多孔整流板在噴嘴調(diào)節(jié)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級汽室中的應(yīng)用

紀(jì)親禮

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150046）

0 引言

要挖掘電站噴嘴調(diào)節(jié)汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)性和可靠性的潛力，需要解決一系列任務(wù)。其中主要任務(wù)是降低進(jìn)入第一個非調(diào)節(jié)級靜葉之前的蒸汽軸向不均勻性。對于采用噴嘴調(diào)節(jié)的所有大型電站汽輪機(jī)來說，蒸汽都經(jīng)過4個噴嘴室流向調(diào)節(jié)級。在額定工況下只有3個噴嘴室處于開啟狀態(tài)，此時向調(diào)節(jié)級供汽的弧度很少超過290°。在向第一個非調(diào)節(jié)級的靜葉供汽時，即使存在較大的勻壓室，汽流仍然還有明顯的周向不均勻度。尤其在汽輪機(jī)部分負(fù)荷工況下，這些非調(diào)節(jié)級的效率將大幅度下降。

1 試驗結(jié)果

雖然已公開發(fā)表、涉及到汽輪機(jī)部分進(jìn)汽級試驗結(jié)果的文章數(shù)量可觀，但涉及到調(diào)節(jié)級的部分進(jìn)汽度對第一個非調(diào)節(jié)級和整個高壓級組的影響方面的數(shù)據(jù)卻很少。

這種情況在很大程度上與下列觀念有關(guān)，即認(rèn)為在調(diào)節(jié)級后面存在一個較大的勻壓室、所以在其后第一個非調(diào)節(jié)級靜葉前的汽流周向不均勻度不會很大，因而也不可能嚴(yán)重降低后面所有級的經(jīng)濟(jì)性。

然而，在上述試驗裝置上進(jìn)行的第一批試驗顯示，在向調(diào)節(jié)級汽室部分進(jìn)汽的條件下，在其后的靜葉后面的汽流出現(xiàn)很大的周向不均勻度。部分進(jìn)汽度取決于已開肩的進(jìn)汽弧段數(shù)量，是根據(jù)對模擬部分進(jìn)汽的葉柵中部圓周處的汽流進(jìn)行逐點測量而得。

但是，對于所研究的整個裝置來說，能量的總損失卻明顯增加了。在這種情況下能量總損失明顯增加的原因是多孔整流板通流能力?。ㄆ渫髀适?1.7%）。為了降低安裝這種整流板引起的附加能量損失，增大了整流板的孔徑，并針對盲區(qū)開出4個窗口。借此將多孔整流板的通流率提高到54%。在這種情況下，從供汽弧段出來的汽流一部分通過多孔整流板的孔，而另一部分通過4個窗口，從而確保了工質(zhì)較均勻地充滿靜葉的整個圓周。此外，在整流板朝著環(huán)形葉柵方向的孔端帶有斜角，以改善整流扳后面的流動狀況。

圓筒形多孔整流板：對平面多孔整流板的研究表明，通過這種方式實際上可以完全解決第1個非調(diào)節(jié)級靜葉進(jìn)口截面前的汽流參數(shù)的均勻問題。但是借此降低靜葉葉柵中的損失程度不足以補(bǔ)償平面多孔整流板所帶來的額外能量損失。

在安裝多孔整流板時，調(diào)節(jié)級汽室中的壓力脈動明顯降低的外部體現(xiàn)是，整個裝置的殼體振動位移幅度相對降低。其相對降低值也即安裝多孔整流板時試驗裝置殼體的振動位移相對于未安裝多孔整流板時實測振動位移的變化值。在隔板靜葉葉柵出口處的無量綱速度越高，采用多孔整流板時殼體的振動降低程度就越大。

2 圓環(huán)形多孔整流板在汽輪機(jī)通流部分的實際應(yīng)用

所進(jìn)行的研究結(jié)果證明，如果汽輪機(jī)級的靜葉葉柵進(jìn)口前存在汽流的周向不均勻性，則從均勻其參數(shù)的角度來說，添置多孔整流板會獲得明顯的效果。

這種汽流周向不均勻的現(xiàn)象在所有采用噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)中都存在，而且在它們的調(diào)節(jié)級后的汽流周向不均勻程度相當(dāng)于利用上述試驗裝置進(jìn)行研究時獲得的不均勻度。

根據(jù)以往發(fā)表的試驗數(shù)據(jù)，當(dāng)壓力場存在如此大的周向不均勻度時，汽輪機(jī)高壓部分的效率會降低1.5%～2%。因此亟須將上述研究結(jié)果運(yùn)用到現(xiàn)有的汽輪機(jī)中。

從結(jié)構(gòu)角度來講，在汽輪機(jī)第一個非調(diào)節(jié)級前設(shè)置多孔整流板并無特殊困難。就是在汽輪機(jī)前兩級通流部分添置圓環(huán)形多孔整流板。

整流板是一個環(huán)形腔室，具有多孔外側(cè)壁，并且其端壁和內(nèi)側(cè)壁上都開有若干個圓形窗口。整流板利用12個螺栓固定在隔板體的凹槽處。在這種情況下，調(diào)節(jié)級后的蒸汽沿著多孔整流板的外側(cè)多孔壁周向流動，并較均勻地通過小孔流入內(nèi)部環(huán)形腔室。從這一角度來看，安裝多孔整流板除了解決純氣動力學(xué)的問題以外，還起到了防止異物進(jìn)入汽輪機(jī)通流部分的輔助保護(hù)作用。

采取上述措施只需要增加很少的費用，不僅能提高汽輪機(jī)高壓部分的效率，而且還能明顯降低葉片上的動態(tài)作用力。

3 結(jié)論

所進(jìn)行的研究結(jié)果表明，對于采用噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)來說，在部分進(jìn)汽的情況下，調(diào)節(jié)級汽室中的壓力場和速度場存在很大的周向不均勻性，從而對高壓部分隨后幾級的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生不良影響。

為了均衡進(jìn)入第一個非調(diào)節(jié)級靜葉葉柵的汽流，提出并研究了增設(shè)整流板的措施，其費用很小，卻至少能使大功率汽輪機(jī)高壓部分的效率提高1%。通過對立體（圓環(huán)形）多孔整流板的結(jié)構(gòu)分析，現(xiàn)在已經(jīng)可以將其應(yīng)用于任何電站汽輪機(jī)。