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【摘要】在电厂正常的运行中，汽轮机所起到的作用至关重要。针对汽轮机通流改造有利于汽轮机工作效率的提升。本文结合引进型300MW汽轮机通流改造实例，对其改造后的经济性和安全性进行分析
【关键词】引进型；300MW汽轮机；通流改造；
中图分类号：TK269文献标识码： A
一、前言
随着可持续发展战略的提出，对于煤这样的非可再生能源的有效利用成为了当下能源行业的技术难题。在火力发电中，煤是主要的能源，做好通流改造工作有利于资源的有效利用。
二、基本情况介绍
某厂300MW1号汽轮机为东方汽轮机有限公司生产的亚临界、中间再热、双缸双排汽凝汽式汽轮机，型号为N300-16.7/537/537-4型（合缸），1998年8月投产。由于设计、制造年限较早，受当时加工工艺、制造水平等因素的影响，主要指标与设计值偏差较大。隨着新技术的发展以及机组运行年数的增加，机组存在的问题也随之暴露，进行技术改造、提高机组效率势在必行。
1.改造前技术状况
汽轮机的通流设计采用的是70年代后期至80年代初期引进的陡河日立机组和西屋技术，部分采用了原苏联和国产叶型。机组虽能达到300MW出力的要求，但经济性比较差。
2.高压缸技术状况
（一）调节级效率低：动叶弦高比大，型线差、型损大，没有采用减小端部二次流损失的一些措施，级效率低。
（二）静叶叶型不是低型损层流叶型：原设计静叶叶型采用的是国产HQ叶型，其叶型总损失比先进的层流静叶叶型高20%左右。
（三）静叶片出汽边偏厚：出汽边厚度与叶栅尾迹损失呈线性关系，对叶栅损失影响很大。
（四）动叶片型损大：动叶片采用前苏联ЛМЗ1180叶型，型损大。
（五）动叶顶部汽封少，漏汽量大：原设计由于围带结构关系，各级都只有两片汽封，高压缸叶片压差大，汽封漏汽量较大。
（六）未采用可控涡流型和弯曲叶片技术：高压缸叶片短，相对高度小，二次流损失是级内最主要损失。可控涡流型和弯曲静叶片技术均能有效的减小径向二次流损失，级对比试验表明，两种措施均能分别使级效率提高1.5%～2.0%。
3.中压缸技术状况
（一）静叶叶型不是低型损层流叶型：设计静叶叶型采用的是CH-3叶型，其叶型总损失比先进的层流静叶叶型高18%左右。
（二）动叶片型损大、攻角偏大：动叶片采用前苏联ЛМЗ1176叶型，型损大；1～3级正攻角偏大，4～6级负攻角偏大，最大达48°，导致很大的攻角损失。
（三）未采用自带冠动叶，汽封齿数较少。
（四）未采用内平外斜围带光顺子午通道。
（五）未采用弯曲叶片。
4.低压缸技术状况
（一）低压缸L-4级（321mm）、L-5级（492mm）无锁口叶片：这两级叶片原设计从安全性考虑，采用锁块封口而无叶身，不但对级效率有较大影响，而且对锁块相邻叶片动强度不利。将锁块改为钛合金锁口叶片，级效率约提高1.0%。
（二）低压缸1～3级静叶型损大：通过二维粘性气动计算和平面叶栅吹风对比试验，高效后加载层流叶型比原叶型总损失下降20%。
（三）未采用弯曲和弯扭叶片技术：低压缸叶片较长，径向压力梯度较大，二次流损失虽然在级内占的比例不象高压缸那么大，但是绝对值较大，因此可采用弯曲或弯扭叶片降低端部损失。
三、汽轮机通流改造措施
根据改造原则和目的，在经过充分调研和对比各大汽轮机厂改造技术和改造后机组参数的基础上，电厂确定了以上海汽轮机厂最新300MW机组改造技术对#汽轮机进行改造，改造后机组型号为Q156，主要的新技术和新工艺有：
1.采用高压喷嘴出口汽流与高压通流方向一致的顺流布置以提高高压缸内效率，六阀全开状态下，相对效率有1.6%的提高；
2.所有的高中低叶片级（除末三级）均为小根径弯扭的马刀型动、静叶片；使高、中压叶片的级效率大幅提高，在各级转子上增加齿式汽封，也降低级间漏气。
3.进一步完善通流动静结构，消除原型机组高压缸的上下缸温差过大。改进原型机喷嘴出口反流蒸汽在通过进汽插管时的不可能全开运行，同时，在分别经过高压进汽中心截面存在不同开度的插管辐射热及其插管密封泄漏等的影响，从而在上下缸测温元件区域的温度造成超限的反温差。
