關於渦街蒸汽流量計在汽輪機（jī）改造中的應用及（jí）安裝調試
點（diǎn）擊次數（shù）：1806 發布時（shí）間：2021-01-07 15:12:51
摘要: 汽輪（lún）機通流改造是一項（xiàng）技術集成度高的係（xì）統工程，既要提高（gāo）設備的經濟性、安全性，又要適應非改造部件（jiàn）和係統，還要滿足如深度調峰、低頻保護等的新要（yào）求。梳理了通流改造可研階段、設計和製造階段、安裝調試與試驗階段的改造範圍（wéi）確定、螺栓材料選用、軸向定位等常見問題，總結提出了（le）有效處理及預控措（cuò）施，有利於（yú）發電企業今後更（gèng）好地實施汽輪機通流改造工（gōng）作。
前 言（yán）
我國資源（yuán）特點導致煤電長期以來（lái）一直（zhí）占據電源（yuán）結構的核心地位，2017 年煤電裝機量為10．2億千瓦（wǎ），占裝機總量58% ，煤電（diàn）全年發電量為42 000 億（yì）千瓦時，占（zhàn）比更是高達67% ，因此（cǐ），提高煤電機組效率對我國能源發（fā）展戰略及環境（jìng）保護具有重大意義。**《煤電節能（néng）減排升級與改造行動計劃( 2014) 》明確了現（xiàn）役燃煤發電機組改造後的（de）總體目標，對 300MW 和 600MW 等級亞臨界、超臨界機組的（de）節能改（gǎi）造推薦因廠製（zhì）宜采用汽輪機通流部分改（gǎi）造。
國內 300MW 和 600MW 等級汽輪機主要為早期引進型產品，或者是早期引進型（xíng）機型國產優化（huà）改進（jìn）型產品，汽輪機普遍存在高中低壓缸效率低於設計值、汽輪機熱耗率偏高、汽輪機高（gāo）效負荷區間狹窄等問題，嚴重影響機組經濟性。同時，近年來國內（nèi）煤電機組有效（xiào）利用小（xiǎo）時數持續下降，煤電機組（zǔ）平均負荷率不斷下降，並且需要經常（cháng）性參與深度（dù）調峰。隨（suí）著技術的不斷進步，國內主要廠家先後采用（yòng）了（le）不同的先進的通流（liú）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，早期投產的 300MW 等級汽輪機已（yǐ）較大規模地進（jìn）行了通流改造。2012 年 起， 600MW 等級汽輪機開始進（jìn）行了通流改造。
汽輪機通流改造一般主（zhǔ）要目的是提效、增容、大流（liú）量供熱，目前相關文獻主要側重（chóng）於通流改造的經濟性研究和振動治理上。汽輪機通流改造是一項（xiàng）技術集成度高的係統性工程，從可研階段、項目執行階（jiē）段到（dào）性能試驗階（jiē）段，各階段工作中一點小（xiǎo）小的紕漏都（dōu）有可能導致通（tōng）流改造效果打折。本文梳理（lǐ）了（le）通流改造過程中一（yī）些常見問題，並提出了處理及預控措施（shī），方便發電企業今（jīn）後更好地實施汽輪（lún）機通流改造工作（zuò）。
1 可研階段
1． 1 改造範圍確定
在對經濟性和安全（quán）性影響較小的情（qíng）況下，汽輪（lún）機通流改造（zào）應盡可能保留現有設備，改造設備與保留設備的機械接口基本保（bǎo）持不變，改造（zào）後的各技（jì）術（shù）參數應基本保（bǎo）持不變。改造範圍一般（bān）包括高中低壓缸內（nèi）缸、隔板( 持環) 、轉子等，更準確的範圍確定應取決於原設備性能狀況和通流改造的技術（shù）路（lù）線。
進行通流（liú）改造的汽輪機經濟性（xìng）方麵總體表現（xiàn）為熱耗率偏高，不同的汽輪（lún）機熱耗率偏高的原因會有所不同，除了高（gāo）中低壓缸效率偏低外，有些還有高壓閥組壓損（sǔn）偏大、背壓偏大等問題。通流改造時需一（yī）並解決安全性問題，安全性問題一（yī）般有: (1) 汽（qì）門振動與閥（fá）杆斷裂問題; ( 2) 缸體及軸係振動偏大問（wèn）題; (3) 軸承溫偏（piān）高問題; (4) 螺栓（shuān）、缸體等各部件裂紋問（wèn）題; (5) 滑銷（xiāo）係統膨脹不暢問題。通流改造範圍應針對性地涵（hán）蓋原設備問題（tí）的解決。
發電企業對汽輪機（jī）通流改造的個性（xìng）化需求越來越突出，出現了（le）單獨提高再熱蒸汽溫度和同時提高主汽、再熱蒸（zhēng）汽溫度的汽輪機通流（liú）改造，也出現了冷再和熱再超大抽汽流量供熱的汽輪機通流（liú）改造。這些個性化需求（qiú）勢必擴大改造範圍，如更換高中壓外缸、更換高中壓（yā）導汽管、更換高中（zhōng）壓閥組、中壓調門參調等（děng）。蒸汽（qì）參數的提高會導致抽汽參數的變化，結合抽汽（qì）回熱係統設備的狀況（kuàng）對加熱器及管道進行評估並針對性地更換。
1． 2 邊界條（tiáo）件確定
