luó）栓有效長度段，控製螺栓內壁加熱溫度，防止加熱棒過熱受損致使螺栓內壁高溫氧化; ( 5) 對螺（luó）栓進行光譜（pǔ）分析、硬度測試、超聲測試和螺紋著（zhe）色檢查，對光譜分析（xī）和硬度測試處打（dǎ）磨光滑; ( 6) 禁（jìn）止使用含 Cl、S 等氧化元素的清洗劑、防咬劑。
2． 2 轉子重量增加
為了（le）確保設計更（gèng）加精（jīng）準，汽輪機通流改（gǎi）造方案大多增加（jiā）通流級數，有時會采用（yòng）反動式設計取代原有的衝動（dòng）式設（shè）計，如此轉子重量會大幅增加。轉（zhuǎn）子重量增加帶來的問題（tí）有: ( 1) 基礎承載、軸承懸掛在缸體上的低壓缸結（jié）構強度需要校核（hé）; ( 2) 盤車功率適應性需（xū）要校核，必要時（shí）增加頂軸油係統; ( 3) 對軸承進行降低（dī）比壓和提高巴（bā）氏合金溫度等級的改造，根據經驗，常規的可傾瓦軸承設計比壓應小於1． 45MPa，橢圓瓦軸（zhóu）承（chéng）設計比壓應小於2． 0MPa; ( 4) 軸承比（bǐ）壓變化後，需要對各軸承（chéng）的潤滑油和頂軸（zhóu）油進行重新分配，甚至（zhì）需要調整潤滑油供油母管壓力; ( 5) 低壓轉（zhuǎn）子重量增加後（hòu）起吊重量（liàng）( 包括起吊設備) 超出行（háng）車荷載限值，某 600MW 亞臨界汽輪機通流改造時低壓通流（liú）采用（yòng）反動式技術，新的低壓轉子重量加上起吊裝置重量分別為77． 2t、78． 5t，原配置的兩輛行車設（shè）計荷（hé）載均為（wéi） 80t，對行車進行改造，將兩輛行車合並，對低壓轉子進行抬吊操作。
2． 3 軸（zhóu）係振動控製（zhì）
汽輪機通流（liú）改造後常常存在振動問題，如汽封間隙過（guò）小引起的動靜碰磨、質（zhì）量不平衡、汽流激振等，嚴重影響機組安全運行。針（zhēn）對這些常見的（de）引起軸係振動異常（cháng）的因素，在通流改造設計、製造階（jiē）段應做好以下幾方麵工作: ( 1) 設計采用合適的汽封及汽封間隙，發電企業應將保留設備的特（tè）性詳實地反饋（kuì）給（gěi）改造廠家，切莫盲目地采用小間隙（xì）汽（qì）封及減少汽封間隙; ( 2) 盡（jìn）可能減少轉子的剩餘不平（píng）衡量，單根轉子高速動平（píng）衡的試驗精（jīng）度為不低於1． 0mm/s，過臨界及超速時的振動值均要符合標準; ( 3) 選擇非常好的配汽方式，兼顧機組經（jīng）濟性、軸承瓦溫和（hé）轉子振（zhèn）動，以*大程度減小蒸汽靜態力; ( 4)采用防汽流激振汽封並合理設計汽封（fēng）間隙，減少運行期間汽流激振力，如采用碎波技（jì）術的汽封; ( 5) 選用油膜動特性係數交叉（chā）耦合（hé）項小、穩定（dìng）性好（hǎo）的（de）軸承，增大軸承阻尼力。
2． 4 深度調峰適應性
大型煤電機組（zǔ）深度調峰已成為普（pǔ）遍現象，浙江省大型（xíng）煤電（diàn）機組的深度調峰至40% THA 基本全（quán）部實（shí）現。為適應機組（zǔ）深度調峰的需要，通流改造需在經濟性、安全性兩方麵開展如下工作: (1) 將低負荷熱耗率納入考核範疇，改造廠家設計時充（chōng）分降（jiàng）低低負荷熱耗率; (2) 采用合適的末級葉片表麵硬化措施，設置合理的低負荷（hé）運行方式（shì），以防止低（dī）排汽（qì）流量下末級葉（yè）片出汽側發生的回流汽（qì）蝕; (3) 增加低壓缸外缸剛性，合理調整低（dī）壓軸封間隙，避免低負荷時高真（zhēn）空下低壓（yā）軸封（fēng）處的碰磨，某 600MW 機組通流改造後曾發生低壓（yā）軸封碰磨（mó）導致軸振高（gāo）而跳機事件; (4) 通流改造配置熱應力控製模塊，避免出現機組深度（dù）調峰時，運行人員因操作量大而忽視（shì）對主機參數的監視，出現汽溫大（dà）幅下降、缸體溫度（dù）差偏大（dà）等（děng）異常時沒有及時發現並調整的現象。