4.Q156采用整体喷嘴室，减少进入高排口的高温蒸汽量，并将原型机冷却中压转子的低温汽流直接导入中压侧平衡活塞侧，进一步混合两种不同温度的汽流。
5.早期300MW等级的亚临界机组高压缸效率普遍低于设计值且高排温度偏高，原因主要是内缸、持环上下半中分面存在泄漏，高压进汽插管密封环装反直接导致新蒸汽流入高排口，造成上下缸汽流混温不充分。对此，Q156机组设计上除在高压部分增加二组通流级进一步提高高压缸内效率外，又采用高排抽汽口前增加上、下半缸阻汽片，并组织来流充分混温，静件采用高强度螺栓密封或增设密封键等防泄漏设计。
6.减少漏汽技术
在高压缸的动叶片项部、静叶与转子的交接等部位均采用双道齿的径向迷宫密封。齿形较尖，加工精确，材料匹配合理，充分减少径向安全间隙值，减少漏汽，同时又保证即使运行工况突变也不发生严重碰磨后果。
低压缸的前5级动叶顶部围带凸台与隔板的相应部位采用蜂窝式汽封，它可以使径向间隙做到1.2mm左右，而当万一发生碰磨时不致对叶片造成损坏。转子和动叶汽封在动叶片围带上加工成型高硬度的汽封齿，汽缸内环上装有圆柱形弹簧支承的弹性回复式扇形径向汽封环，两者形成一对汽封。
在运行时由上游蒸汽压力保持汽封环在槽内的位置，弹簧仅在汽轮机不运行时使汽封定位。汽缸静叶片汽封也同样为交错式的径向齿，由转予表面上的硬性汽封齿和在汽缸上静叶片中的弹簧回复式扇形汽封坏组成。在安放汽封环的槽内采用圆周向的拱形弹簧而不足螺旋形弹簧，这可使静叶片汽封齿径向长度减少，不致于碰摩到相邻转子上动叶片的根部。低压缸内叶片部分处于湿蒸汽区中工作，蒸汽产生的小水滴在动叶进口处会造成撞击损失。改造机组低压缸采用蜂窝式汽封。这种汽封既有封汽的功能，又有利于减少湿汽损失。它由不锈钢薄片迭压而是成，形成许多六角形小室连接组成的蜂窝。它可让叶片甩出的水滴及时疏离，不致因反复滞留弹
四、300MW的汽轮机通流部分改造经济型分析
某省运行的300MW 机组有上海四排汽和东方D42 型机组。以邹县四排汽型机组为例, 改造前机组的热耗率为8569kJ∕kW˙h, 高压缸效率75.9% ,中压缸效率89% , 低压缸效率79%。改造后机组经参数修正热耗8052kJ∕kW˙ h, 高压缸效率83.8% , 中压缸效率: 91. 2%, 低压缸效率88. 2% 。热耗率下降了517kJ∕kW˙h, 效率提高了6.0%。
本次改造采用全四维精确设计技术，是在总结我国叶轮机械气动热力学和结构材料力学的基础上，进一步发展的。真正实现了真实全面的模拟汽体流动状态，准确分析，全面优化。微观体现在于动、静叶片的型线、动、静叶片的合理匹配、级间优化、多级联合优化、多部件耦合的整体设计。全四维技术相比全三维技术而言，其技术先进性更进一步的得以发展，使机组性能得以更进一步的优化，汽轮机效率在其全三维技术的基础上再提高1.5%左右，供电煤耗再降低3～4g/kWh（针对300MW机组而言，多节省的3～4g/kWh，每年可使电厂进一步节约发电成本240万元以上）。
全四维精确设计技术将有限元分析技术应用于汽轮机高中压缸的温度场、应力场计算和蠕变分析、低压排汽缸的应力分析和刚度分析、叶根强度分析、叶片强度分析和振动分析、隔板变形分析、阀门的温度场计算和应力分析、推力盘、轴瓦安装环应力分析，根据分析结果改进汽轮机关键零部件的设计，提高了汽轮机的安全可靠性。
五、结束语
总之，在节约型社会的建设中，将汽轮机通流部分进行改造，有助于资源的有效利用。对于发电厂来说，汽轮机通流部分的改造能够将资源利用扩大化，减少资源浪费，对电厂未来发展有着十分重要的意义。
参考文献：
[1] 张东梅，张岚.300MW汽轮机的通流部分改造[J].热力透平.2010.39（4）：255-257.
[2] 孙立武，高峰，韩占东.引进型300MW汽轮机通流改造及经济性分析[J].吉林电力.2011.39（6）：51-52.