邊界條件是設備廠家設計（jì）和性能考核試驗的基（jī）準，應通過試驗測（cè）試獲取擬（nǐ）考核工況點的實際值，尤其是高中（zhōng）壓閥（fá）組壓損、再熱器壓損、給水泵汽輪機效（xiào）率、加熱（rè）器端差等。給定的邊界條件（jiàn）如與實際值偏差較大，將誤導設計及決策，影響通流（liú）改造的效果。如再熱器壓損給定（dìng）值偏大會導致通（tōng）流（liú）設計偏大，降低部（bù）分負荷時（shí）效率; 給水泵汽輪（lún）機效率給定值偏大會導致設計嚴重偏離實際運行，某機（jī）組給（gěi）水泵汽輪機效率給定值為83% ，實際試驗值 THA 工況為62． 4% 、75% THA 工況為（wéi）60． 8% 、50% THA 工況為38． 9% 。
1． 3 熱耗率（lǜ）考核條款製定
隨著火電機組利用（yòng）小時數降低（dī），發電企業一般都會根據不同負荷工況下的實際運行小時數，確定（dìng）機組熱耗（hào）率考核權重，形成*終的加（jiā）權（quán）熱耗（hào）率考核值。考核加權熱耗（hào）率對設備廠家（jiā）末級葉片選型、高壓調門與高壓（yā）缸匹配性提出了更（gèng）高的要求，在當前負（fù）荷率偏低的情況下增強了發電企業的競爭力。然而（ér），僅僅對加權（quán）熱（rè）耗率進行考核是不夠的，設備廠家為了增強（qiáng）自身的（de）競爭力，往（wǎng）往會把全部重點放在如何降（jiàng）低占比大的低負荷熱耗率上而（ér）犧牲高負荷的熱耗率（lǜ），這無疑削弱了發電企業的適應性。某廠一台 600MW 汽輪機通流改造時僅對加權熱耗率進行考核，THA 熱（rè）耗率（lǜ）要高出設計值43． 7 kJ/( kW·h) ，詳見表 1。通流改（gǎi）造時既要對加權熱耗率進行（háng）考核，也要（yào）對（duì） THA工況時熱耗率進行考核。
2 設計、製造階段
2． 1 螺栓（shuān）材料選（xuǎn）用
汽輪機通流改造設計時會盡（jìn）可能（néng）利（lì）用現有的空間，如果同時又提升了參數，這勢必（bì）會使得設計上需要高強度、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的螺栓，這類材料普遍存（cún）在缺口敏感性，對冶金質量、熱處理工藝、螺栓製造工（gōng）藝和檢修工藝要求較高，部分鎳基材料在（zài）某一溫度區間會出（chū）現負蠕變（biàn）現（xiàn）象，這些問題（tí）都是導致螺栓斷裂的原因。
當出現必須使用鎳（niè）基或鈷基螺栓時，應（yīng）優化螺栓（shuān）設計和嚴控檢修工（gōng）藝: ( 1) 設計配置厚墊圈，以降低各工況下（xià）螺（luó）栓緊力變化; ( 2) 螺栓（shuān）伸長（zhǎng）量盡（jìn）量控製在下限，緊固過程中伸長量不應超出上限; ( 3) 嚴格規範螺栓（shuān）解體、安裝工藝，嚴（yán）禁使用火焰加熱、管子鉗、大（dà）榔頭，杜絕（jué）野蠻施工; ( 4) 采用專（zhuān）用的螺栓加熱棒，加熱（rè）螺栓有效長度段，控製螺栓內壁加熱溫（wēn）度，防止加熱（rè）棒過熱受損致使螺栓內壁高溫氧化; ( 5) 對螺栓進行（háng）光譜分析、硬度測試、超（chāo）聲測試和螺紋（wén）著色檢查，對光譜分析和硬度測（cè）試處打磨光（guāng）滑; ( 6) 禁止使用含 Cl、S 等氧化元（yuán）素的清洗劑、防咬劑（jì）。
2． 2 轉子重量（liàng）增加
為（wéi）了確保設計更加精準，汽輪機通流改（gǎi）造方案大多增加通流級（jí）數，有時會采用反（fǎn）動式設計（jì）取代原有的衝動式設計，如（rú）此轉子重量會大幅增加。轉子重量增（zēng）加帶來的問題有: ( 1) 基礎承載（zǎi）、軸承懸（xuán）掛在缸體上的低壓缸結構強度需要校核; ( 2) 盤車功率適應性需要（yào）校核，必要時增加頂軸油係統; ( 3) 對軸承（chéng）進行降低比（bǐ）壓和（hé）提高巴氏（shì）合金溫度（dù）等級的改造，根據經（jīng）驗，常規的可傾瓦軸承設計比（bǐ）壓應小於1． 45MPa，橢圓瓦軸承設計比壓應小於2． 0MPa; ( 4) 軸承比壓變化後，需要（yào）對各軸承的潤滑油和頂（dǐng）軸油進行重新分（fèn）配，甚至需要調整潤滑油（yóu）供油母管壓力; ( 5) 低壓轉子重量增加後起吊重量( 包括起吊設備) 超出行車荷載限值，某 600MW 亞臨界汽輪機通流改造時低壓通流采用（yòng）反動式技術（shù），新的低壓轉子重量加上起（qǐ）吊裝置重量分別（bié）為77． 2t、78． 5t，原配置的兩輛行車設計荷（hé）載均為（wéi） 80t，對行車進行（háng）改造，將兩輛行車（chē）合並，對低壓轉子進行（háng）抬吊操作。
2． 3 軸係振動控製