2． 5 低頻保護
如果電網係統（tǒng）頻率下降時處理不當而將機組跳（tiào）閘，則此時機組跳（tiào）閘（zhá）造成（chéng）的電網功率短缺將進一步導致頻率降低，因而形成連鎖反應，嚴重時（shí）*終導致電網崩潰。1996 年 7 月及8 月美國西部（bù）電力係統大停電、1999 年 7 月 29 日台灣大停電都是機網嚴重不協調（diào）的典型案例。限製汽輪機頻率異常運行的主要因素是汽輪機葉片諧振問題，通流改造時（shí）應明確提出低頻保護的要求: ( 1) 低（dī）頻保護不投跳（tiào）; ( 2) 即使投跳閘，低頻保護投（tóu）跳定值應低於電網（wǎng）低頻減載裝置（zhì）*後一輪定值; ( 3) 特殊情況（kuàng）下當低（dī）頻保護（hù）需要跳閘時，保護動作時間必須符合《GB/T31464 電網運行準則》中（zhōng）關於汽輪發電（diàn）機頻率異常允許時間規定。
2． 6 新舊設備接口匹配
任何改造與非改造部件間的配合（hé）或係統中（zhōng）改造後的熱（rè）力參數（shù）與原參數之間的配合，在銜接處即形成接口，一般遵循改造部件適應非（fēi）改造部件原（yuán）則。
常見的係統接口及處理方法有（yǒu）: ( 1) 改造（zào）後抽汽參數變化，尤其在提參數通流（liú）改造中重點關注（zhù），應結合對加（jiā）熱器、抽汽管路、疏（shū）水管路的評估，針對（duì）性地更換加熱器、抽汽管道、疏水調節閥、疏水管道，避（bì）免通流改造後出現加熱器和抽汽管路超溫超壓運行、管道壓損大、疏水不暢等（děng）現象; ( 2) 通流改造機組增容後，額定負荷時發電機的發熱量增加，原有的定子（zǐ）冷卻水係統及氫氣（qì）冷卻係統應進行適應性評估，尤其是對（duì）夏季工況的評（píng）估，必要時進行兩個冷卻係統的擴容改造; ( 3) 高度關注熱工測點安裝特性（xìng）的變化，防止出現測點接（jiē）錯、定（dìng）值設（shè）定錯誤等問題，如獲取各轉子材質相同的靶板以校核軸係位移（yí）、差脹、振動等測點（diǎn）特性，對比（bǐ）改造後轉速盤齒數，區分新（xīn）舊（jiù）軸向定位方式等。
常見的機械接（jiē）口及處理方法有: ( 1) 汽門改造及外缸更換時保證各管道（dào）接口外，還應校核接口處（chù）的（de）推力和力矩，並校核鋼結構及（jí）支吊架載荷（hé）; ( 2) 高壓轉子與機頭小（xiǎo）軸( 主油（yóu）泵小軸或盤車小軸) 接口（kǒu）、低壓轉子與發電機轉（zhuǎn）子( 或盤車齒輪) 接口，可先（xiān）采用現場加工小軸和盤車齒輪凸肩的辦法，時間允許也可以將（jiāng）其（qí）返（fǎn）至改造（zào）廠家裝配並隨（suí）轉子進行高速動（dòng）平衡（héng）; ( 3) 保留外缸時，內缸（gāng）與（yǔ）外缸裝配接口是影響安（ān）裝（zhuāng）質量和工期的關（guān）鍵所在，盡可（kě）能地給設（shè）備（bèi）廠家創造精（jīng）確接口測繪（huì）的條件，*一時間完成（chéng）新舊設備的試裝工作，檢查（chá）各螺（luó）栓孔是否對應（yīng）、軸向定位是否到位、膨脹間隙是否充足等。
3 安裝、調（diào）試（shì）、試（shì）驗（yàn）階（jiē）段
3． 1 軸向定位
軸向定位包括軸係軸向定位和缸體軸向定（dìng）位兩方（fāng）麵內容，軸向定位堅持三大原則: 改造部件適應非改造部件、可調部件適應非可調（diào）部件、靜止部件適應轉動部件。非改造部件軸向定位應（yīng）在全冷（lěng）態收縮到位（wèi）後（hòu）進行，必（bì）要時需要滑銷係（xì）統檢修後重新吊回轉（zhuǎn）子裝複推力軸承（chéng）進行。