Техника модернизации паротурбин и применения на практике

Б.Модернизация ТЭЦ «Лё Юань» при корпорации«Да Тан»

Турбоагрегат ПT-90/120-130/10-I на ТЭЦ «Лё Юань» при Корпорации «Да Тан» был изготовлен УTМ3 России и вступлен в эксплуатацию в 2001 году. Её максимальная мощность при режиме с отбором составляет 120 МВт и при конденсационном режиме – 80 МВт. Клиент надеется на то, чтобы повысить её максимальную Мощность при конденсационном режиме до 120 МВт путём модернизации.

Цель модернизации :
1) Повысить максимальную мощность при конденсационном режиме с 80МВт до 120 МВт после модернизации двух ступеней НД и конденсатора.
2) Повысить экономичность агрегата при конденсационном режиме .
3) Увеличить расход оборотной воды в конденсаторе: с 8000 т/ч до 14400 т/ч..

Модернизация ТЭЦ «Лё Юань» корпорации«Да Тан»	Модернизация ТЭЦ «Лё Юань» корпорации«Да Тан»
Модернизация ТЭЦ «Лё Юань» корпорации«Да Тан»

Модернизация ТЭЦ № 4 г.Улан-батор Республики Монголия

Турбоагрегат ЛП80/100-130/3 с регулируемым отбором пара на ТЭЦ №4 республики Монголии был изготовлен Россией, профиль лопаток в котором чрезмерно устарелый, пропускный расход пара малый, , частота лопаток не оптимальная, тип уплотнений старый, осевое усилие ротора ВД более большое и существуют разные потенциальные опасностные факторы. Для того,чтобы повысить КПД агрегата, улучшить частоту и прочность лопаток, уменьшить осевое усилие ротора ВД и повысить безопасность, наша Корпорация предложила комплексный вариант модернизации на основе передовой техники как полнотрёхмерное проектирование и осуществила модернизацию данного турбоагрегата.

Цель модернизации:
При чистом кондннсационном режиме мощность достигает до 90 МВт, при отборочном режиме достигает до 100 МВт,а при максимальном режиме достигает до 110 МВт.

После модернизации ЧВД составлена из 1 регулирующей ступени и 16 ступеней давления, ЧСД - из 1 поворотной диафрагмы и 8 ступеней давления, а ЧНД из 1 поворотной диафрагмы плюс 2 ступени давления. Единый регулируемый отбор находится после 27-ой ступени, для ЧВД применяется кулачковое сопловое парораспределение , а для ЧСД применяется парораспределение с конструкцией поворотной диафрагмы. Цилиндр и система регулирования не изменены, а ЧНД ротора перепроектирована. Положение фундаментных болтов и собственный фундамент остались на месте. При проектировании мы старались применить новейшую технику и проверенную конструкцию, чтобы обеспечить безопасность, надёжность и высокий КПД турбоагрегата при эксплуатации.

(1) Перепроектирование 2-5ступеней: применить распределительные решётки направляющих лопаток, чтобы уменьшить профильную потерю и концевую потерю, а также увеличить прочность диафрагмы.

(2) В последних 2 ступениях диафрагмы ВД применились эффективные направляющие лопатки с задней нагрузкой, чтобы снизить вторичную потерю, повысить КПД ступеней, увеличить коэффециент профильной жёсткости лопаток, улучшить диапазон угла атаки лопаток и повысить характиристику при переменном режиме агрегата.См.Рис.2, 3, 4, 5, 6

Рис.2 Кривая потери решётки лопаток	Высокоэффективные саблевидные направляющие лопатки с задней нагрузкой

Объяснение о проектировании при модернизации агрегата:

Рис.3 Саблевидные направляющие лопатки	Рис.4 Саблевидные в просточной части ЦСД
Рис.5 Распределение М-числа для профилей лопаток с переднней и задней нагрузкой	Рис.6 Сопоставление углов атаки профиля лопаток с задней нагрузкой со исходным

(3)Заменить части рабочих лопаток с цельнофрезерованным бандажем, имеющим плоскую поверхность наружу и косую поверхность внутри, чтобы сформировалось плавное меридиональное очертание и уменьшилась потеря течения пара. Можно добавить 1-2 гребня уплотнений для уменьшения утечки паров, что эффективность сразу видна в ЧВД. Кольцевое соединение рабочих лопаток с цельнофрезерованным бандажем уменьшает динамическое напряжение и облегчает настройку лопаток. Отмена заклёпанного бандажа на вершине лопаток уменьшила концентрации напряжения, а также повысила безопасность при эксплуатации


Рис.7 Конструкция вершины лопаток до и после модернизации

(4) Изменить осевое уплотнение на радиальное в конце рабочих лопаток, чтобы эффективно избежать задевания между всеми вращающимися и неподвижными деталями при эксплуатации, что это пригодится быстрому пуску , останову и покрытию пиковой нагрузки. См.Рис.8

Рис.8 Кострукция уплотнений до и после модернизации

(5) Вновь проектировать высокоэффективные лопатки нового типа с применением полнотрёхмерного техники в последних 3 ступенях ЦНД. Такие лопатки представляют собой ныне самые передовые лопатки, имеющие высокую КПД и без отказов

(6) Рационально регулировать степень реактивности всех ступеней , чтобы контролировать величину  осевого усилия в безопасном диапазоне при перерменном режиме.

(7) Применить 800 мм лопатку с цельнофрезерованным бандажем и одной проволочной связью для последней ступени, а отменить проволочные связи рабочих лопаток с цельнофрезерованным бандажом остальных 4 ступенейи, чтобы уменьшить потерю обтекания, потери от вихри и утечки, а также повысить безопаснось агрегата.

(8) Применить сварочные диафрагмы для всех ступеней при модернизации.