汽輪機通（tōng）流改造後常常存在振動問題，如汽（qì）封（fēng）間（jiān）隙過小引（yǐn）起的動靜碰磨、質量不（bú）平衡、汽流激振等，嚴重影響機（jī）組安全運行。針對這些常見的引起軸（zhóu）係振動異常（cháng）的因素，在（zài）通流改造設（shè）計、製（zhì）造階段應做好以下幾方麵（miàn）工作（zuò）: ( 1) 設（shè）計采用合適的汽（qì）封及汽封間隙，發（fā）電企業應將保留設備的特性詳實地反（fǎn）饋給改造廠家，切莫盲目地采用小間隙汽封及減少汽封間隙; ( 2) 盡可能減少（shǎo）轉子的（de）剩餘不平衡量，單根轉子高（gāo）速動平衡的試（shì）驗精（jīng）度（dù）為不低於（yú）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，兼顧機組經濟性、軸（zhóu）承瓦溫和轉子振動，以*大程度（dù）減小蒸汽靜態力; ( 4)采用防汽（qì）流激（jī）振汽封並合理設計汽封間隙，減少運行期間汽（qì）流激振力，如采用碎（suì）波技術的汽封（fēng）; ( 5) 選用油膜動特（tè）性係數交叉耦合項小、穩（wěn）定性好的軸承，增大軸承阻尼力。
2． 4 深度調峰適應性
大型煤電機組深（shēn）度調峰已成為普遍現象，浙江省大（dà）型煤電機組（zǔ）的深度調峰至40% THA 基本全部實現。為適應機組（zǔ）深度調峰（fēng）的需要，通流改造需在經（jīng）濟性、安全性（xìng）兩方麵開展如下工（gōng）作: (1) 將低負荷熱耗率納入（rù）考核範疇，改造廠家設計時充分降低低負荷熱耗率（lǜ）; (2) 采用合適的（de）末級葉片表麵（miàn）硬（yìng）化措施，設置合理的低負荷運行方式，以（yǐ）防止低排汽流量（liàng）下末級葉片出汽側發生的回流汽蝕; (3) 增加低壓缸外缸剛性，合理（lǐ）調整（zhěng）低壓軸（zhóu）封間隙，避免（miǎn）低負荷時（shí）高真空下低壓（yā）軸封處的碰磨，某 600MW 機組通流改造後曾發生低壓軸封（fēng）碰磨導致（zhì）軸振高而跳機事件; (4) 通流改造配置熱應力控製（zhì）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對主機參數的監視，出現汽溫大幅下降、缸體溫度（dù）差偏（piān）大等異常時沒有（yǒu）及時發現並調整的現象。
2． 5 低頻保護
如果電網（wǎng）係統頻率下降時處理不當而將機組跳閘，則此時機組跳閘（zhá）造（zào）成的（de）電網功率短缺將進一步導致頻率降低，因而（ér）形成連鎖反應，嚴重時*終導致電網崩潰（kuì）。1996 年 7 月及8 月（yuè）美國西部電力係統大停電、1999 年（nián） 7 月 29 日台灣大停電都是機網嚴重不協調的（de）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) 低頻保護不投跳; ( 2) 即使投（tóu）跳閘，低（dī）頻保護投跳定值應低於電網低頻減載裝置*後一輪定值; ( 3) 特殊情況下當低頻保護需（xū）要跳閘時，保護動作時間必須符合《GB/T31464 電網運行準則》中關於汽輪發電機（jī）頻率（lǜ）異常允許時間規定。
2． 6 新舊設備（bèi）接口匹配
任何（hé）改造與非改造（zào）部件間的配合或係統中改造後的熱力（lì）參（cān）數與原參數之間的配（pèi）合，在銜（xián）接處即（jí）形成接口，一（yī）般（bān）遵（zūn）循改造部件適應非改造部件原則（zé）。
常見的係統（tǒng）接口及處理方法有: ( 1) 改造後抽汽（qì）參數變化，尤其在提參數通流（liú）改造中重點關注（zhù），應結合（hé）對加（jiā）熱器、抽汽管路、疏水管路的評估，針對性地更（gèng）換加熱器、抽（chōu）汽管道、疏水調（diào）節閥、疏水管（guǎn）道，避免通流改造後出（chū）現加熱器和抽汽管路超溫超（chāo）壓運行、管道壓損大、疏水不暢等現象; ( 2) 通流改造機組增容後（hòu），額定負荷時發電機的發熱量（liàng）增加，原有的定子冷卻水係統（tǒng）及氫（qīng）氣冷卻係統應進行適應性評估，尤其是對夏季工（gōng）況的評估，必要時進行兩個冷卻係統的（de）擴容改造; ( 3) 高度關注熱工測點安裝特性的變化，防止出現測（cè）點接（jiē）錯、定值設定錯誤等問題，如獲取（qǔ）各轉子材質相同的靶板以校核（hé）軸係位（wèi）移、差脹、振動等測點特（tè）性，對比改造後轉速盤齒數（shù），區分新（xīn）舊軸向（xiàng）定位方式等。