以（yǐ）圖 1 所示的某600MW 四缸汽輪機通（tōng）流改造為例，軸向定位的常規工序如下: ( 1) 根據發電機轉子定位尺寸及改造後前後差脹變化定位低壓 2 轉子，並調整低壓 2 軸向通流間隙定位低壓內缸 2; ( 2) 由低壓內缸 2 通過中低壓連通管定位低壓內缸 1 和中（zhōng）壓外缸，並調整低壓 1 軸向通流（liú）間隙定位低壓 1 轉子，調整中壓（yā）軸封軸（zhóu）向間隙定位中壓轉子並調整推力軸承（chéng）位置，調整中壓通流間隙定位中壓內缸; ( 3) 根據中（zhōng）壓轉子的位置定位（wèi）高壓轉子（zǐ），調整外缸上（shàng）高壓軸封軸向間隙定位高壓（yā）外缸（gāng），調整高壓軸向通（tōng）流間隙定位高壓（yā）內缸; ( 4) 調整主油泵小軸軸向間隙（xì）定位前軸承箱。這些設備的定（dìng）位一般通（tōng）過靠背輪墊（diàn）片、軸向定位（wèi）鍵( 環) 、貓爪橫銷等實現，鑒於中低壓連通管螺栓孔、膨脹節有一（yī）定的間隙補償量及各環節調（diào）整手段豐富，一（yī）般可優化為分缸初調、軸係複核（hé）。
3． 2 保護邏輯修訂
通流改造後新的設計（jì）、新的設備會（huì）有新的保（bǎo）護邏輯和定值修訂，如修訂（dìng）不合適（shì），或達不到（dào）保（bǎo）護設備的目的，或容易導（dǎo）致機組跳閘。常見的保護邏輯修（xiū）訂有: (1) 軸向位移、差脹定（dìng）值（zhí）修（xiū）訂; ( 2) 保護末級葉片用的凝汽器背壓保護邏輯修訂及後缸減溫水（shuǐ）投運邏輯修訂（dìng）; ( 3) 為保護調節級葉片，特殊閥序下主蒸汽壓力保護邏輯修訂; ( 4) 中調參調供（gòng）熱時，大（dà）流（liú）量供（gòng）熱情況（kuàng）下中調門（mén）開度保護邏輯修訂、中壓閥組壓差保護邏輯修訂、一（yī）抽與高排壓力保護邏輯修訂。
3． 3 性能考核（hé）試驗
通流改造後的性能考核試驗雖然和新機組（zǔ）的性能考核試驗內容是相同的，但是試驗條件遠沒有新機組的試驗條件理想。為（wéi）給通流改造創造良好的試驗條（tiáo）件，可（kě）做好如下幾方麵: (1) 做好閥門檢修工作，將係統外漏和內漏控（kòng）製在 ASME標準（zhǔn）控製範圍內，重點有（yǒu）凝結水管道煙氣流（liú）量計後的各疏水（shuǐ）和放水閥、加（jiā）熱器的事故疏水閥、各氣動疏水閥、定排和連排（pái）閥門、安全閥等; (2) 做好關鍵性能試驗測點的整治工作，重點是各管道煙氣流量計的校核，管道煙氣流量計一（yī）般有凝結水管道煙氣流量計、主（zhǔ）汽和再熱汽減溫水管道（dào）煙（yān）氣流量計（jì）、密封水進回水管道煙氣（qì）流量（liàng）計、給（gěi）水泵汽輪機（jī）進汽管道煙氣流量計、軸封係統管道煙（yān）氣流量（liàng）計等，確保凝結水管道煙氣流量（liàng）計旁路隔離嚴密及管道煙氣流量計後無水回流至管道煙氣流量計前;(3) 試驗宜安排在環境溫度（dù）較低（dī）的（de）季節進行，避免出現試驗（yàn）期間背壓偏高且無法調（diào）低、試驗背壓修正（zhèng）曲線無法獲得、熱耗率的背壓修正量偏大現象; (4) 為了深度挖掘通流改造的節能（néng）成果，需進行包括滑（huá）壓優化試驗、冷端優化試驗、變背壓試驗在內的性能診斷試驗。
4 結 論
本文梳理了汽輪機通流改造各個階段的常見問題，總（zǒng）結提出了處理及控製措施。通流改造是一項係統性工（gōng）程，隻有將可研階段、設備采購階段、設計階段、生產製造階段、施工階段、調試階段和性（xìng）能（néng）考核階段的每一項工作做到（dào）盡善盡（jìn）美，才能*大程（chéng）度地發（fā）揮（huī）改造的（de）效果、提高設備本質安全（quán）。
