中压抽凝机组低压改造

张 强

（中国石油化工股份有限公司沧州分公司，河北 沧州 061000）

中压抽凝机组低压改造

张 强

（中国石油化工股份有限公司沧州分公司，河北 沧州 061000）

将动力车间原有的中温中压抽凝汽轮机组进行改造后,应用于纯低温低压蒸气发电，以完成公司低压蒸气回收发电项目。

汽轮机组改造；节能减排；临界转速；低压蒸汽回收

我公司动力车间2#机组于1995年底正式建成，1996年初实现并网供汽发电。2#汽轮机组的设计采用的是6000kW抽汽凝汽机组（图1），最大进汽量77.1t/h。该机组主要目的是为了平衡生产装置过剩瓦斯，利用瓦斯燃烧所产生的蒸汽凝汽发电。可以在抽汽凝汽状态下运行，既向生产装置供汽，又利用部分剩余蒸汽发电，实现装置过剩瓦斯平衡和蒸汽有效利用。

图1

沧州分公司通过节能改造、低温热利用和中压背压式压缩机使用等多项举措，装置能耗大幅降低，2011年6月加氢装置投入生产后，经测算，分公司装置低压蒸汽总体将过剩20～30t/h。公司现有中压汽轮发电机组若改为低压余汽发电机组，投资小且工期短，改造费用约200万元，当年施工即可回收投资。通过比对，决定对2#汽轮发电机组进行改造，以适应当前1.0MPa低压蒸汽的工况，解决低压蒸汽过剩的问题。

一、机组改造内容

1.抽汽C6-3.43/0.981改为N4.2-1.1，去掉高压段，保留低压段

（1）拆除高压喷嘴组、高压调节级叶轮叶片、高压段第一压力级隔板及叶轮叶片。

（2）原旧转子去掉高压复速级叶轮叶片、第一隔板汽封套筒、第一级叶轮叶片，再套上第一个套筒及第二个套筒，平键配制。改造后转子重量2309kg,一阶临界转速2069r/min,转子应作动平衡，精度为G2.5级。

（3）拆除高压调节汽阀及连杆，更换低压阀杆、阀碟、横梁、球面螺母、球座等。

2.由液调改为电调

（1）调节器整体更换，调节器壳体在其毛坯基础上进行改造，与前轴承座结合面的通流孔和返厂的前轴承座上半照配。按调节器部套试验规程做调节器静态试验。

（2）增加Woodward505E、2台CPCⅡ及辅助供油系统。

3.需要现场改造的零部件

（1）中间隔板原有五个φ16mm的孔，在低参数运行时需堵死。

（2）蒸气管路相应改造：低压蒸气管路并入原机组进汽管路，取消抽气管路并进行封堵。

4.改造后运行工况及控制方式

（1）改造前后的工况如表1所示。

表1

（2）控制方式

机组改造后低压蒸汽经主汽门进入汽缸，经低压调节汽阀控制后进入低压段做功。此工况下用505E的高压阀位控制信号控制低压调节汽阀。

二、机组改造对临界转速的影响

以上改造内容重点讨论了是否拆除转子的中压级轮盘，如不拆除（A方案如图2），蒸汽需经中压轮盘与内汽缸间隙，最后经低压调阀控制做功，这样部分能量损失（约40kW）在中压轮盘上；如拆除（B方案如图3）中压轮盘有可能影响机组的临界转速，对此进行了较深入的分析。

图2

图3

1.回转力矩对转子临界转速的影响

当转子上的圆盘不是安装在两支承的中点而是偏于一侧时，圆盘将施加于转轴一个惯性力矩，相当于弹性力矩。在一定情况下，它使转轴的变形减小，因而提高了转轴的弹性刚度，即提高了转子的临界角速度。

汽轮机转子采用B方案（图3），可以等效的看作是转子重心更加偏向低压侧，因此，这种方案的确会影响转子的临界转速。

2.组合转子对临界转速的影响

转子系统经常是由多个转子组合而成的，每个转子都有其自身的临界转速，组合成一个多跨转子系统后，整个组合转子系统也有其自身的临界转速。组合转子与单个转子的临界转速间既有区别又有联系，其间存在一定规律。如果各单个转子是由不同制造厂生产，那么当制造厂给出各单个转子的临界转速后，利用这一规律就可以估计组合后转子临界转速的分布情况。目前所改造的汽轮机转子，经计算临界转速为2400r/min。汽轮机和发电机转子采用凸缘式刚性联轴器，连接后高于原系统相应的各阶临界角速度，接近机组的3000r/min工作转速，将会影响机组的安全运行，造成极大的安全隐患。经讨论决定保留中压复速级及压力级轮盘，选择A方案，改造后转子重2770kg，一阶临界转速1801r/min（见图4）。

图4

三、机组改造后的效果

2011年8月17日，改造工作完成后，并经多次试机，具备开机并网条件。在进行一系列暖机、静态试验等准备工作之后，开始冲转，机组升至3000r/min，各项参数均正常，开机并网同时逐渐加载负荷，机组运行稳定。

机组改造运行后，利用低压余汽发电负荷在2000～4000kW・h左右，如发电负荷为2000kW・h，每kW・h按0.5元计算，可在3个月内收回投资，同时工期缩短了22个月（新机组工期按照2年计算），否则22个月内低压蒸气直排大气将是一种巨大的能源浪费并且直接影响环境。

经过近3.5年的运行检验，该机组已安全运行2万余h,累计回收电能4700万kW・h，为平衡全厂低压蒸汽降低能耗起着至关重要的作用。

[1]杨国安.旋转机械故障诊断实用技术[M].北京：中国石化出版社，2012（1）:10-11.

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