常見的（de）機械接口及處理方法有: ( 1) 汽門改造及（jí）外缸更換時保證各管道接（jiē）口（kǒu）外，還應校核接口處（chù）的推力和力矩（jǔ），並校核鋼結構及支吊架載（zǎi）荷; ( 2) 高壓轉子與機頭小軸( 主（zhǔ）油泵小（xiǎo）軸或盤車小（xiǎo）軸) 接口、低壓轉子與發電機（jī）轉子( 或盤車齒輪) 接口，可先采（cǎi）用現（xiàn）場加工小軸和盤車齒輪凸肩的辦法，時間允許也可以將其返至改（gǎi）造廠家裝配並（bìng）隨轉子進行高（gāo）速動平衡（héng）; ( 3) 保留外缸時，內缸與外缸（gāng）裝配接口是影響安裝質（zhì）量和工期的關鍵（jiàn）所在，盡可能（néng）地給設備廠家創造精確接口測繪的條件（jiàn），*一時（shí）間完成新舊設備的試裝工（gōng）作，檢查各螺栓孔是否對應（yīng）、軸向定位是否到（dào）位、膨脹間隙是否充足等。
3 安裝、調試、試（shì）驗階段
3． 1 軸向定位
軸向定位包括軸係軸向定位和缸（gāng）體軸向定位兩（liǎng）方麵內容，軸向定位堅持三大原則（zé）: 改造部件適應（yīng）非改造部件、可調部件適應非可調部件（jiàn）、靜止部件適應轉動（dòng）部件。非改造部件軸向定位應在全冷態收縮到位後進行，必要時需要滑銷係統檢修後重新吊回轉子裝（zhuāng）複推力軸承（chéng）進行。以圖 1 所示的某600MW 四（sì）缸汽輪機通流改造為例，軸向定位的常規工（gōng）序如下: ( 1) 根據發電機轉子（zǐ）定位尺（chǐ）寸及改造後前後差脹變化定（dìng）位低壓 2 轉子（zǐ），並調（diào）整低壓 2 軸向通流間隙定（dìng）位低壓內缸（gāng） 2; ( 2) 由低壓內缸 2 通過中低壓連通管定位低壓內缸 1 和中壓外缸，並調整低壓 1 軸向通流間隙定（dìng）位（wèi）低壓 1 轉子，調（diào）整中壓軸封軸向間隙定位中壓轉子並調整推力（lì）軸承位置，調整中壓通流間隙定位中壓內缸; ( 3) 根據中壓轉子的位置定位高壓轉子（zǐ），調（diào）整外缸上（shàng）高（gāo）壓（yā）軸封軸向間隙定（dìng）位高壓外缸（gāng），調整高壓軸向通流（liú）間隙定位高壓內缸; ( 4) 調整主油泵小軸軸向間隙定位前軸承箱。這些設備的定位一般通過靠背輪墊片、軸（zhóu）向定位鍵（jiàn）( 環（huán）) 、貓爪橫銷等實現（xiàn），鑒於中（zhōng）低壓（yā）連通管螺栓孔、膨脹節有一定的間隙補償（cháng）量及各（gè）環節調整手段豐（fēng）富，一般可（kě）優化為分（fèn）缸初調、軸（zhóu）係複核。
3． 2 保護邏輯修訂
通流改造後新的設計、新的設備會有新的（de）保護邏輯和定值修訂，如修訂不合適，或達不到保護設備的目的，或容易導致機組跳閘。常見的保護（hù）邏輯修訂有: (1) 軸向位移、差（chà）脹定值修訂; ( 2) 保護末級葉片用的（de）凝（níng）汽器背（bèi）壓保護邏（luó）輯修訂及後缸減溫水（shuǐ）投運邏輯修（xiū）訂; ( 3) 為（wéi）保護（hù）調節級葉片，特殊（shū）閥序下主蒸汽（qì）壓力保護邏輯修訂; ( 4) 中調參調供熱時，大流量供熱情況下中調門開度保護邏輯修訂、中壓閥組壓差保護邏輯修訂、一抽與高排壓力保（bǎo）護邏輯修訂（dìng）。
3． 3 性能考（kǎo）核試驗
通流改造後的性能考核試驗雖然（rán）和新機組的（de）性能考核試驗內容是相（xiàng）同（tóng）的，但是試驗條件遠沒有新機組的試驗條（tiáo）件理想。為給（gěi）通流改造創造良（liáng）好的試驗條（tiáo）件，可做好如下幾方麵: (1) 做（zuò）好閥門檢修工作，將（jiāng）係統外漏和內漏（lòu）控（kòng）製在 ASME標準控製（zhì）範（fàn）圍內，重點有凝結水渦街蒸汽流量計後的（de）各疏水（shuǐ）和放水閥、加（jiā）熱器的事故疏水閥、各氣（qì）動疏水閥、定排和連排閥門、安全閥等; (2) 做好關鍵性能（néng）試驗測點的整治工作，重點是各渦街（jiē）蒸汽流量（liàng）計的校核，渦街蒸（zhēng）汽流量計（jì）一般有凝結水渦街蒸汽流量計、主汽和再（zài）熱汽減溫水渦街蒸汽流（liú）量計、密封水進回水渦街蒸汽流（liú）量計、給水泵汽輪機進汽渦街蒸汽（qì）流量計（jì）、軸（zhóu）封係統渦（wō）街蒸汽流量計等，確保凝結水渦街蒸汽流量計旁路隔離（lí）嚴密及渦街蒸汽流量計後無（wú）水回流至渦街蒸汽流量計前;(3) 試（shì）驗宜安排在環境溫度較低的季節進行，避免出（chū）現試驗（yàn）期間背（bèi）壓偏（piān）高且無法（fǎ）調低、試驗背壓修正曲線無法獲得、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（de）節能成果，需進（jìn）行包括滑壓優化試驗、冷端（duān）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（lún）機通流改造各個階段的常見問題，總結提出了處理及控製措施。通流改（gǎi）造（zào）是一項係統性工程，隻有將可研階（jiē）段、設備采購階段、設計（jì）階段、生產製造階段、施工階（jiē）段、調試階段和性能考核階段的每一項工作做到盡善盡美，才能*大程度地發揮改造的效果、提高設備本質安全（quán）。