管道煙氣流量計 電廠煙氣流（liú）量計 脫（tuō）硝煙氣流量計,電廠煙氣流量計 脫硝煙氣流量計,不鏽鋼煙氣流量計（jì） 靶式煙氣流量計,脫硝煙氣流量計 測煙氣流量計,脫硝煙（yān）氣流量計 鍋（guō）爐煙氣流量計在測（cè）量飽和蒸（zhēng）汽中（zhōng）對於生產效率的提升 電廠煙氣流量（liàng）計,管道煙氣流量計 脫（tuō）硝煙氣流量計在測（cè）量（liàng）蒸汽時產生誤差的來源及解決 電廠煙氣流量（liàng）計,測量煙氣（qì）的流量計 有效增加火電廠（chǎng）煙（yān）氣流量計使用壽命的日常維護方法說明 管道煙氣流（liú）量計在氣（qì）田生產中使用情（qíng）況與計量問題分析 煙氣流量計在（zài）測量飽和蒸汽中對於生產效率的提升（shēng） 煙（yān）氣流量計在電廠脫硝係統蒸（zhēng）汽耗量過大（dà）問題中的（de）分析 工程設計中（zhōng）插入式煙（yān）氣流（liú）量計（jì）插入（rù）深度的選擇 淺談煙氣流量計在工業行業的應用 煙氣流量計的信號（hào）組成及（jí）處理與係統實現 對煙氣流量計（jì）製造過程進行優化設（shè）計 淺析電廠煙氣流量計在鑽井檢測係統方麵的應（yīng）用 淺析高溫煙氣流（liú）量計安全係統的開發與應用 關（guān）於熱式（shì）煙氣流量計的（de）抗幹擾與電磁兼（jiān）容特性分析 脫硝煙氣流量計的原理選用及安裝維（wéi）護與故障處理 脫（tuō）硫煙氣流量計在電廠脫硝係統蒸汽耗量過大的問題分（fèn）析 鍋爐（lú）煙氣流量計的信號組成及處（chù）理與係（xì）統試驗（yàn）分析 關於管（guǎn）道煙（yān）氣流量計在汽輪機改造中的應用及安裝調試 電廠煙氣流量計（jì）的原理工作流程與運行參數及常見問題（tí）處理 高溫煙氣流量計 高溫煙氣流量計（jì）選型 脫硫煙氣流量計,高（gāo）溫煙氣流量計 不鏽鋼煙氣流量計,測煙（yān）氣流量用什麽流量計
前 言
我國資源特點導致煤電長期以來一直占據電源結構的核心地位（wèi），2017 年煤電裝機量為10．2億（yì）千瓦，占裝機總量58% ，煤電全年發電量為42 000 億（yì）千瓦時，占比更是高達（dá）67% ，因此，提高煤電機組效率對我國能源發展戰略及環境保護具有重大意義（yì）。**《煤電節能減排升級與改（gǎi）造行動計劃( 2014) 》明確了現役燃煤發電機組改造後的總（zǒng）體目標，對 300MW 和 600MW 等級亞臨界、超（chāo）臨界機組的節能改造推薦因廠製宜采用汽輪機通（tōng）流部分改造。
國內 300MW 和 600MW 等（děng）級汽輪（lún）機主要為早期引進（jìn）型產品，或者是早（zǎo）期引進型機型（xíng）國產優化改進型產品，汽輪機普（pǔ）遍存（cún）在高中低壓（yā）缸效率低於設計值、汽輪機熱耗率偏高、汽輪機（jī）高效負荷區間狹窄等問題（tí），嚴重影響機組經濟性。同時，近年來國內煤電機組有效利用（yòng）小（xiǎo）時數持續（xù）下降，煤電（diàn）機組平均負荷率不斷（duàn）下降，並且需要經常性參與深度調峰。隨（suí）著技術的不斷（duàn）進步（bù），國內主要廠家先後（hòu）采用了不同的先進的通流設計技術對 300MW 和 600MW 等級汽輪機進行了通流改造。2007 年至 2012 年前後，早期投（tóu）產的 300MW 等級汽輪機已較大規模地進行了通流改造。2012 年 起， 600MW 等級汽輪機開始進行了通流改造（zào）。
汽輪機通流改造一般主要目的是提效、增容、大（dà）流量供熱，目前相關文獻主要側重於（yú）通流改造的經濟性（xìng）研究和振動治理上（shàng）。汽輪機通流改造是一項（xiàng）技（jì）術集成度高的係統性工程，從可研階段、項目執行階段到性能試驗階段，各階段工作中一點小小的紕漏都有（yǒu）可（kě）能導（dǎo）致通流改造效果打折。本文梳理了通流改造過程中一些常（cháng）見問題，並提出了處理及預控措（cuò）施，方便發電企業（yè）今後更好地實施汽輪（lún）機通流改造工作。
1 可研階段
1． 1 改造（zào）範圍（wéi）確（què）定（dìng）
在對經濟性和安全性影響較小的情況（kuàng）下，汽輪機通流改造應盡可能（néng）保留現有設備，改造設備與保（bǎo）留設備的機械接口基本保持不變，改造（zào）後（hòu）的各技術參數應基本（běn）保（bǎo）持不變。改造範圍一般（bān）包括高中低壓缸內缸、隔板( 持環) 、轉子等，更準確的範圍確定應取決於（yú）原設備性能狀況和通流改造的技術路線。
