當(dāng)代100MW汽輪機(jī)先進(jìn)技術(shù)對老式機(jī)組通流部分進(jìn)行改造

1、當(dāng)代100mw汽輪機(jī)先進(jìn)技術(shù)對老式機(jī)組通流部分進(jìn)行改造【摘要】針對1oomw汽輪機(jī)老式機(jī)組性能落后、效率 偏低的現(xiàn)狀，提出采用先進(jìn)技術(shù)對其通流部分進(jìn)行改造。 機(jī)組改造后，安全性能和熱效率明顯提高，延長了機(jī)組壽 命，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益?！娟P(guān)鍵詞】汽輪機(jī)；通流部分；技術(shù)改造目前，汽輪機(jī)設(shè)計已經(jīng)進(jìn)入了全三維設(shè)計時代，新設(shè) 計機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性、安全性和負(fù)荷適應(yīng)性不斷提高。與之相 比，老式機(jī)組性能則較差。如果長期繼續(xù)使用這些性能落 后的機(jī)組將造成很大的能源浪費(fèi)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代， 國內(nèi)電廠開始對老式機(jī)組進(jìn)行改造。因為相對于重新設(shè)計 機(jī)組而言，采用當(dāng)代汽輪機(jī)先進(jìn)技術(shù)改造現(xiàn)有老式機(jī)組是 一條投資

2、少、見效快的途徑。1 100mw汽輪機(jī)現(xiàn)狀佳木斯發(fā)電廠11號、12號機(jī)組的10 omw汽輪機(jī)為20 世紀(jì)60年代設(shè)計產(chǎn)品，主設(shè)備嚴(yán)重老化，根據(jù)電廠運(yùn)行及反饋情況，存在如下問題:a 機(jī)組設(shè)計熱耗為/(),而實際運(yùn)行卻達(dá)不到此值。熱 耗較新型機(jī)組高，經(jīng)濟(jì)性差。高、低壓缸效率分別為85 % 和80%,效率比新型機(jī)組低。b. 機(jī)組為純冷凝機(jī)組，不能熱電聯(lián)供。c. 機(jī)組使用雙列調(diào)節(jié)級，熔降大，葉片展選弦比小， 二次流損失大，調(diào)節(jié)級效率低。止葉片型線是4050年代蘇聯(lián)老型線，氣動性能差， 葉型損失大，效率低。e. 原設(shè)計葉片采用釧接圍帶，釧釘頭外露，圍帶上只 裝兩道汽封齒，且高壓各級壓力大，漏汽量大。f.

3、 高、低壓缸前后汽封、隔板汽封都是老式汽封，結(jié) 構(gòu)不合理，齒數(shù)少，漏汽量大；軸向間隙小，啟停不便， 易造成磨擦損壞。g 動葉根部采用軸向汽封，機(jī)組運(yùn)行脹差大時，漏汽量大。h. 高壓缸后部及低壓缸內(nèi)外流道都是階梯狀，導(dǎo)葉頂 部擴(kuò)張角過大，通流不光滑，蒸汽在通道中突然擴(kuò)張而產(chǎn) 生脫流，使流動損失增大。階梯型結(jié)構(gòu)也增加了沖擊損失。i. 低壓缸動葉拉筋比較多，低壓第三級313mm長葉片 有兩道拉筋；低壓第四級長432mm葉片有一道拉筋，末級 長6 65mm葉片也有一道拉筋。在汽流通道中，由于拉筋的 存在，汽流發(fā)生繞流、脫流擴(kuò)壓和局部加速流加，增加了 流動損失。另外，低壓后三級動葉片頂部沒有圍帶，頂部