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前 言（yán）
我國資源（yuán）特點導致煤電長期以來（lái）一直（zhí）占據電源（yuán）結構的核心地位，2017 年煤電裝機量為10．2億千瓦（wǎ），占裝機總量58% ，煤電（diàn）全年發電量為42 000 億（yì）千瓦時，占（zhàn）比更是高達67% ，因此（cǐ），提高煤電機組效率對我國能源發（fā）展戰略及環境（jìng）保護具有重大意義。**《煤電節能（néng）減排升級與改造行動計劃( 2014) 》明確了現（xiàn）役燃煤發電機組改造後的（de）總體目標，對 300MW 和 600MW 等級亞臨界、超臨界機組的（de）節能改（gǎi）造推薦因廠製（zhì）宜采用汽輪機通流部分改（gǎi）造。
國內 300MW 和 600MW 等級汽輪機主要為早期引進型產品，或者是早期引進型（xíng）機型國產優化（huà）改進（jìn）型產品，汽輪機普遍存在高中低壓缸效率低於設計值、汽輪機熱耗率偏高、汽輪機高（gāo）效負荷區間狹窄等問題，嚴重影響機組經濟性。同時，近年來國內（nèi）煤電機組有效（xiào）利用小（xiǎo）時數持續下降，煤電機組（zǔ）平均負荷率不斷下降，並且需要經常（cháng）性參與深度（dù）調峰。隨（suí）著技術的不斷進步，國內主要廠家先後采用（yòng）了（le）不同的先進的通流（liú）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，早期投產的 300MW 等級汽輪機已（yǐ）較大規模地進（jìn）行了通流改造。2012 年 起， 600MW 等級汽輪機開始進（jìn）行了通流改造。
汽輪機通流改造一般主（zhǔ）要目的是提效、增容、大流（liú）量供熱，目前相關文獻主要側重（chóng）於通流改造的經濟性研究和振動治理上。汽輪機通流改造是一項（xiàng）技術集成度高的係統性工程，從可研階段、項目執行階（jiē）段到（dào）性能試驗階（jiē）段，各階段工作中一點小（xiǎo）小的紕漏都（dōu）有可能導致通（tōng）流改造效果打折。本文梳理（lǐ）了（le）通流改造過程中一（yī）些常見問題，並提出了處理及預控措施（shī），方便發電企業今（jīn）後更好地實施汽輪（lún）機通流改造工作（zuò）。
1 可研階段
1． 1 改造範圍確定
在對經濟性和安全（quán）性影響較小的情（qíng）況下，汽輪（lún）機通流改造（zào）應盡可能保留現有設備，改造設備與保留設備的機械接口基本保（bǎo）持不變，改造（zào）後的各技（jì）術（shù）參數應基本保（bǎo）持不變。改造範圍一般（bān）包括高中低壓缸內（nèi）缸、隔板( 持環) 、轉子等，更準確的範圍確定應取決於原設備性能狀況和通流改造的技術（shù）路（lù）線。
進行通流（liú）改造的汽輪機經濟性（xìng）方麵總體表現（xiàn）為熱耗率偏高，不同的汽輪（lún）機熱耗率偏高的原因會有所不同，除了高（gāo）中低壓缸效率偏低外，有些還有高壓閥組壓損（sǔn）偏大、背壓偏大等問題。通流改造時需一（yī）並解決安全性問題，安全性問題一（yī）般有: (1) 汽（qì）門振動與閥（fá）杆斷裂問題; ( 2) 缸體及軸係振動偏大問（wèn）題; (3) 軸承溫偏（piān）高問題; (4) 螺栓（shuān）、缸體等各部件裂紋問（wèn）題; (5) 滑銷（xiāo）係統膨脹不暢問題。通流改造範圍應針對性地涵（hán）蓋原設備問題（tí）的解決。
發電企業對汽輪機（jī）通流改造的個性（xìng）化需求越來越突出，出現了（le）單獨提高再熱蒸汽溫度和同時提高主汽、再熱蒸（zhēng）汽溫度的汽輪機通流（liú）改造，也出現了冷再和熱再超大抽汽流量供熱的汽輪機通流（liú）改造。這些個性化需求（qiú）勢必擴大改造範圍，如更換高中壓外缸、更換高中壓（yā）導汽管、更換高中（zhōng）壓閥組、中壓調門參調等（děng）。蒸汽（qì）參數的提高會導致抽汽參數的變化，結合抽汽（qì）回熱係統設備的狀況（kuàng）對加熱器及管道進行評估並針對性地更換。
1． 2 邊界條（tiáo）件確定
邊界條件是設備廠家設計（jì）和性能考核試驗的基（jī）準，應通過試驗測（cè）試獲取擬（nǐ）考核工況點的實際值，尤其是高中（zhōng）壓閥（fá）組壓損、再熱器壓損、給水泵汽輪機效（xiào）率、加熱（rè）器端差等。給定的邊界條件（jiàn）如與實際值偏差較大，將誤導設計及決策，影響通流（liú）改造的效果。如再熱器壓損給定（dìng）值偏大會導致通（tōng）流（liú）設計偏大，降低部（bù）分負荷時（shí）效率; 給水泵汽輪（lún）機效率給定值偏大會導致設計嚴重偏離實際運行，某機（jī）組給（gěi）水泵汽輪機效率給定值為83% ，實際試驗值 THA 工況為62． 4% 、75% THA 工況為（wéi）60． 8% 、50% THA 工況為38． 9% 。