進行通流改造的汽輪機經濟性方麵（miàn）總（zǒng）體表現為熱（rè）耗率偏高，不同的汽輪機熱耗率偏高的原因會有所不（bú）同，除了高中低壓缸效率偏低外，有些還（hái）有高壓閥組壓損偏大、背壓偏大等問題。通流改造時需一並解決安全性問題，安（ān）全性問題一般有: (1) 汽門振動與閥杆斷裂（liè）問題; ( 2) 缸體及（jí）軸係振動偏大問題（tí）; (3) 軸承溫偏高問題; (4) 螺栓、缸體等各部件（jiàn）裂紋問題; (5) 滑銷（xiāo）係統膨（péng）脹不暢問題。通流（liú）改（gǎi）造範圍應針對性地涵蓋原設備（bèi）問題的（de）解決（jué）。
發電企業對汽輪機通流改造的個性化需求越來越突出，出現了單（dān）獨提（tí）高（gāo）再熱蒸汽（qì）溫度和（hé）同時提高主汽、再熱蒸汽溫（wēn）度的汽輪機通流改造，也出現了冷再和熱（rè）再超大（dà）抽汽流量供熱的汽輪機通流改造。這些個性化需求勢必擴大改造（zào）範圍，如更換高中壓外缸、更換高（gāo）中（zhōng）壓導汽管（guǎn）、更（gèng）換高中壓閥組、中（zhōng）壓調（diào）門參調等。蒸汽（qì）參數的提高會導致抽汽參數的變化，結合抽汽回熱係統設備的狀況對加熱器及管（guǎn）道（dào）進行評估並針（zhēn）對性（xìng）地更（gèng）換。
1． 2 邊界條件確定
邊界條（tiáo）件是設備廠家設計（jì）和性（xìng）能考核試（shì）驗的基準，應通過試驗測試獲取擬考（kǎo）核工況點的實際值，尤其是高（gāo）中壓閥組壓損、再熱（rè）器壓損、給水泵（bèng）汽輪機效率（lǜ）、加熱器端（duān）差等。給定的邊界條件如與實際值偏差較大，將誤導設計及決策，影響通流改造的（de）效果。如再（zài）熱器壓損給定值偏（piān）大會導致通（tōng）流設（shè）計偏大，降低部分負荷時效率; 給水泵汽輪機效率給定值偏大會導致（zhì）設計嚴重偏（piān）離實際運行，某（mǒu）機（jī）組給水泵汽輪（lún）機效率給定值為83% ，實際試驗值 THA 工況為62． 4% 、75% THA 工況為60． 8% 、50% THA 工況為38． 9% 。
1． 3 熱耗率考核條（tiáo）款製定
隨（suí）著火電機組利（lì）用小時數降（jiàng）低，發電企業一般都會根據不同（tóng）負（fù）荷工況下的實際運行小時數，確定機（jī）組熱耗（hào）率考核權重，形成*終的加權熱耗（hào）率考核值。考核加權熱耗率對設（shè）備（bèi）廠（chǎng）家末級葉片選型、高壓調（diào）門與（yǔ）高（gāo）壓缸（gāng）匹配性提出了更高的要（yào）求，在當前負荷率偏低的（de）情況下增強（qiáng）了發電企業的競爭力。然而，僅僅對加（jiā）權熱（rè）耗率進行考核是不夠的，設備廠家為了增強自身的競爭力，往往會把全部重（chóng）點放在如何（hé）降低占比大的低負荷熱耗率（lǜ）上而犧牲高負荷的熱耗率，這無疑削弱了（le）發電企業的適應性。某廠一台 600MW 汽輪機通流改造時僅（jǐn）對加權熱耗率進行考（kǎo）核，THA 熱耗率要高出（chū）設計值43． 7 kJ/( kW·h) ，詳見表 1。通流改造時既要對加權（quán）熱耗率進行考（kǎo）核，也要對 THA工況時熱耗率進行考核。
2 設計、製造階段
2． 1 螺栓材料選（xuǎn）用
汽輪機通流改造設計時會盡可能利（lì）用現有的空間，如果同時又提升了參數，這勢必會（huì）使得設（shè）計（jì）上需要高強度、耐高溫的材料，尤其是一些高溫區域的螺栓。應慎重使用鎳基材料和鈷基材料（liào）的螺栓，這類（lèi）材料普遍存在缺口敏感性，對冶金質量、熱處理工（gōng）藝、螺栓製造工藝和檢修工藝要求較高（gāo），部分鎳基材料在某一溫度區間會出（chū）現負蠕變現象，這（zhè）些問題都是導致螺栓斷裂的原因。
