【摘要】 針對(duì)100MW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(duì)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(zhǎng)了機(jī)組壽命，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【關(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(jì)已經(jīng)進(jìn)入了全三維設(shè)計(jì)時(shí)代，新設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(guó)內(nèi)電廠開(kāi)始對(duì)老式機(jī)組進(jìn)行改造。因?yàn)橄鄬?duì)于重新設(shè)計(jì)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)組是一條投資少、見(jiàn)效快的途徑。
1 100MW汽輪機(jī)現(xiàn)狀
佳木斯發(fā)電廠11號(hào)、12號(hào)機(jī)組的100MW汽輪機(jī)為20世紀(jì)60年代設(shè)計(jì)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(wèn)題：
a.機(jī)組設(shè)計(jì)熱耗為9252.8kJ/(kW.h)，而實(shí)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(jí)，焓降大，葉片展選弦比小，二次流損失大，調(diào)節(jié)級(jí)效率低。
d.葉片型線是40~50年代蘇聯(lián)老型線，氣動(dòng)性能差，葉型損失大，效率低。
e.原設(shè)計(jì)葉片采用鉚接圍帶，鉚釘頭外露，圍帶上只裝兩道汽封齒，且高壓各級(jí)壓力大，漏汽量大。
f.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(dòng)葉根部采用軸向汽封，機(jī)組運(yùn)行脹差大時(shí)，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(guò)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(dòng)損失增大。階梯型結(jié)構(gòu)也增加了沖擊損失。
i.低壓缸動(dòng)葉拉筋比較多，低壓第三[注]級(jí)313mm長(zhǎng)葉片有兩道拉筋；低壓第四級(jí)長(zhǎng)432mm葉片有一道拉筋，末級(jí)長(zhǎng)665mm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(dòng)損失。另外，低壓后三[注]級(jí)動(dòng)葉片頂部沒(méi)有圍帶，頂部損失和漏汽量大。
j.動(dòng)靜葉軸向間隙過(guò)小，不利于機(jī)組快速啟停和適應(yīng)調(diào)峰時(shí)負(fù)荷的變化。
2 100MW汽輪機(jī)的通流部分改造
針對(duì)以上情況，采用大量的先進(jìn)技術(shù)對(duì)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(guò)并取得良好效果的。
2.1調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴采用子午面收縮葉柵
調(diào)節(jié)級(jí)子午面收縮葉柵如圖1所示。實(shí)驗(yàn)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%。采用子午面收縮葉柵后，調(diào)節(jié)級(jí)效率提高1.1%。為確保噴嘴葉柵加工精度，噴嘴環(huán)采用焊接結(jié)構(gòu)。
2.2壓力級(jí)采用高效后加載“魚頭”葉型
新設(shè)計(jì)的高壓缸壓力級(jí)均采用后加載的“魚頭”靜葉柵(見(jiàn)圖2)。與傳統(tǒng)的透平葉柵速度分配規(guī)律相比，后加載靜葉柵的最大氣動(dòng)力負(fù)荷位置明顯移往下游方向(見(jiàn)圖3)，試驗(yàn)證明這種葉柵的突出優(yōu)點(diǎn)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(jiàn)圖4)，這對(duì)提高機(jī)組的變工況性能非常有利。
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