4、損失和漏汽量大。j.動靜葉軸向間隙過小，不利于機(jī)組快速啟停和適應(yīng) 調(diào)峰時負(fù)荷的變化。21 oomw汽輪機(jī)的通流部分改造針對以上情況，采用大量的先進(jìn)技術(shù)對100mw汽輪機(jī) 通流部分進(jìn)行改造，這些技術(shù)都是在其他機(jī)組上成功地運(yùn) 用過并取得良好效果的。調(diào)節(jié)級噴嘴采用子午面收縮葉柵調(diào)節(jié)級子午面收縮葉柵如圖1所示。實驗結(jié)果表明， 合適的收縮比和適當(dāng)?shù)淖游缑嫘途€，可以將葉柵損失降低 26%o釆用子午面收縮葉柵后，調(diào)節(jié)級效率提高。為確保 噴嘴葉柵加工精度，噴嘴環(huán)采用焊接結(jié)構(gòu)。壓力級采用高效后加載“魚頭”葉型新設(shè)計的高壓缸壓力級均采用后加載的“魚頭”靜葉 柵（見圖2）o與傳統(tǒng)的透平葉柵速度分配規(guī)律相比，后加載

5、靜葉柵的最大氣動力負(fù)荷位置明顯移往下游方向（見圖3 ）, 試驗證明這種葉柵的突出優(yōu)點是：由于葉柵通道前后壓力 面與吸力面的壓差較小，削弱通道的二次流強(qiáng)度，使葉柵 損失大大降低。后加載靜葉柵不僅效率高，而且葉型剛度 大，其攻角適應(yīng)范圍廣（見圖4）,這對提高機(jī)組的變工況性 能非常有利。動葉片采用紅旗葉型在改造機(jī)組設(shè)計中，高壓缸各級直葉片采用公認(rèn)高效 的紅旗葉型，其余采用變截面葉片。該組變截面葉片的型 線是經(jīng)過大量的氣動性能實驗研究后得到的，其氣動性能 是良好的。彎扭靜葉柵高壓缸靜葉全部采用彎扭造型設(shè)計，經(jīng)理論分析和環(huán) 型葉柵吹風(fēng)試驗證明，采用后加載葉型的靜葉柵，其總損 失系數(shù)比原設(shè)計下降25%以上

6、。彎扭靜葉片采用精密鑄造工 藝，葉身與兩端圍帶鑄為一體，以加強(qiáng)隔板的剛性。釆用自帶圍帶動葉片采用自帶圍帶動葉片有以下好處：a. 圍帶內(nèi)側(cè)可制成斜面，使子午面流道光滑，減少流 動損失。b. 圍帶外側(cè)可制成平面或城墻狀，可增加汽封齒，減 少漏汽損失。新設(shè)計機(jī)組的圍帶汽封由2道增加到3道或 4道。c. 動葉取消拉筋，可減少流動損失。d. 動葉頂部形成整圈聯(lián)接，便于調(diào)頻和減少動葉應(yīng)力, 使運(yùn)行更加安全可靠。子午面流道光滑國內(nèi)外機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)驗表明，子午面型線對通流效率 會產(chǎn)生很大影響。調(diào)整通流尺寸，采用光滑的子午面通道, 可使汽缸效率提高,同時動葉平均直徑適當(dāng)提高，使各級 u/co趨合理。增大動靜軸向間

7、隙重新調(diào)整軸向間隙后，動葉與隔板軸向間隙放大到4mm, 使機(jī)組的快速啟停與調(diào)峰性能得到保證。采用徑向汽封更換轉(zhuǎn)子，采用徑向汽封，能很好地解決漏汽量大及 動靜碰磨等問題，并且對機(jī)組調(diào)峰時快速啟停非常有利。性能優(yōu)良的末級葉片 末級668mm長葉片是新一代產(chǎn)品，葉片的強(qiáng)度、振動 特性好，氣動效率高。葉片改造方案為：靜葉出氣角沿葉 高反扭4° ,下部相對徑向彎曲，上部為徑向，中部略有彎 曲。動葉片出氣角沿葉高反扭7°，準(zhǔn)確地計算出連接件的 效應(yīng)后，使葉片岀氣角與計算結(jié)果相一致。復(fù)合彎扭長葉片級的優(yōu)越性還在于可以提高根部反動 度，從而更加有效地提高級效率。根據(jù)全三維分析和多種 彎曲靜葉柵的吹風(fēng)試驗結(jié)果，采