當出現（xiàn）必須使用鎳基或鈷（gǔ）基螺栓時，應優化螺栓設計和嚴控（kòng）檢修工（gōng）藝: ( 1) 設計配（pèi）置厚墊圈（quān），以降低各工況下螺栓緊力變化; ( 2) 螺栓（shuān）伸長量盡（jìn）量控製在下限，緊固過程中伸長量不應超出上限; ( 3) 嚴（yán）格（gé）規範（fàn）螺栓解體、安裝工藝，嚴禁使用火焰加熱、管子鉗、大榔頭，杜絕野蠻施工（gōng）; ( 4) 采用專用的螺栓加熱棒，加熱螺（luó）栓有效長度段，控製螺栓內壁加熱溫度，防止加熱棒過熱受損致使螺栓內壁高溫氧化; ( 5) 對螺（luó）栓進行光譜（pǔ）分析、硬度測試、超聲測試和螺紋著（zhe）色檢查，對光譜分析（xī）和硬度測試處打（dǎ）磨光滑; ( 6) 禁（jìn）止使用含 Cl、S 等氧化元素的清洗劑、防咬劑。
2． 2 轉子重量增加
為了（le）確保設計更（gèng）加精（jīng）準，汽輪機通流改（gǎi）造方案大多增加（jiā）通流級數，有時會采用（yòng）反動式設計取代原有的衝動（dòng）式設（shè）計，如此轉子重量會大幅增加。轉（zhuǎn）子重量增加帶來的問題（tí）有: ( 1) 基礎承載、軸承懸掛在缸體上的低壓缸結（jié）構強度需要校核（hé）; ( 2) 盤車功率適應性需（xū）要校核，必要時（shí）增加頂軸油係統; ( 3) 對軸承進行降低（dī）比壓和提高巴（bā）氏合金溫度等級的改造，根據經驗，常規的可傾瓦軸承設計比壓應小於1． 45MPa，橢圓瓦軸（zhóu）承（chéng）設計比壓應小於2． 0MPa; ( 4) 軸承比（bǐ）壓變化後，需要對各軸承（chéng）的潤滑油和頂軸（zhóu）油進行重新分配，甚至（zhì）需要調整潤滑油供油母管壓力; ( 5) 低壓轉（zhuǎn）子重量增加後（hòu）起吊重量（liàng）( 包括起吊設備) 超出行（háng）車荷載限值，某 600MW 亞臨界汽輪機通流改造時低壓通流（liú）采用（yòng）反動式技術，新的低壓轉子重量加上起吊裝置重量分別為77． 2t、78． 5t，原配置的兩輛行車設（shè）計荷（hé）載均為（wéi） 80t，對行車進行改造，將兩輛行車合並，對低壓轉子進行抬吊操作。
2． 3 軸（zhóu）係振動控製（zhì）
汽輪機通流（liú）改造後常常存在振動問題，如汽封間隙過（guò）小引起的動靜碰磨、質（zhì）量不平衡、汽流激振等，嚴重影響機組安全運行。針（zhēn）對這些常見的（de）引起軸係振動異常（cháng）的因素，在通流改造設計、製造階（jiē）段應做好以下幾方麵工作: ( 1) 設計采用合適的汽封及汽封間隙，發電企業應將保留設備的特（tè）性詳實地反饋（kuì）給（gěi）改造廠家，切莫盲目地采用小間隙（xì）汽（qì）封及減少汽封間隙; ( 2) 盡（jìn）可能減少轉子的剩餘不平（píng）衡量，單根轉子高速動平（píng）衡的試驗精（jīng）度為不低於1． 0mm/s，過臨界及超速時的振動值均要符合標準; ( 3) 選擇非常好的配汽方式，兼顧機組經（jīng）濟性、軸承瓦溫和（hé）轉子振（zhèn）動，以*大程度減小蒸汽靜態力; ( 4)采用防汽流激振汽封並合理設計汽封（fēng）間隙，減少運行期間汽流激振力，如采用碎波技（jì）術的汽封; ( 5) 選用油膜動特性係數交叉（chā）耦合（hé）項小、穩定（dìng）性好（hǎo）的（de）軸承，增大軸承阻尼力。
2． 4 深度調峰適應性
大型煤電機組（zǔ）深度調峰已成為普（pǔ）遍現象，浙江省大型（xíng）煤電（diàn）機組的深度調峰至40% THA 基本全（quán）部實（shí）現。為適應機組（zǔ）深度調峰的需要，通流改造需在經濟性、安全性兩方麵開展如下工作: (1) 將低負荷熱耗率納入考核範疇，改造廠家設計時充（chōng）分降（jiàng）低低負荷熱耗率; (2) 采用合適的末級葉片表麵硬化措施，設置合理的低負荷（hé）運行方式（shì），以防止低（dī）排汽（qì）流量下末級葉（yè）片出汽側發生的回流汽（qì）蝕; (3) 增加低壓缸外缸剛性，合理調整低（dī）壓軸封間隙，避免低負荷時高真（zhēn）空下低壓（yā）軸封（fēng）處的碰磨，某 600MW 機組通流改造後曾發生低壓（yā）軸封碰磨（mó）導致軸振高（gāo）而跳機事件; (4) 通流改造配置熱應力控製模塊，避免出現機組深度（dù）調峰時，運行人員因操作量大而忽視（shì）對主機參數的監視，出現汽溫大（dà）幅下降、缸體溫度（dù）差偏大（dà）等（děng）異常時沒有及時發現並調整的現象。