[3] 赵杰，朱立彤，付昶，杨寿敏.300MW等级汽轮机通流部分改造综述[J].热力透平.2011.40（1）：51-52.
【关键词】引进型；300MW汽轮机；通流改造；
中图分类号：TK269文献标识码： A
一、前言
随着可持续发展战略的提出，对于煤这样的非可再生能源的有效利用成为了当下能源行业的技术难题。在火力发电中，煤是主要的能源，做好通流改造工作有利于资源的有效利用。
二、基本情况介绍
某厂300MW1号汽轮机为东方汽轮机有限公司生产的亚临界、中间再热、双缸双排汽凝汽式汽轮机，型号为N300-16.7/537/537-4型（合缸），1998年8月投产。由于设计、制造年限较早，受当时加工工艺、制造水平等因素的影响，主要指标与设计值偏差较大。隨着新技术的发展以及机组运行年数的增加，机组存在的问题也随之暴露，进行技术改造、提高机组效率势在必行。
1.改造前技术状况
汽轮机的通流设计采用的是70年代后期至80年代初期引进的陡河日立机组和西屋技术，部分采用了原苏联和国产叶型。机组虽能达到300MW出力的要求，但经济性比较差。
2.高压缸技术状况
（一）调节级效率低：动叶弦高比大，型线差、型损大，没有采用减小端部二次流损失的一些措施，级效率低。
（二）静叶叶型不是低型损层流叶型：原设计静叶叶型采用的是国产HQ叶型，其叶型总损失比先进的层流静叶叶型高20%左右。
（三）静叶片出汽边偏厚：出汽边厚度与叶栅尾迹损失呈线性关系，对叶栅损失影响很大。
（四）动叶片型损大：动叶片采用前苏联ЛМЗ1180叶型，型损大。
（五）动叶顶部汽封少，漏汽量大：原设计由于围带结构关系，各级都只有两片汽封，高压缸叶片压差大，汽封漏汽量较大。
（六）未采用可控涡流型和弯曲叶片技术：高压缸叶片短，相对高度小，二次流损失是级内最主要损失。可控涡流型和弯曲静叶片技术均能有效的减小径向二次流损失，级对比试验表明，两种措施均能分别使级效率提高1.5%～2.0%。
3.中压缸技术状况
（一）静叶叶型不是低型损层流叶型：设计静叶叶型采用的是CH-3叶型，其叶型总损失比先进的层流静叶叶型高18%左右。
（二）动叶片型损大、攻角偏大：动叶片采用前苏联ЛМЗ1176叶型，型损大；1～3级正攻角偏大，4～6级负攻角偏大，最大达48°，导致很大的攻角损失。
（三）未采用自带冠动叶，汽封齿数较少。
（四）未采用内平外斜围带光顺子午通道。
（五）未采用弯曲叶片。
4.低压缸技术状况
（一）低压缸L-4级（321mm）、L-5级（492mm）无锁口叶片：这两级叶片原设计从安全性考虑，采用锁块封口而无叶身，不但对级效率有较大影响，而且对锁块相邻叶片动强度不利。将锁块改为钛合金锁口叶片，级效率约提高1.0%。
（二）低压缸1～3级静叶型损大：通过二维粘性气动计算和平面叶栅吹风对比试验，高效后加载层流叶型比原叶型总损失下降20%。
（三）未采用弯曲和弯扭叶片技术：低压缸叶片较长，径向压力梯度较大，二次流损失虽然在级内占的比例不象高压缸那么大，但是绝对值较大，因此可采用弯曲或弯扭叶片降低端部损失。
三、汽轮机通流改造措施
根据改造原则和目的，在经过充分调研和对比各大汽轮机厂改造技术和改造后机组参数的基础上，电厂确定了以上海汽轮机厂最新300MW机组改造技术对#汽轮机进行改造，改造后机组型号为Q156，主要的新技术和新工艺有：
1.采用高压喷嘴出口汽流与高压通流方向一致的顺流布置以提高高压缸内效率，六阀全开状态下，相对效率有1.6%的提高；
2.所有的高中低叶片级（除末三级）均为小根径弯扭的马刀型动、静叶片；使高、中压叶片的级效率大幅提高，在各级转子上增加齿式汽封，也降低级间漏气。
3.进一步完善通流动静结构，消除原型机组高压缸的上下缸温差过大。改进原型机喷嘴出口反流蒸汽在通过进汽插管时的不可能全开运行，同时，在分别经过高压进汽中心截面存在不同开度的插管辐射热及其插管密封泄漏等的影响，从而在上下缸测温元件区域的温度造成超限的反温差。