(9) Выполнить запайку стеллитной пластины на входных кромках рабочих лопатока последней ступени и электроискровое упрочнение на рабочих лопатках предпоследней ступени, чтобы предотвратить от водяной коррозии.

(10) Взять 110 % прочности при рабочем режиме ЦНД к номинальному режиму под расчётом, чтобы обеспечить достаточный запас прочности и безопасность агрегата при эксплуатации.

(11) Контролировать степень реактивности на корне лопаток последней ступени ЦНД в пределах 0,25, чтобы не возникли отрицательная степень реактивности на корне лопаток последней ступени при отборочном режиме и покрытии пиковой нагрузки, что так и повысились безопасность и экономичность последней ступеней

(12) Провести тщательный расчёт и проверку на тепловое состояние агарегата, прочность цилиндров, прочность болтов и их предварительную натяжку, прочность роторов и их критическую частоту вращения, выбрация лопаток, прочность диафрагм направляющих и рабочих лопаток, осевое усилие и т. д., чтобы обеспечить их в безопасных пределах.

Сводный анализ об эффективности после модернизации

А.Экономичная эффективность
Повышение КПД агрегата (%): 100МВт – 80МВт/80МВт = 25%. При нормальной эксплуатации 7200 ч./год после модернизации и 0,25 Юаней/кВт/ч (тариф электричества):

а) Общая сумма годовой продажи до модернизации:
7200 ч. x 80 000 кВт x 0.25 Юаней = 144 000 000 (сто сорок четыре млн.) Юаней

б) Общая сумма годовой продажи после модернизации:
7200 ч. x 100 000 кВт x 0.25 Юаней = 180 000 000 (сто восемьдесят млн.) Юаней

в) Добавочный доход после модернизации:
180 000 000 Юаней – 144 000 000 Юаней = 36 000 000( тридцать шестьм лн.Юаней
(Примерно равняется 5 млн. Тристо тыс. Долларов США).

Б. Прочие эффективности
а) Многоступенчатые рабочие лопатки данного агрегата соединены проволочными связами, что это подвело к избежению обтеканию, диффузии из-за срыва и местной акселерации и уменьшению потери течения, а также к снижению эксплуатационной стоимость агрегата.

б) Осевое усилие при чистом конденсационном режиме с полной мощностью 90МВт составляет 230 кН, которое намного меньше 320 кН при полной мощности до модернизации, что существенно повысилась безопасность всей системы.

в) Частота рабочих лопаток последней ступени повышена после модернизации, что уменьшилась возможность поломки лопаток и повысиласьт надёжность всей системы.

Модернизация ТЭЦ № 4 г.Улан-батор Республики Монголия	Модернизация ТЭЦ № 4 г.Улан-батор Республики Монголия
Модернизация ТЭЦ № 4 г.Улан-батор Республики Монголия	Модернизация ТЭЦ № 4 г.Улан-батор Республики Монголия
Модернизация ТЭЦ № 4 г.Улан-батор Республики Монголия	Модернизация ТЭЦ № 4 г.Улан-батор Республики Монголия
Модернизация ТЭЦ № 4 г.Улан-батор Республики Монголия

В.Сведение об оборудованиях обработки

	LP4021 3 Axes NC Slideways Machining Center(3 off) System: SIEMENS 840D Working Dia.: 820mm Working lenth: 2070mm Travel: Z/X/Y 2150/720/500mm Cutting Power: 40 kw Speed: 2600rpm Boring/Milling Power: 7kw Speed: 4000rpm Tilt angle: -110°/90° Manufacturer: Austria WFL
	RAMSPEED2 Horizontal NC Boring/Milling Machining Center System: SIEMENS840D Travel: X11000 Y3200 Z900 W800 Speed of MS: 10~3000rpm Power of MS: 60KW Manufacturer: PAMA Italy
	LP4021 3 Axes NC Slideways Machining Center(3 off) System: FANUC 0MC/FANUC 18MC Travel: X4000 Y2100 Z760 Distance from spindle faceto table: 240~1000 Speed of MS: 10~3500/10~6000rpm Power of MS: 18.5kw Manufacturer: Taiwan, Yawei

Г. Достижения в области модернизации паротурбин в последние

С девяностых годов 20 века наша Корпорация модернизировала много паровых трибун, как отечественных, так и зарубежных с использованием передовой техники, что намного повысисили их КПД, увеличили мощность и достигли больших успехов. Примеры и достижение по модернизации более 200 трибун доказали, что наша техника имеет превосходство в области модернизации паровых турбин

Достижения в последние годы

ТЭС / ТЭЦ	Мощность ( МВт)	Кол-во , шт.	Производитель
ШаньДун ЧиЛу	65	3	Россия
ШаньДун ЧиЛу	50	1	STC
ЛаоЮань	80	1	Россия
Улан-батор№4	80	1	Россия
Улан-батор№4	80	1	Россия
ШаньДун ЧжаньХуа	125	4	STC
ЛаоНинЧиХэ	100	1	HTC
ЧжэЦзян БаньШань№5	125	1	STC
ШаньДунЛунКоу№3	200	1	BTC
ЧжэЦзянЧжэньХай№3	200	1	BTC
ГаньСу ЦзиЮань №1	200	1	DTC
ШаньСи ШэньТоу №1	200	1	Чехославакия

Мощность (МВт)	Кол-во, шт	Производитель
50	18	HTC
50	8	STC
100	32	HTC
пт-80/100-130/13	1	ЛМЗ
пт-90/120-130/10	1	ЛМЗ
120	1	Чехославакия
125	18	STC
200	52	HTC
300(Азербайджан )	1(6 шт.по контракту)	ЛМЗ
300	48	HTC
500	1	ЛМЗ
600	3	HTC