浅谈制约小型自用汽轮机发电的因素

蔡鑫

摘 要：本文以青岛捷能公司生产的C15-8.83/4.3型汽轮发电机组为例，结合多次设备改造经验，针对制约小型汽轮机效率的几项关键因素进行了分析。

关键词：汽轮机;效率;非计划性停机;机组内耗

0 引言

从减少非计划停机、减少机组内耗两个大的方面入手，解决制约小型汽轮机发电的因素。

1 减少非计划性停机

据统计，中润公司动力分厂在2010—2012年间，汽轮机非计划性停机多来源于励磁系统的故障，就以下四点进行了技术改造，彻底解决了因励磁系统故障带来的非计划性停机。

1.1 改善励磁机运行环境 励磁整流盘是发电机的主要部件之一，以前工作环境粉尘较多，由于粉尘主要为焦粉可导电，导致整流盘基本上半个月就要停机维修一次，每次减少发电量10万千瓦时。通过加装密闭小屋，使得励磁整流盘与粉尘隔绝，另外在小屋里增设了降温设备，最大限度改善了整流盘的运行环境，自改造以来整流盘一直平稳运行，有效保证了发电机的正常运转。

1.2 消除机组油档漏油 国内小型机组轴瓦油档多采用梳齿式油档，一般挡油环宇轴颈上部间隙为0.20～0.25mm，下部间隙为0.05～0.10mm，两侧间隙为0.10～0.20mm，其下半内侧油档通常开有泄油孔，但正常运行中，由于孔径偏小或孔数量小而来不及泄油，就很容易沿着轴颈向油档外部甩油，2012年机组第一次大修时对2#机组4#瓦油档泄油孔孔径扩孔，改造后机组漏油明显改善，但是4#瓦处仍旧有油雾产生，受到励磁机吸引力进入到励磁盘中，易引起机组跳车。

现在先进机组轴瓦密封引进了接触式油档。这样密封齿与转轴可紧密接触，实现无间隙运行和自润滑。其具有以下优势具有精确限位装置、弹性退让等优势，经过油档改造后，泄漏油气进入励磁系统的问题有了明显改善。

1.3 提高对焦粉导电的认识 通过多次励磁事故的分析，对焦粉导电有了新的认识，主要围绕提高带点体对地绝缘进行研究，先是探索对绝缘板采用环氧树脂封装，提高爬电距离，励磁机能够稳定维持运行至40天。接着又采用将整流盘绝缘板加厚、改变材质的方式，绝缘板改成云母材质，进一步提高绝缘，励磁机稳定运行时间达半年以上。然后又在励磁机进风口处增加滤网，减少焦粉的进入，这样一步一步探索出对励磁系统的治理道路，至今运行2年未出现励磁系统造成汽轮机停车事故。

1.4 改善电抗器接头发热的情况 发电机电抗器接头发热是制约发电的常见问题。经过摸索，发现电缆为铜材质，电抗器为铝质，铜铝之间受热发生化学反应，运行时电抗器接头温度高达90℃，经过可行性研究将接头改变为铜铝过度材质接头，同时距离加长，增加电抗器接头的散热面积，经过改造后，电抗器触头温度未超过50℃，制约发电的一个因素得以解决。

2 减少机组内耗

2.1 保温材质更换 改造前汽轮机上、下气缸由于保温不合适造成温差较大，易造成启动汽轮机时需要长时间暖机才能顺利启动。动力分厂通过调研，将原来硅酸铝材质保温更换为高铝稀土材质保温，使得上、下气缸温差由原来的30℃以上下降到10℃以内，每次汽轮机启动时间可缩短2小时，节约时间可多发电3万千瓦时。

2.2 改造汽封 传统梳齿式汽封，径向间隙一般为0.30～0.35mm，若汽封径向安装间隙较小，汽封齿很容易磨损，因此只能牺牲间隙来保证机组运行安全。仅仅依靠高低齿密封蒸汽使得轴端密封效果不好，需要提高轴封供气的压力满足机组真空需求，机组真空比较低。将传统汽封低齿车削，由蜂窝状汽封取代，蜂窝是由六边形孔边片组成，其芯格尺寸为0.8～2mm，板厚0.05～0.2mm，蜂窝深度为3～6mm，是一种应用较为广泛的汽封。

图1  梳齿式汽封与蜂窝式汽封对比图

通过图1的比较发现，蜂窝汽封由于具较宽的密封带，改变了传统直形汽封低齿齿数由于受结构限制，只能布置很少（一般1～2齿）的缺点，仍保留汽封高齿。相当于增加了汽封齿数量，加大了汽流阻力，提高了密封效果，动力分厂利用2#汽轮机大修时机更换了9道轴端汽封，改造后，机组前汽封蒸汽泄漏量减少，小减用汽量减少。后轴封漏真空量改善，机组效率得以提高。

2.3 维持最佳真空度 运行经验表明，凝汽器真空每降低1%，会使汽轮机汽耗增加1.5%～2.5% 。汽轮机真空度的高低与真空系统的严密性、循环水流量、凝汽器不锈钢管清洁系数有很大关系。

2.3.1 凝汽器不锈钢管清洗 虽然在冷却水中加入缓蚀阻垢剂，但是不锈钢管的结垢仍旧不可避免，加上不锈钢管的传热系数本身比铜管低8%～15%，一旦大量结垢对机组效率产生较大影响。该厂没有具备在线清洗的条件与装置，利用大中修时机对凝汽器不锈钢管进行机械清洗。

2.3.2 真空查漏 向凝汽器汽侧灌入清洁的工业水或除盐水，灌水高度应达到下汽缸汽封洼窝的下部处，查看与凝汽器相连的管道、阀门、法兰以及凝汽器不锈钢管是否有漏水现象。

2.3.3 改造后汽缸喷水 汽轮机真空降低直接影响汽轮机排气温度的升高，排气温度的升高影响机组胀差、振动，原设计汽轮机后汽缸喷水是利用凝结水泵出口水回送凝汽器低压缸排气管处，当汽轮机排汽温度升高至80℃时后汽缸喷水自动打开，降低排气温度。经过使用发现效果不够明显，对水束喷水改造成雾化喷水，加大水与蒸汽的换热面积。

3 结束语

通过陆续几年对小型汽轮发电组的运行探索、改造，我们进行了励磁机运行环境、励磁机进风口处加装滤网、电抗器材質更换、保温材料更换、油档和汽封的更新、后汽缸增加雾化喷头等改造项目，实际投入运行，对提高汽轮机发电量起到了关键作用。

参考文献：

[1]高压汽轮机检修[M].水利水电出版社.

[2]辽宁省电力工业局组编，邵和春主编.汽轮机运行[M].中国电力出版社.

[3]孙奉仲主编.大型汽轮机运行[M].中国电力出版社.