4.Q156采用整体喷嘴室，减少进入高排口的高温蒸汽量，并将原型机冷却中压转子的低温汽流直接导入中压侧平衡活塞侧，进一步混合两种不同温度的汽流。
5.早期300MW等级的亚临界机组高压缸效率普遍低于设计值且高排温度偏高，原因主要是内缸、持环上下半中分面存在泄漏，高压进汽插管密封环装反直接导致新蒸汽流入高排口，造成上下缸汽流混温不充分。对此，Q156机组设计上除在高压部分增加二组通流级进一步提高高压缸内效率外，又采用高排抽汽口前增加上、下半缸阻汽片，并组织来流充分混温，静件采用高强度螺栓密封或增设密封键等防泄漏设计。
6.减少漏汽技术
在高压缸的动叶片项部、静叶与转子的交接等部位均采用双道齿的径向迷宫密封。齿形较尖，加工精确，材料匹配合理，充分减少径向安全间隙值，减少漏汽，同时又保证即使运行工况突变也不发生严重碰磨后果。
低压缸的前5级动叶顶部围带凸台与隔板的相应部位采用蜂窝式汽封，它可以使径向间隙做到1.2mm左右，而当万一发生碰磨时不致对叶片造成损坏。转子和动叶汽封在动叶片围带上加工成型高硬度的汽封齿，汽缸内环上装有圆柱形弹簧支承的弹性回复式扇形径向汽封环，两者形成一对汽封。
在运行时由上游蒸汽压力保持汽封环在槽内的位置，弹簧仅在汽轮机不运行时使汽封定位。汽缸静叶片汽封也同样为交错式的径向齿，由转予表面上的硬性汽封齿和在汽缸上静叶片中的弹簧回复式扇形汽封坏组成。在安放汽封环的槽内采用圆周向的拱形弹簧而不足螺旋形弹簧，这可使静叶片汽封齿径向长度减少，不致于碰摩到相邻转子上动叶片的根部。低压缸内叶片部分处于湿蒸汽区中工作，蒸汽产生的小水滴在动叶进口处会造成撞击损失。改造机组低压缸采用蜂窝式汽封。这种汽封既有封汽的功能，又有利于减少湿汽损失。它由不锈钢薄片迭压而是成，形成许多六角形小室连接组成的蜂窝。它可让叶片甩出的水滴及时疏离，不致因反复滞留弹
四、300MW的汽轮机通流部分改造经济型分析
某省运行的300MW 机组有上海四排汽和东方D42 型机组。以邹县四排汽型机组为例, 改造前机组的热耗率为8569kJ∕kW˙h, 高压缸效率75.9% ,中压缸效率89% , 低压缸效率79%。改造后机组经参数修正热耗8052kJ∕kW˙ h, 高压缸效率83.8% , 中压缸效率: 91. 2%, 低压缸效率88. 2% 。热耗率下降了517kJ∕kW˙h, 效率提高了6.0%。
本次改造采用全四维精确设计技术，是在总结我国叶轮机械气动热力学和结构材料力学的基础上，进一步发展的。真正实现了真实全面的模拟汽体流动状态，准确分析，全面优化。微观体现在于动、静叶片的型线、动、静叶片的合理匹配、级间优化、多级联合优化、多部件耦合的整体设计。全四维技术相比全三维技术而言，其技术先进性更进一步的得以发展，使机组性能得以更进一步的优化，汽轮机效率在其全三维技术的基础上再提高1.5%左右，供电煤耗再降低3～4g/kWh（针对300MW机组而言，多节省的3～4g/kWh，每年可使电厂进一步节约发电成本240万元以上）。
全四维精确设计技术将有限元分析技术应用于汽轮机高中压缸的温度场、应力场计算和蠕变分析、低压排汽缸的应力分析和刚度分析、叶根强度分析、叶片强度分析和振动分析、隔板变形分析、阀门的温度场计算和应力分析、推力盘、轴瓦安装环应力分析，根据分析结果改进汽轮机关键零部件的设计，提高了汽轮机的安全可靠性。
五、结束语
总之，在节约型社会的建设中，将汽轮机通流部分进行改造，有助于资源的有效利用。对于发电厂来说，汽轮机通流部分的改造能够将资源利用扩大化，减少资源浪费，对电厂未来发展有着十分重要的意义。
参考文献：
[1] 张东梅，张岚.300MW汽轮机的通流部分改造[J].热力透平.2010.39（4）：255-257.
[2] 孙立武，高峰，韩占东.引进型300MW汽轮机通流改造及经济性分析[J].吉林电力.2011.39（6）：51-52.
[3] 赵杰，朱立彤，付昶，杨寿敏.300MW等级汽轮机通流部分改造综述[J].热力透平.2011.40（1）：51-52.