PG9171E燃机新型热通道部件AGP升级改造

李再平

（深圳钰湖电力有限公司，广东深圳 518111）

0 引言

PG9171E 燃气轮机（简称“9E 燃机”）为美国GE 公司生产，额定功率120 MW。国内现服役机组近60 台，生产日期为2003 至2004 年，机组运行15 年以后，燃机透平热通道部件已达到使用寿命需进行更新换代。为提高机组出力及效率，深圳某电厂引进GE公司新型热通道AGP 备件，在国内第一家进行9E 燃机透平热通道部件AGP 升级改造：透平一级动叶、二级动叶、三级动叶更换为全三维AGP 动叶，达到最佳冲角，气动损失更小；将原来透平一级喷嘴、二级喷嘴更换为改进冷却效果的AGP 喷嘴，三级喷嘴更换为全三维AGP 喷嘴；将原来一级复环、二级复环、三级复环更换为带第3 代可磨涂层的AGP 复环，减小动叶与复环间隙，减小漏气损失。新型热通道部件AGP 升级改造，取得了良好的效果。

1 1号燃机压气机排气缸气封及轴承气封改造

压气机排气缸气封安装在压气机第17 级动叶后，原始气封结构为蜂窝式气封，作用为防止压气机排气泄漏到压气机排气内缸；2 号轴承前后气封为蜂窝式气封，作用为防止压气机排气进入轴承内部。2013 年以来，因蜂窝式气封材质磨损，密封间隙增大，造成以下问题：①2 号轴承排气管排气温度高至300 ℃（厂家规定温度不高于260 ℃）；②压气机高温排气进入滑油箱，导致滑油温度升高至70 ℃以上（厂家规定温度不高于70 ℃）、负压下降至-200 Pa（厂家规定为-1500 Pa）、2 号轴承油档漏油等问题。

为解决蜂窝式气封磨损带来的问题，2013 年3 月机组检修时进行气封改造：将压气机排气缸气封及2 号轴承前后气封更换铜铝合金Gen3+刷式气封，减小气封间隙，提高密封效果（图1）。

改造效果：①2 号轴承排气管排气温度230 ℃；②滑油箱油温64 ℃，负压-900 Pa。

图1 改造前、后的蜂窝式气封和刷式气封

2 1号燃机透平热通道部件AGP 升级改造

2017 年3 月，1 号燃机A 级检修并进行热通道部件改造。燃机一级动叶、一级喷嘴、一级复环进行AGP 升级改造，二级动叶、二级喷嘴、二级复环进行AGP 升级改造，三级动叶、三级喷嘴三级复环进行AGP 升级改造（表1）。改造前、后的喷嘴如图2 所示，改造前、后的动叶如图3 所示，改造前、后的复环如图4 所示。

表1 改造内容

图2 改造前、后的喷嘴

图3 改造前、后的动叶

图4 改造前、后的复环

3 实施效果及经济和社会效益

3.1 机组出力、效率提高

改造前1 号燃机100%ECR 工况下，两个试验工况实验实测燃气轮机发电机功率为111 605.7 kW 和110 667.2 kW，平均功率为111 136.5 kW。实验热耗率分别为11 211.7 kJ（/kW·h）和11 241.4 kJ（/kW·h）。

改造后1 号燃机100%ECR 工况下，两个试验工况实验实测燃气轮机发电机功率为113 043.3 kW 和112 554.8 kW，平均功率为112 799.0 kW。实验热耗率分别为11 074.3 kJ（/kW·h）和11 094.9 kJ（/kW·h）。

考虑老化修正，改造前1 号燃机100%ECR 工况下两个试验工况修正后的功率分别为124 866.5 kW 和124 796.5 kW，平均功率为124 831.5 kW；修正后的热耗率分别为10 819.8 kJ/（kW·h）和10 827.4 kJ/（kW·h），平均热耗率为10 823.6 kJ/（kW·h）。

改造后1 号燃机100%ECR 工况下两个试验工况修正后的功率分别为132 364.7 kW 和132 361.7 kW，平均功率为132 363.2 kW；修正后的热耗率分别为10 602.7 kJ/（kW·h）和10 610.5 kJ/（kW·h），平均热耗率为10 606.6 kJ/（kW·h）；改造后热耗比改造前低217.0 kJ/（kW·h）。

在相同工况下，改造后第一套机组1 号燃机出力114.98 MW，汽机出力61.9 MW；未改造第二套机组2号燃机出力108.40 MW，汽机出力61.71 MW。联合循环出力提高2.5%，热耗下降1.5%。DCS 显示第一套机组（AGP 改造）与第二套机组（未进行改造）出力显示如图5 所示。

3.2 延长备件寿命和检修间隔

改造后透平检修间隔由24 000 h 延长到32 000 h，大修检修间隔由48 000 h 延长到64 000 h，热通道部件寿命由72 000 h 延长到96 000 h。整体部件寿命延长了30%以及中修检修间隔延长30%，预估度电分摊的设备成本节省20%～30%，而且显著提高机组运行的灵活性。间接延长机组运行时间（一个大修周期延长了16 000 h），显著提升了机组的经济效益，达到同类型机组先进水平，提高机组在电网和热网中的可靠性。

3.3 机组运行稳定性增强

作为国内第一台AGP 改造的9E 燃机，在深圳地区近三年台风暴雨极端天气情况下，兄弟电厂机组全部跳停，而本公司1 号燃机稳定运行，保证电网供电。

4 结束语

图5 DCS 显示第一套机组与第二套机组出力显示

9E 型燃机在国内已运行15 年，燃机热通道部件和压气机气封已到升级换代时期，可将热通道部件（喷嘴、动叶、复环）进行AGP 升级改造。改造后主要达到3 个效果：①燃机出力提高6 MW，联合循环出力提高2.5%，热耗下降1.5%；②AGP 热通道部件寿命延长，部件寿命由72 000 h延长到96 000 h；③机组运行稳定性增强。9E 燃机压气机气封更换为刷式气封后，耐磨效果好、减少漏气损失、密封效果更好。