2． 5 低頻保護
如果電網係統（tǒng）頻率下降時處理不當而將機組跳（tiào）閘，則此時機組跳（tiào）閘（zhá）造成（chéng）的電網功率短缺將進一步導致頻率降低，因而形成連鎖反應，嚴重時（shí）*終導致電網崩潰。1996 年 7 月及8 月美國西部（bù）電力係統大停電、1999 年 7 月 29 日台灣大停電都是機網嚴重不協調（diào）的典型案例。限製汽輪機頻率異常運行的主要因素是汽輪機葉片諧振問題，通流改造時（shí）應明確提出低頻保護的要求: ( 1) 低（dī）頻保護不投跳（tiào）; ( 2) 即使投跳閘，低頻保護投（tóu）跳定值應低於電網（wǎng）低頻減載裝置（zhì）*後一輪定值; ( 3) 特殊情況（kuàng）下當低（dī）頻保護（hù）需要跳閘時，保護動作時間必須符合《GB/T31464 電網運行準則》中（zhōng）關於汽輪發電（diàn）機頻率異常允許時間規定。
2． 6 新舊設備接口匹配
任何改造與非改造部件間的配合（hé）或係統中（zhōng）改造後的熱（rè）力參數（shù）與原參數之間的配合，在銜接處即形成接口，一般遵循改造部件適應非（fēi）改造部件原（yuán）則。
常見的係統接口及處理方法有（yǒu）: ( 1) 改造（zào）後抽汽參數變化，尤其在提參數通流（liú）改造中重點關注（zhù），應結合對加（jiā）熱器、抽汽管路、疏（shū）水管路的評估，針對（duì）性地更換加熱器、抽汽管道、疏水調節閥、疏水管道，避（bì）免通流改造後出現加熱器和抽汽管路超溫超壓運行、管道壓損大、疏水不暢等（děng）現象; ( 2) 通流改造機組增容後，額定負荷時發電機的發熱量增加，原有的定子（zǐ）冷卻水係統及氫氣（qì）冷卻係統應進行適應性評估，尤其是對（duì）夏季工況的評（píng）估，必要時進行兩個冷卻係統的擴容改造; ( 3) 高度關注熱工測點安裝特性（xìng）的變化，防止出現測點接（jiē）錯、定（dìng）值設（shè）定錯誤等問題，如獲取各轉子材質相同的靶板以校核軸係位移（yí）、差脹、振動等測點（diǎn）特性，對比（bǐ）改造後轉速盤齒數，區分新（xīn）舊（jiù）軸向定位方式等。
常見的機械接（jiē）口及處理方法有: ( 1) 汽門改造及外缸更換時保證各管道（dào）接口外，還應校核接口處（chù）的（de）推力和力矩，並校核鋼結構及（jí）支吊架載荷（hé）; ( 2) 高壓轉子與機頭小（xiǎo）軸( 主油（yóu）泵小軸或盤車小軸) 接口（kǒu）、低壓轉子與發電機轉（zhuǎn）子( 或盤車齒輪) 接口，可先（xiān）采用現場加工小軸和盤車齒輪凸肩的辦法，時間允許也可以將（jiāng）其（qí）返（fǎn）至改造（zào）廠家裝配並隨（suí）轉子進行高速動（dòng）平衡（héng）; ( 3) 保留外缸時，內缸（gāng）與（yǔ）外缸裝配接口是影響安（ān）裝（zhuāng）質量和工期的關（guān）鍵所在，盡可（kě）能地給設（shè）備（bèi）廠家創造精（jīng）確接口測繪（huì）的條件，*一時間完成（chéng）新舊設備的試裝工作，檢查（chá）各螺（luó）栓孔是否對應（yīng）、軸向定位是否到位、膨脹間隙是否充足等。
3 安裝、調（diào）試（shì）、試（shì）驗（yàn）階（jiē）段
3． 1 軸向定位