1． 3 熱耗率（lǜ）考核條款製定
隨著火電機組利用（yòng）小時數降低（dī），發電企業一般都會根據不同負荷工況下的實際運行小時數，確定（dìng）機組熱耗（hào）率考核權重，形成*終的加（jiā）權（quán）熱耗（hào）率考核值。考核加權熱耗（hào）率對設備廠家（jiā）末級葉片選型、高壓調門與高壓（yā）缸匹配性提出了更（gèng）高的要求，在當前負（fù）荷率偏低的情況下增強了發電企業的競爭力。然而（ér），僅僅對加權（quán）熱（rè）耗率進行考核是不夠的，設備廠家為了增強（qiáng）自身的（de）競爭力，往（wǎng）往會把全部重點放在如何降（jiàng）低占比大的低負荷熱耗率上而（ér）犧牲高負荷的熱耗率（lǜ），這無疑削弱了發電企業的適應性。某廠一台 600MW 汽輪機通流改造時僅對加權熱耗率進行考核，THA 熱（rè）耗率（lǜ）要高出設計值43． 7 kJ/( kW·h) ，詳見表 1。通流改（gǎi）造時既要對加權熱耗率進行（háng）考核，也要（yào）對（duì） THA工況時熱耗率進行考核。
2 設計、製造階段
2． 1 螺栓（shuān）材料選（xuǎn）用
汽輪機通流改造設計時會盡（jìn）可能（néng）利（lì）用現有的空間，如果同時又提升了參數，這勢必（bì）會使得設計上需要高強度、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的螺栓，這類材料普遍存（cún）在缺口敏感性，對冶金質量、熱處理工藝、螺栓製造工（gōng）藝和檢修工藝要求較高，部分鎳基材料在（zài）某一溫度區間會出（chū）現負蠕變（biàn）現（xiàn）象，這些問題（tí）都是導致螺栓斷裂的原因。
當出現必須使用鎳（niè）基或鈷基螺栓時，應（yīng）優化螺栓（shuān）設計和嚴控檢修工（gōng）藝: ( 1) 設計配置厚墊圈，以降低各工況下（xià）螺（luó）栓緊力變化; ( 2) 螺栓（shuān）伸長（zhǎng）量盡（jìn）量控製在下限，緊固過程中伸長量不應超出上限; ( 3) 嚴格規範螺栓（shuān）解體、安裝工藝，嚴（yán）禁使用火焰加熱、管子鉗、大（dà）榔頭，杜絕（jué）野蠻施工; ( 4) 采用專（zhuān）用的螺栓加熱棒，加熱（rè）螺栓有效長度段，控製螺栓內壁加熱溫（wēn）度，防止加熱（rè）棒過熱受損致使螺栓內壁高溫氧化; ( 5) 對螺栓進行（háng）光譜分析、硬度測試、超（chāo）聲測試和螺紋（wén）著色檢查，對光譜分析和硬度測（cè）試處打磨光（guāng）滑; ( 6) 禁止使用含 Cl、S 等氧化元（yuán）素的清洗劑、防咬劑（jì）。
2． 2 轉子重量（liàng）增加
為（wéi）了確保設計更加精準，汽輪機通流改（gǎi）造方案大多增加通流級（jí）數，有時會采用反（fǎn）動式設計（jì）取代原有的衝動式設計，如（rú）此轉子重量會大幅增加。轉子重量增（zēng）加帶來的問題有: ( 1) 基礎承載（zǎi）、軸承懸（xuán）掛在缸體上的低壓缸結構強度需要校核; ( 2) 盤車功率適應性需要（yào）校核，必要時增加頂軸油係統; ( 3) 對軸承（chéng）進行降低比（bǐ）壓和（hé）提高巴氏（shì）合金溫度（dù）等級的改造，根據經（jīng）驗，常規的可傾瓦軸承設計比（bǐ）壓應小於1． 45MPa，橢圓瓦軸承設計比壓應小於2． 0MPa; ( 4) 軸承比壓變化後，需要（yào）對各軸承的潤滑油和頂（dǐng）軸油進行重新分（fèn）配，甚至需要調整潤滑油（yóu）供油母管壓力; ( 5) 低壓轉子重量增加後起吊重量( 包括起吊設備) 超出行車荷載限值，某 600MW 亞臨界汽輪機通流改造時低壓通流采用（yòng）反動式技術（shù），新的低壓轉子重量加上起（qǐ）吊裝置重量分別（bié）為77． 2t、78． 5t，原配置的兩輛行車設計荷（hé）載均為（wéi） 80t，對行車進行（háng）改造，將兩輛行車（chē）合並，對低壓轉子進行（háng）抬吊操作。
2． 3 軸係振動控製
