淺談汽輪機內(nèi)部除濕技術(shù)

摘 要：隨著科技的進步，汽輪機內(nèi)部所面臨的蒸汽問題越來越突出，因此對汽輪機內(nèi)部除濕技術(shù)的要求越來越高。文章首先介紹了引入汽輪機內(nèi)部除濕技術(shù)的必要性，然后探討了目前汽輪機內(nèi)部除濕技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析比較了幾種常用的內(nèi)部除濕技術(shù)的優(yōu)缺點。

關(guān)鍵詞：除濕技術(shù)；汽輪機；濕蒸汽

一、汽輪機內(nèi)部除濕技術(shù)的作用

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，火電廠的汽輪機也逐步向著高參數(shù)、高效率以及大容量的方向開始發(fā)展，而汽輪的設(shè)計常采用超臨界的參數(shù)，結(jié)果使新蒸汽的初壓越來越高，但是汽輪機末級的葉片尺寸也在不斷地增加，出口的濕度也隨之增加，由于蒸汽中含有的水滴在其運動過程中對汽輪機的葉片會帶來很強大的沖擊，從而使得汽輪機的末端轉(zhuǎn)子的葉片受到嚴重的沖蝕，嚴重時會導致葉片斷裂。因此，為了提高抵抗這種腐蝕的能力，就需要降低汽輪機中流動蒸汽的濕度。

考慮汽輪機的高效率和長壽命，就需要慎重考慮濕度問題，對于解決汽輪機中濕度影響主要有兩種方法，包括消極方法和積極方法，其中消極方法是表面抗蝕技術(shù)，積極方法是除濕技術(shù)。除濕技術(shù)又分為內(nèi)部和外部除濕技術(shù)。其中內(nèi)部除濕技術(shù)常用在船用在船用汽輪機上，他能夠代替龐大的外置的汽水分離器，并且減輕機組重量和縮小所占艙內(nèi)的空間。

二、汽輪機內(nèi)部除濕技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

汽輪機內(nèi)應用最早并且最為廣泛的除濕方法就是外緣分離方法，這種方法首先在外緣設(shè)置除濕溝槽，然后通過工作葉柵和噴嘴葉柵對對工作氣流的離心效應和扭轉(zhuǎn)效應，把水滴甩到外緣，最后引入到溝槽后再導入到冷凝器中。但是這種比較簡單的外緣分離法除濕的技術(shù)一般會比較低。通過根據(jù)除濕的位置不同，汽輪機的除濕方法主要可以分成三種。下面分別介紹這三種汽輪機內(nèi)部除濕方法。

首先是動葉除濕技術(shù)。因為其高速旋轉(zhuǎn)的葉柵會把附在上面的水滴通過離心力甩向外緣，所以從理論上講，動葉除濕技術(shù)具有良好的分離效果。又由于在汽輪機中的蒸汽流的雷諾數(shù)比較高，使得蒸汽從導葉流出來之后，比較大的水滴往往會偏離主流，當它進入動葉的時候常常會以比較大的攻角和高速旋轉(zhuǎn)的葉柵撞擊甚至產(chǎn)生反彈，所以不容易形成比較厚的水膜，最后可能導致分離效果不是很良好。俄羅斯卡魯加汽輪機制造廠和莫斯科動力學院為了提高動葉的分離效率一起研制出了一種動葉除濕結(jié)構(gòu)，這種裝置已被前蘇聯(lián)應用到OK-12A汽輪機第七級上。

其次是導葉除濕技術(shù)。這種技術(shù)是把導葉內(nèi)部制成空腔，然后再通過一些方法把附在導葉上面的尾緣或液膜積聚的大液滴除掉比如過腔室運用加熱、吹掃或吹掃的方法，進而增加蒸汽的濕度。一是向?qū)~空腔內(nèi)引入熱量，使得壁面被加熱，外表面水膜層蒸發(fā)會造成尾緣不能夠形成二次大的水滴。這種方法，在實際的使用中要分析引入的熱量的量，如果從溫度比較高的地方抽氣，會使得水膜得到充分蒸發(fā)，此時需要改變空心導葉隔板以外的結(jié)構(gòu)；如果不改變空心導葉隔板以外的結(jié)構(gòu)，那么就會引進前一級的熱蒸汽，這樣很可能使得水膜不能夠充分地蒸發(fā)。一是利用導葉空腔把水膜抽吸出流動的區(qū)域之外。空心導葉去濕法用的最早的方法就是這種方法，它在實際應用中仍存在著一些問題，比如，如果把吸濕縫開在了出汽邊上面，那么導葉的出汽邊緣在結(jié)構(gòu)上就要求比較厚，這樣又會導致增加能量的損失，尤其是對于尺寸和葉片的大小要求會比較苛刻，從而加大了制造的難度；另外還有在空心導葉尾緣設(shè)置吹掃縫，首先在導葉內(nèi)腔引進較高的壓蒸汽，然后從尾緣的吹掃縫中噴出。這種方法主要是通過擊碎來自于尾緣脫落的大水滴，進而能夠減小其速度加快和尺寸，然后降低對下一級的沖蝕力，并且可以使導葉附面層上的尾跡氣流更為均衡，從而達到降低流動損失和防止流場內(nèi)脫流區(qū)擴大的效果。這種方法也具有在葉片出汽邊結(jié)構(gòu)較厚的劣勢，還需要吹掃的方向角和吹掃的氣量合理的匹配，避免影響到主氣流。最后還有，加熱和蒸汽吹掃相結(jié)合的綜合法。這種方法是通過合理地對吹掃縫結(jié)構(gòu)的設(shè)計，使得可以噴出引入的具有較高的壓力和溫度的蒸汽，這樣一方面可以使主流蒸汽的干度增加，另一方面可以避免大水滴在導葉出汽邊處形成，并且使得蒸汽墊由吹出的熱蒸汽能夠在動葉的表面形成，從而保護動葉避免其受到水滴的侵蝕。

還有動和靜葉柵隔板裝置除濕技術(shù)。這種技術(shù)主要是在加長的動葉柵和靜葉柵軸向的間隙中設(shè)置上隔板分離的裝置，然后通過使用蒸汽氣流按照出口角的偏轉(zhuǎn)向外緣移動。這種除濕方法從理論上分析水分分離系數(shù)較高。

我國的濕蒸汽的研究開始于20世紀60年代。比如在蒸汽的工程應用中姚福生先生做了很多工作；濕蒸汽的自發(fā)凝結(jié)、液滴和成核對于對液膜的撕裂和對固體壁面的高速撞擊相關(guān)的機理分析方面西安交通大學以蔡頤年教授為首的師生們進行了深入的研究。我們知道，船用的汽輪機對技術(shù)可靠性要求是比較高的，目前我國還沒有研發(fā)出比較成熟的適用于船用汽輪機內(nèi)部的除濕技術(shù)。

三、總結(jié)

通過對汽輪機內(nèi)部除濕技術(shù)的重要性進行簡單介紹，然后對近些年發(fā)展起來的內(nèi)部除濕技術(shù)進行了介紹并做了比較，目前的幾種汽輪機的內(nèi)部除濕技術(shù)的適用范圍及結(jié)構(gòu)要求方面都做的還不是很完善，每一種內(nèi)部除濕技術(shù)據(jù)存在著各種問題。

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作者簡介：

戴博林（1988-），男，遼寧阜新人，本科，哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，助理工程師，研究方向：汽輪機設(shè)計。