汽輪機(jī)靜葉片葉型改進(jìn)論述

(哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司 葉片分廠，哈爾濱 150046)

0 引 言

靜葉片是固定在隔板上靜止不動(dòng)的葉片，安裝在隔板或持環(huán)上，由兩個(gè)相鄰靜葉片構(gòu)成不動(dòng)汽道，是把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能的結(jié)構(gòu)元件，在靜葉柵中蒸汽的壓力和溫度降低，流速增加，將熱力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能。動(dòng)葉片又將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能帶動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)[1-4]。

汽流在汽輪機(jī)中流過的通道稱為氣輪機(jī)通流部分，通流部分主要由靜葉片和動(dòng)葉片組成的級(jí)構(gòu)成。汽輪機(jī)通流部分的性能直接影響汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行，對(duì)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的功率可靠性和熱經(jīng)濟(jì)性有著決定性的影響。

隨著時(shí)間的推移和科學(xué)的不斷進(jìn)步，汽輪機(jī)同類型機(jī)組的熱耗在不斷下降，一般規(guī)律是隔幾年下降1%～2%，即在相同蒸汽參數(shù)和功率等級(jí)條件下，對(duì)于機(jī)組的熱耗值后8～10 a設(shè)計(jì)的要比先8～10 a設(shè)計(jì)的低1%～2%。

老機(jī)組葉片存在問題是：葉片損失(包括型面、尾跡損失、沖角損失和端損失等)較大。葉片的型線損失約占級(jí)損失的1/3。

下面，關(guān)于靜葉片葉型改進(jìn)前、后進(jìn)行對(duì)比論述。

1 結(jié)構(gòu)型式

汽輪機(jī)葉片由葉身、葉根、圍帶及過渡部分組成 ，自帶圍帶根部開槽用于固定葉片。

2 葉片型線

全三維技術(shù)設(shè)計(jì)是當(dāng)代葉片技術(shù)中較先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，葉片各截面沿葉高三維空間成型，在葉根頂部沿周向不同的方向彎曲，汽道內(nèi)沿徑向形成“C”形壓力分布，即壓力兩端高，中間低(C型)，二次流由兩側(cè)向中間流動(dòng)匯入主流，從而減少了端部二次流損失，采用先進(jìn)的AVN技術(shù)設(shè)計(jì)的渦流噴嘴與常規(guī)噴嘴比較如圖1所示。

圖1 比較圖

3 改造前、后對(duì)比

靜葉片改進(jìn)后的有益效果是：

(1)提高機(jī)組效率，同時(shí)提高機(jī)組可靠性和可用率。

(2)提高出力和合理延長(zhǎng)壽命。

①采用三維彎曲靜葉技術(shù)切向彎曲的噴嘴形成三維擴(kuò)散流道，減少二次流損失，如圖2所示。

圖2 改造前、后對(duì)比

同時(shí)靜葉片采用薄出汽邊技術(shù)，靜葉薄出汽邊與厚出汽邊相比，尾跡損失小，級(jí)效率可提高0.6%～0.9%。

②先進(jìn)的低型損后加載靜葉型線，此靜葉型線葉型背弧出汽壓區(qū)短梯度小，不發(fā)生汽流分離，因此損失小，與傳統(tǒng)葉型的型面損失比較，該葉片葉型損失小，二次流損失小，損失約減小30%，級(jí)效率提高1%～2%，如圖3所示。

圖3 靜葉葉型的損失分布

表1 三維彎曲靜葉葉型與傳統(tǒng)葉型的型損試驗(yàn)值比較

表2 改進(jìn)優(yōu)化設(shè)計(jì)前后比較

4 結(jié)束語(yǔ)

靜葉片通過對(duì)葉型的改進(jìn)，級(jí)效率得到提高，其主要技術(shù)要點(diǎn)總結(jié)如下：

(1)葉型內(nèi)背弧前半部分盡可能減少了橫向壓力梯度。

(2)汽流平穩(wěn)加速，避免附面層分離。

(3)葉型背弧前段緩慢加速，后段快速加速。

(4)采用后加載葉型。彎扭聯(lián)合成型葉柵。

(5)自帶圍帶內(nèi)側(cè)按流線形狀設(shè)計(jì)成圓錐面，使通流子午面光順。

[1] 張 磊，葉飛著.汽輪機(jī)運(yùn)行技術(shù)問答[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.

[2] 吳金卓，馬 琳，林文樹.生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性研究綜述[J].森林工程，2012，28(5)：102-106.

[3] 王國(guó)清.汽輪機(jī)設(shè)備運(yùn)行技術(shù)問答[M].北京：中國(guó)電力出版社.

[4] 朱麗霞，譯.汽輪機(jī)技術(shù)說明和運(yùn)行手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社.