国电双辽发电厂1 号机组300MW 汽轮机原是哈尔滨汽轮机有限责任公司生产的N300-16.7/537/537 型亚临界、中间再热、凝汽式汽轮机，其生产年代较早，经济性较差。2009年国电联合动力技术有限公司对1 号汽轮机通流部分进行了现代化技术改造，改造后机组型号为N330/C255-16.67/0.8/537/537，额定功率提高至330MW。
每台330MW 主机各配备两台50%容量的汽动给水泵组，当两台汽动给水泵并联运行时可满足主机30%~104%负荷的锅炉给水要求。给水泵汽轮机为北京电力设备总厂制造的GT02B型6MW 凝汽式小汽轮机。小汽轮机正常工况下由主机四段抽汽供汽，排汽经过上排汽接管进入主机凝汽器主机。
给水泵汽轮机，设计于上世纪七八十年代，出厂于1998 年，受限于当时的设计水平和制造、安装水平，该机在性能上明显落后于当代先进水平。从汽耗来看，西安热工院2010 年10 月提供的试验数据，300MW 工况下两台小汽轮机进汽总量为48.8t/h。原设计点单台小汽轮机仅需主机抽汽17.4t/h，两台不超过35t/h，小汽轮机运行经济性较差。为提高小汽轮机的经济性，有必要对小汽轮机进行相应的通流改造。
锅炉给水泵汽轮机概况：
该小汽轮机汽缸为单层缸结构，共1 个调节级和6 个压力级，主机4 抽蒸汽经1 个主汽阀后通过一组4 个提板式调节阀从前缸上半分别进入4 个蒸汽室，按低压调节汽阀开启顺序喷嘴个数排列为7-8-9-8。蒸汽室蒸汽通过调节级进入小汽轮机的6 个通流压力级，最终排汽通过上排汽接管进入主机凝汽器。前后缸皆为铸造结构，隔板直接安装在高低压缸上，低压末级动叶片长195mm，节径为渍821mm，调节级和2~7 级压力级叶根为外包双菌形叶根。转子为整锻无中心孔转子，后输出采用联轴器与主给水泵联接。转子前后轴承跨距为1900mm，前轴承为推力径向联合轴承，前径向轴承孔径为渍125mm，后径向轴承孔径为
渍160mm，转子前输出端带机械超速保护器。
1 号机组汽轮机目前存在的问题
经分析主要有以下几点：
该汽轮机设计成型年代早，叶片型线设计技术比较落后，通流叶型损失、二次流损失较大，压力级效率低。
汽轮机子午面通流光顺程度较差，流动损失较大。
焓降分配和速比不合理，轮周效率偏低。后3 级无隔板径向汽封体，叶顶漏汽损失大。主机设计工况抽汽压力为0.833MPa，考虑进汽管道压损后小汽机进汽压力为0.8MPa 左右，而小汽机设计进汽压力为0.866MPa，主机设计工况与小机设计工况进汽压力有一定偏差，即小机设计参数与运行参数不匹配，影响泵组效率，且存在峰值工况出力不足的情况。
主机通流改造后额定功率提高至330MW，给水流量增大小汽机出力需要进一步增加，原小汽机设计额定功率3316KW，在通流改造完成后，主泵额定工况下需输入功率3592KW，使得小汽轮机运行状态偏离原最优设计点。末叶排汽面积较小，比GE同等级汽轮机小67%，严重影响整机效率。
综上所述，为提高锅炉给水泵汽轮机的经济性，有必要对小汽轮机进行相应的通流改造。
改造的主要技术措施
在改造中采取GE给水泵汽轮机设计制造中成熟先进的技术，在小汽机缸体不做更换的基础上，对BFPT 的内部通流进行优化设计。为保证机组安全稳定性，全部设计及生产都将按GE的工业汽轮机标准严格执行。
1.通流结构优化
根据最佳速比设计原则调整通流几何尺寸，反设计热力计算表明，原设计每级叶片出汽角较大，通过调整叶片高度和角度优化汽机通流，并重新分配各级焓降。
2.通流光顺
高低压所有动叶片均采用自带围带整圈联接，动叶围带设计为内斜外平结构，按流道形状进行光顺设计，动叶片根部及相邻静叶片根部与顶部也进行光顺设计，使小汽机通流子午面形成几何光滑的锥形膨胀通流截面，锥形扩张角按GE 的BFPT 设计准则设计以减少流动损失。
3.动叶型线优化