汽輪機通（tōng）流改造後常常存在振動問題，如汽（qì）封（fēng）間（jiān）隙過小引（yǐn）起的動靜碰磨、質量不（bú）平衡、汽流激振等，嚴重影響機（jī）組安全運行。針對這些常見的引起軸（zhóu）係振動異常（cháng）的因素，在（zài）通流改造設（shè）計、製（zhì）造階段應做好以下幾方麵（miàn）工作（zuò）: ( 1) 設（shè）計采用合適的汽（qì）封及汽封間隙，發（fā）電企業應將保留設備的特性詳實地反（fǎn）饋給改造廠家，切莫盲目地采用小間隙汽封及減少汽封間隙; ( 2) 盡可能減少（shǎo）轉子的（de）剩餘不平衡量，單根轉子高（gāo）速動平衡的試（shì）驗精（jīng）度（dù）為不低於（yú）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，兼顧機組經濟性、軸（zhóu）承瓦溫和轉子振動，以*大程度（dù）減小蒸汽靜態力; ( 4)采用防汽（qì）流激（jī）振汽封並合理設計汽封間隙，減少運行期間汽（qì）流激振力，如采用碎（suì）波技術的汽封（fēng）; ( 5) 選用油膜動特（tè）性係數交叉耦合項小、穩（wěn）定性好的軸承，增大軸承阻尼力。
2． 4 深度調峰適應性
大型煤電機組深（shēn）度調峰已成為普遍現象，浙江省大（dà）型煤電機組（zǔ）的深度調峰至40% THA 基本全部實現。為適應機組（zǔ）深度調峰（fēng）的需要，通流改造需在經（jīng）濟性、安全性（xìng）兩方麵開展如下工（gōng）作: (1) 將低負荷熱耗率納入（rù）考核範疇，改造廠家設計時充分降低低負荷熱耗率（lǜ）; (2) 采用合適的（de）末級葉片表麵（miàn）硬（yìng）化措施，設置合理的低負荷運行方式，以（yǐ）防止低排汽流量（liàng）下末級葉片出汽側發生的回流汽蝕; (3) 增加低壓缸外缸剛性，合理（lǐ）調整（zhěng）低壓軸（zhóu）封間隙，避免（miǎn）低負荷時（shí）高真空下低壓（yā）軸封處的碰磨，某 600MW 機組通流改造後曾發生低壓軸封（fēng）碰磨導致（zhì）軸振高而跳機事件; (4) 通流改造配置熱應力控製（zhì）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對主機參數的監視，出現汽溫大幅下降、缸體溫度（dù）差偏（piān）大等異常時沒有（yǒu）及時發現並調整的現象。
2． 5 低頻保護
如果電網（wǎng）係統頻率下降時處理不當而將機組跳閘，則此時機組跳閘（zhá）造（zào）成的（de）電網功率短缺將進一步導致頻率降低，因而（ér）形成連鎖反應，嚴重時*終導致電網崩潰（kuì）。1996 年 7 月及8 月（yuè）美國西部電力係統大停電、1999 年（nián） 7 月 29 日台灣大停電都是機網嚴重不協調的（de）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) 低頻保護不投跳; ( 2) 即使投（tóu）跳閘，低（dī）頻保護投跳定值應低於電網低頻減載裝置*後一輪定值; ( 3) 特殊情況下當低頻保護需（xū）要跳閘時，保護動作時間必須符合《GB/T31464 電網運行準則》中關於汽輪發電機（jī）頻率（lǜ）異常允許時間規定。
2． 6 新舊設備（bèi）接口匹配
任何（hé）改造與非改造（zào）部件間的配合或係統中改造後的熱力（lì）參（cān）數與原參數之間的配（pèi）合，在銜（xián）接處即（jí）形成接口，一（yī）般（bān）遵（zūn）循改造部件適應非改造部件原則（zé）。
常見的係統（tǒng）接口及處理方法有: ( 1) 改造後抽汽（qì）參數變化，尤其在提參數通流（liú）改造中重點關注（zhù），應結合（hé）對加（jiā）熱器、抽汽管路、疏水管路的評估，針對性地更（gèng）換加熱器、抽（chōu）汽管道、疏水調（diào）節閥、疏水管（guǎn）道，避免通流改造後出（chū）現加熱器和抽汽管路超溫超（chāo）壓運行、管道壓損大、疏水不暢等現象; ( 2) 通流改造機組增容後（hòu），額定負荷時發電機的發熱量（liàng）增加，原有的定子冷卻水係統（tǒng）及氫（qīng）氣冷卻係統應進行適應性評估，尤其是對夏季工（gōng）況的評估，必要時進行兩個冷卻係統的（de）擴容改造; ( 3) 高度關注熱工測點安裝特性的變化，防止出現測（cè）點接（jiē）錯、定值設定錯誤等問題，如獲取（qǔ）各轉子材質相同的靶板以校核（hé）軸係位（wèi）移、差脹、振動等測點特（tè）性，對比改造後轉速盤齒數（shù），區分新（xīn）舊軸向（xiàng）定位方式等。
常見的（de）機械接口及處理方法有: ( 1) 汽門改造及（jí）外缸更換時保證各管道接（jiē）口（kǒu）外，還應校核接口處（chù）的推力和力矩（jǔ），並校核鋼結構及支吊架載（zǎi）荷; ( 2) 高壓轉子與機頭小軸( 主（zhǔ）油泵小（xiǎo）軸或盤車小（xiǎo）軸) 接口、低壓轉子與發電機（jī）轉子( 或盤車齒輪) 接口，可先采（cǎi）用現（xiàn）場加工小軸和盤車齒輪凸肩的辦法，時間允許也可以將其返至改（gǎi）造廠家裝配並（bìng）隨轉子進行高（gāo）速動平衡（héng）; ( 3) 保留外缸時，內缸與外缸（gāng）裝配接口是影響安裝質（zhì）量和工期的關鍵（jiàn）所在，盡可能（néng）地給設備廠家創造精確接口測繪的條件（jiàn），*一時（shí）間完成新舊設備的試裝工（gōng）作，檢查各螺栓孔是否對應（yīng）、軸向定位是否到（dào）位、膨脹間隙是否充足等。
