淺談當(dāng)代100MW汽輪機先進技術(shù)對老式機組通流部分的改造

林在山

（哈電集團哈爾濱哈汽實業(yè)開發(fā)總公司，黑龍江 哈爾濱 150046）

1 關(guān)于其當(dāng)前的狀態(tài)

現(xiàn)在個別電廠仍舊用100MW汽輪機，它是幾十年之前設(shè)計的，其主機的裝置開始變差。其不利現(xiàn)象有：a.機組設(shè)計熱耗為9252.8kJ/(kW·h)，但是具體的數(shù)值并非如此。它的熱損較之于全新的設(shè)備要高很多，而且它的經(jīng)濟性不高。高、低壓缸效率分別為85%和80%，其效率也比較的差。b.機組為純冷凝機組，不能熱電聯(lián)供。c.機組使用雙列調(diào)節(jié)級，焓降大，葉片展選弦比小，二次流損失大，調(diào)節(jié)級效率低。d.葉片型線是40~50年代蘇聯(lián)老型線，不具有較好的氣動性特征，而且有嚴重的葉型損失。e.高、低壓缸前后汽封、隔板汽封都是老式汽封，其構(gòu)造不好，不僅齒數(shù)不多，而且非常的容易漏氣。其豎向的間隙不大，非常的便于運行和停止，容易導(dǎo)致摩擦。f.動葉根部采用軸向汽封，如果設(shè)備的運作脹差很高的話，其會顯著地出現(xiàn)漏汽現(xiàn)象。g.高壓缸后部及低壓缸內(nèi)外流道都是階梯狀，此時上方的張角就相對的要大很多，而且不利于通流，由于蒸汽猛然的在通道里變大而導(dǎo)致脫流現(xiàn)象出現(xiàn)，導(dǎo)致流動的損失變多。h.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665mm葉片也有一道拉筋。對于通道來講，因為有拉筋，當(dāng)汽流出現(xiàn)繞流等現(xiàn)象的話，此時它的損失就變多了。i.動靜葉軸向間隙過小，對于設(shè)備的開啟和停運有著較多的弊端。

2關(guān)于其通流體系的創(chuàng)新

對于如上存在的這些不利現(xiàn)象，使用許多高超的工藝對其流通要素開展了創(chuàng)新活動，上述的技術(shù)均是在別的設(shè)備上有效的開展并且獲取優(yōu)秀成就的。

2.1 調(diào)節(jié)級噴嘴采用子午面收縮葉柵

通過測試我們發(fā)現(xiàn)，恰當(dāng)?shù)氖湛s比以及子午面型線，能夠顯著的減少葉柵的不利現(xiàn)象。使用全新的葉柵之后，它的效率得到了顯著的提升。為了保證其加工的精確性好，對于噴嘴區(qū)域使用焊接模式來處理。

2.2 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。和過去的形式比對來看，后加載靜葉柵的最大氣動力負荷位置明顯移往下游方向，通過測試，我們得知其具有如下的一些優(yōu)勢特征：因為通道前后的壓力區(qū)和吸力去的壓力差不是非常的高，此時其中的二次流的性能就相應(yīng)的減弱了，導(dǎo)致其損失變多。這種全新的形式不但具有優(yōu)秀的功效，同時其葉型具有很好的剛度，它的攻角的適用領(lǐng)域比較的寬，此舉可以顯著提設(shè)備的變工況特征。

2.3 動葉片采用紅旗葉型

在全新的設(shè)計中，高壓缸各級直葉片采用公認高效的紅旗葉型，其余采用變截面葉片。它的型線是通過許多的氣動測試之后才明確的，其有著優(yōu)秀的氣動特點。

2.4 彎扭靜葉柵

高壓缸靜葉全部采用彎扭造型設(shè)計，通過理論的探索以及相關(guān)的測試，我們得知適用這種全新的設(shè)計，它的損耗能夠降低四分之一還要多。它使用的鑄造技藝非常成熟，其葉身和兩側(cè)的圍帶構(gòu)成一個統(tǒng)一的模式，這樣能夠提升隔板自身的剛度特征。

2.5 采用自帶圍帶動葉片

適用這種模式有如下的一些優(yōu)勢特征：

a.可以把圍帶的里側(cè)設(shè)置成斜面的形式，此時的子午面的流道就變得很平順，而且流通的損失就相應(yīng)的要少很多。b.其外面使用的是平面形式，能夠使得汽封齒變多，降低漏汽反映，全新的汽封是三道的形式。c.此時動葉不需要拉筋，能夠降低流動的不利現(xiàn)象。d.動葉頂部形成整圈聯(lián)接，方便調(diào)頻，同時還能夠降低其應(yīng)力，確保運作更加的穩(wěn)定。

2.6 子午面流道光滑

通過分析許多的機組運作要素，我們得知型線會對通流的特征產(chǎn)生非常大的干擾。只有適當(dāng)?shù)膶⑵涑叽缱兏铮褂闷巾樀男问?，才可提升其效率，而且動葉的尺寸也合理的增加了。

2.7 增大動靜軸向間隙

再次調(diào)節(jié)軸向的間隙，動葉與隔板軸向間隙放大到4mm，此時設(shè)備能夠及時的運行以及閉合。

2.8 采用徑向汽封

換新轉(zhuǎn)子，使用徑向的汽封，能夠有效的處理漏氣情況較嚴重的現(xiàn)象，同時還能夠保證調(diào)峰的時候，設(shè)備能夠及時的運行以及閉合。

2.9 性能優(yōu)良的末級葉片

末級668mm長葉片是新一代產(chǎn)品，它的強度非常優(yōu)秀，而且自身的振動性很合理，其功效非常高。其革新的方案如下：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°，合理的分析連接區(qū)的特征，進而可以得知出氣角和運算的信息是相同的。

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，采用這一匹配將使末級效率提高1.8%，處理之后的功效較之于之前有了顯著的提升，具體如表1。

表1末級葉片效率增益表

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3機組改造后安全性校核及負荷適應(yīng)性分析

對各級動靜部分的強度進行詳細的校核計算，結(jié)果表明，機組改造后的高低壓缸強度安全可靠。a.“魚頭”葉型對進汽攻角的敏感性差，汽流進汽角范圍廣，在很大負荷范圍內(nèi)葉型損失不增加，流動穩(wěn)定，不增加激波強度，有利于機組安全運行。b.動、靜葉片軸向間隙的增加，使機組的快速啟停與調(diào)峰得到了保證。c.668mm新葉片采用可控渦設(shè)計，在頂部反動度不超過70%的情況下，可將根部反動度提高到20%以上，不僅大大減小了端部損失，而且在變負荷運行時根部不出現(xiàn)負反動度，大大提高了機組對負荷的適應(yīng)能力。

結(jié)語

采用當(dāng)代汽輪機先進技術(shù)對老式機組通流部分進行改造，可大幅度增容降耗，延長機組壽命。對熱電聯(lián)供的電廠，結(jié)合通流改造，將機組改造成抽氣式機組，可做到少投入，增容降耗，實現(xiàn)熱電聯(lián)供，延長機組壽命，提高機組運行可靠性和負荷適應(yīng)性。

[1]劉蓮，李傲霜.關(guān)于100MW汽輪機通流部分的技術(shù)改造[J].黑龍江電力，2001.