軸向定位包括軸係軸向定位和缸體軸向定（dìng）位兩方（fāng）麵內容，軸向定位堅持三大原則: 改造部件適應非改造部件、可調部件適應非可調（diào）部件、靜止部件適應轉動部件。非改造部件軸向定位應（yīng）在全冷（lěng）態收縮到位（wèi）後（hòu）進行，必（bì）要時需要滑銷係（xì）統檢修後重新吊回轉（zhuǎn）子裝複推力軸承（chéng）進行。以（yǐ）圖 1 所示的某600MW 四缸汽輪機通（tōng）流改造為例，軸向定位的常規工序如下: ( 1) 根據發電機轉子定位尺寸及改造後前後差脹變化定位低壓 2 轉子，並調整低壓 2 軸向通流間隙定位低壓內缸 2; ( 2) 由低壓內缸 2 通過中低壓連通管定位低壓內缸 1 和中（zhōng）壓外缸，並調整低壓 1 軸向通流（liú）間隙定位低壓 1 轉子，調整中壓（yā）軸封軸（zhóu）向間隙定位中壓轉子並調整推力軸承（chéng）位置，調整中壓通流間隙定位中壓內缸; ( 3) 根據中（zhōng）壓轉子的位置定位（wèi）高壓轉子（zǐ），調整外缸上（shàng）高壓軸封軸向間隙定位高壓（yā）外缸（gāng），調整高壓軸向通（tōng）流間隙定位高壓（yā）內缸; ( 4) 調整主油泵小軸軸向間隙（xì）定位前軸承箱。這些設備的定（dìng）位一般通（tōng）過靠背輪墊（diàn）片、軸向定位（wèi）鍵( 環) 、貓爪橫銷等實現，鑒於中低壓連通管螺栓孔、膨脹節有一（yī）定的間隙補償量及各環節調（diào）整手段豐富，一（yī）般可優化為分缸初調、軸係複核（hé）。
3． 2 保護邏輯修訂
通流改造後新的設計（jì）、新的設備會（huì）有新的保（bǎo）護邏輯和定值修訂，如修訂（dìng）不合適（shì），或達不到（dào）保（bǎo）護設備的目的，或容易導（dǎo）致機組跳閘。常見的保護邏輯修（xiū）訂有: (1) 軸向位移、差脹定（dìng）值（zhí）修（xiū）訂; ( 2) 保護末級葉片用的凝汽器背壓保護邏輯修訂及後缸減溫水（shuǐ）投運邏輯修訂（dìng）; ( 3) 為保護調節級葉片，特殊閥序下主蒸汽壓力保護邏輯修訂; ( 4) 中調參調供（gòng）熱時，大（dà）流（liú）量供（gòng）熱情況（kuàng）下中調門（mén）開度保護邏輯修訂、中壓閥組壓差保護邏輯修訂、一（yī）抽與高排壓力保護邏輯修訂。
3． 3 性能考核（hé）試驗
通流改造後的性能考核試驗雖然和新機組（zǔ）的性能考核試驗內容是相同的，但是試驗條件遠沒有新機組的試驗條件理想。為（wéi）給通流改造創造良好的試驗條（tiáo）件，可（kě）做好如下幾方麵: (1) 做好閥門檢修工作，將係統外漏和內漏控（kòng）製在 ASME標準（zhǔn）控製範圍內，重點有（yǒu）凝結水管道煙氣流（liú）量計後的各疏水（shuǐ）和放水閥、加（jiā）熱器的事故疏水閥、各氣動疏水閥、定排和連排（pái）閥門、安全閥等; (2) 做好關鍵性能試驗測點的整治工作，重點是各管道煙氣流量計的校核，管道煙氣流量計一（yī）般有凝結水管道煙氣流量計、主（zhǔ）汽和再熱汽減溫水管道（dào）煙（yān）氣流量計（jì）、密封水進回水管道煙氣（qì）流量（liàng）計、給（gěi）水泵汽輪機（jī）進汽管道煙氣流量計、軸封係統管道煙（yān）氣流量（liàng）計等，確保凝結水管道煙氣流量（liàng）計旁路隔離嚴密及管道煙氣流量計後無水回流至管道煙氣流量計前;(3) 試驗宜安排在環境溫度（dù）較低（dī）的（de）季節進行，避免出現試驗（yàn）期間背壓偏高且無法調（diào）低、試驗背壓修正（zhèng）曲線無法獲得、熱耗率的背壓修正量偏大現象; (4) 為了深度挖掘通流改造的節能（néng）成果，需進行包括滑（huá）壓優化試驗、冷端優化試驗、變背壓試驗在內的性能診斷試驗。
4 結 論
本文梳理了汽輪機通流改造各個階段的常見問題，總（zǒng）結提出了處理及控製措施。通流改造是一項係統性工（gōng）程，隻有將可研階段、設備采購階段、設計階段、生產製造階段、施工階段、調試階段和性（xìng）能（néng）考核階段的每一項工作做到（dào）盡善盡（jìn）美，才能*大程（chéng）度地發（fā）揮（huī）改造的（de）效果、提高設備本質安全（quán）。
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