改造后机组效率的提高主要是靠GE改进型的SCHLICT 叶片设计来实现的。前4 级动叶使用SCHLICT 系列的SC 直叶型，其余长叶片级选用SCHLICT 系列的L-0 和L-1 型三维可控涡弯扭叶型，该叶型除具有很小的型损外，还具有很好的攻角适应性，叶型效率在很宽的攻角范围内变化很小，因而能使机组在很大的负荷变化范围内都具有高效率。动叶型线优化后，汽轮机可以在较大的变工况运行范围内保持较高的效率，并且能够降低动叶的激振力水平，提高机组的安全性。
4.弯扭叶片
长静叶级采用在GEN 系列基础上开发的低雷诺数大膨胀比的三维弯扭联合成型叶片，能将壁面的汽流压向中间的主流，从而有效减少二次流损失，提高级效率，并采用四维技术进行非定常优化，减小二次流损失，提高级效率。
5.蒸汽泄漏控制
在GE 原设计的基础上，采用精确设计方法，将隔板汽封、围带汽封以及平衡孔结构真实纳入到叶片流场设计和分析中，进行多通道、多级联算，可对蒸汽泄漏通道部件进行优化，既保证最小的蒸汽泄漏量，又使得泄漏蒸汽对主流的干扰最小，提高通流效率。此外，所有动叶片均为自带冠结构，增加叶顶汽封齿数;在动叶根部采取适当措施减少蒸汽泄漏。
6.改造设备材料
表2 为通流改造部分关键部件的材质。
7.动叶强度
改造后短叶片级动叶根均采用GE 的T 型叶根，长叶片级采用FM 系列双菌型或FA 系列枞树型叶根。先进的气动设计和结构强度设计、合理的选材和良好的工程应用将避免末级叶片的水蚀问题，叶根选用GE 高强度FA -3 枞树型叶根
(GE600MW50%容量末叶片叶根)。
(1) 次末级和末级叶片选用高性能的17 -4PH
(0Cr17Ni4Cu4Nb)，该叶片材料强度与GE 原设计强度相当，且抗水蚀性能更好，内阻尼大。
(2)自带冠动叶设计，运行时自动连接成整圈，降低叶片动应力，减少漏汽损失。
(3)控制末级叶片沿叶高的反动度分布提高叶片的气动性能，根部采用高反动度设计，消除低负荷时根部倒流引起的根部出汽边水蚀，提高叶片安全性。
8.转子与轴系
转子为整锻无中心孔转子，在强度方面采用先进的有限元结构设计分析软件进行转子的强度设计、分析和校核。
转子动力学设计方面，采用专业的转子动力学软件Samcef/Rotor 对转子静态10 特性、临界转速、轴系稳定性、不平衡质量响应进行分析，保证机组临界转速避开率>15%;制造过程中，转子的动平衡遵循API612-2003 质量控制标准，把不平衡量降到
最小，按API 标准进行的高速动平衡轴振动速度<1.2mm/s;运行过程中，在机组前轴承与后轴承处分别安装轴振测点，适时监测机组振动情况，保证机组安全运行。轴系与轴承性能方面，采用美国RBTS 公司先进的ARMDBearing软件对轴承的静态特性与动态特性进行详细的计算分析，保证轴系各项静特性与动态特性均满足运行要求。
9.焊接钢隔板
新设计隔板全部采用焊接钢隔板。焊接钢隔板材质好、叶栅部分加工和装配精度高，中分面为斜切式，通道精加工能保证静叶栅达到设计气动热力性能，并可延长隔板使用寿命。在隔板设计方面采用有限元方法对隔板的强度和挠度进行计算，彻底解决机组存在的隔板变形问题和强度问题，确保其安全可靠性。
改造后的预期效果
通过论证分析，经通流改造后的小汽轮机经济性可望达到目前国内同类型汽轮机的先进水平，通流改造后主机300MW运行工况下小汽机汽耗可以降低1.084Kg/KWh，两台小汽机改造后折合主机多发电1427KW，主机供电煤耗降低1.498g/kwh，同时减少了CO2排放，具有明显的经济效益、社会效益和环保效益。
通过论证表明，给水泵汽轮机通流部分节能改造效果显著，从而能够大幅度降低机组热耗率、供电煤耗率，提高机组效率和出力，有利于提高发电企业的技术，创新能力和市场竞争力。因此，应进一步推广汽轮机通流部分节能改造技术。
原标题：300MW汽轮机锅炉给水泵通流部分改造分析