3 安裝、調試、試（shì）驗階段
3． 1 軸向定位
軸向定位包括軸係軸向定位和缸（gāng）體軸向定位兩（liǎng）方麵內容，軸向定位堅持三大原則（zé）: 改造部件適應（yīng）非改造部件、可調部件適應非可調部件（jiàn）、靜止部件適應轉動（dòng）部件。非改造部件軸向定位應在全冷態收縮到位後進行，必要時需要滑銷係統檢修後重新吊回轉子裝（zhuāng）複推力軸承（chéng）進行。以圖 1 所示的某600MW 四（sì）缸汽輪機通流改造為例，軸向定位的常規工（gōng）序如下: ( 1) 根據發電機轉子（zǐ）定位尺（chǐ）寸及改造後前後差脹變化定（dìng）位低壓 2 轉子（zǐ），並調（diào）整低壓 2 軸向通流間隙定（dìng）位低壓內缸（gāng） 2; ( 2) 由低壓內缸 2 通過中低壓連通管定位低壓內缸 1 和中壓外缸，並調整低壓 1 軸向通流間隙定（dìng）位（wèi）低壓 1 轉子，調（diào）整中壓軸封軸向間隙定位中壓轉子並調整推力（lì）軸承位置，調整中壓通流間隙定位中壓內缸; ( 3) 根據中壓轉子的位置定位高壓轉子（zǐ），調（diào）整外缸上（shàng）高（gāo）壓（yā）軸封軸向間隙定（dìng）位高壓外缸（gāng），調整高壓軸向通流（liú）間隙定位高壓內缸; ( 4) 調整主油泵小軸軸向間隙定位前軸承箱。這些設備的定位一般通過靠背輪墊片、軸（zhóu）向定位鍵（jiàn）( 環（huán）) 、貓爪橫銷等實現（xiàn），鑒於中（zhōng）低壓（yā）連通管螺栓孔、膨脹節有一定的間隙補償（cháng）量及各（gè）環節調整手段豐（fēng）富，一般可（kě）優化為分（fèn）缸初調、軸（zhóu）係複核。
3． 2 保護邏輯修訂
通流改造後新的設計、新的設備會有新的（de）保護邏輯和定值修訂，如修訂不合適，或達不到保護設備的目的，或容易導致機組跳閘。常見的保護（hù）邏輯修訂有: (1) 軸向位移、差（chà）脹定值修訂; ( 2) 保護末級葉片用的（de）凝（níng）汽器背（bèi）壓保護邏（luó）輯修訂及後缸減溫水（shuǐ）投運邏輯修（xiū）訂; ( 3) 為（wéi）保護（hù）調節級葉片，特殊（shū）閥序下主蒸汽（qì）壓力保護邏輯修訂; ( 4) 中調參調供熱時，大流量供熱情況下中調門開度保護邏輯修訂、中壓閥組壓差保護邏輯修訂、一抽與高排壓力保（bǎo）護邏輯修訂（dìng）。
3． 3 性能考（kǎo）核試驗
通流改造後的性能考核試驗雖然（rán）和新機組的（de）性能考核試驗內容是相（xiàng）同（tóng）的，但是試驗條件遠沒有新機組的試驗條（tiáo）件理想。為給（gěi）通流改造創造良（liáng）好的試驗條（tiáo）件，可做好如下幾方麵: (1) 做（zuò）好閥門檢修工作，將（jiāng）係統外漏和內漏（lòu）控（kòng）製在 ASME標準控製（zhì）範（fàn）圍內，重點有凝結水渦街蒸汽流量計後的（de）各疏水（shuǐ）和放水閥、加（jiā）熱器的事故疏水閥、各氣（qì）動疏水閥、定排和連排閥門、安全閥等; (2) 做好關鍵性能（néng）試驗測點的整治工作，重點是各渦街（jiē）蒸汽流量（liàng）計的校核，渦街蒸（zhēng）汽流量計（jì）一般有凝結水渦街蒸汽流量計、主汽和再（zài）熱汽減溫水渦街蒸汽流（liú）量計、密封水進回水渦街蒸汽流（liú）量計、給水泵汽輪機進汽渦街蒸汽（qì）流量計（jì）、軸（zhóu）封係統渦（wō）街蒸汽流量計等，確保凝結水渦街蒸汽流量計旁路隔離（lí）嚴密及渦街蒸汽流量計後無（wú）水回流至渦街蒸汽流量計前;(3) 試（shì）驗宜安排在環境溫度較低的季節進行，避免出（chū）現試驗（yàn）期間背（bèi）壓偏（piān）高且無法（fǎ）調低、試驗背壓修正曲線無法獲得、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（de）節能成果，需進（jìn）行包括滑壓優化試驗、冷端（duān）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（lún）機通流改造各個階段的常見問題，總結提出了處理及控製措施。通流改（gǎi）造（zào）是一項係統性工程，隻有將可研階（jiē）段、設備采購階段、設計（jì）階段、生產製造階段、施工階（jiē）段、調試階段和性能考核階段的每一項工作做到盡善盡美，才能*大程度地發揮改造的效果、提高設備本質安全（quán）。
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