探究汽輪機通流部分改造對機組效率的影響

岳遠(yuǎn)峰

摘 要：汽輪機通流部分是汽輪機本體中流動做功所經(jīng)過的汽輪部件的總稱。汽輪機通流部分主要包括汽輪機靜葉柵、汽輪機動葉片、截流調(diào)節(jié)裝置、汽封和軸封以及其他輔助裝置。本文重點探究汽輪機通流部分改造的具體內(nèi)容，通過前后的分析比較，分析汽輪機通流部分改造對機組效率的影響。

關(guān)鍵詞：汽輪機通流部分；改造；機組；運行效率

中圖分類號：TK267 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）19-0070-02

隨著我國城市化建設(shè)進程不斷發(fā)展，為了能夠滿足社會發(fā)展的戰(zhàn)略要求，近些年來，我國關(guān)于節(jié)能減排推廣工作力度不斷提高。但從實際發(fā)展情況分析，我國社會生產(chǎn)能源依然采用傳統(tǒng)能源，特別是火力發(fā)電，作為能源消耗的大戶，降低能源消耗對實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。近些年來，由于我國電力行業(yè)發(fā)展尤為迅速，也進入了改革高峰期，電力供需矛盾問題也逐漸緩和。通過節(jié)能降耗不僅能夠降低電力企業(yè)運行成本、提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，同時也是我國電力行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。按照國家節(jié)能降耗的要求，取消分散或供熱程度不高鍋爐，采取城市集中供熱手段，并對汽輪機通流部分進行的改造，從而優(yōu)化火電機組，提高火電機組的運行效率。

1 汽輪機通流部分改造中存在的問題

1.1 經(jīng)濟方面的問題

機組汽耗嚴(yán)重，由于我國供電相關(guān)技術(shù)還不夠成熟，超臨界機組設(shè)計能力有限，導(dǎo)致汽輪機通流的間隙過大，從而造成各級焓降分配不夠合理，余速損失不斷提高，汽輪機的工作效率相對較低。再者，以后與汽輪機葉片設(shè)計相關(guān)技術(shù)嚴(yán)重滯后，導(dǎo)致葉頂汽封設(shè)計不夠合理，造成嚴(yán)重的漏汽問題，并且機組循環(huán)效率非常低。其次，機組熱耗問題嚴(yán)重。由于汽輪機低壓缸、中壓缸、高壓缸在實際運作中的效率較低，實際運用效率與理論效率存在嚴(yán)重差異。從而導(dǎo)致機組供電耗煤量巨大，在改造前的機組與改造后的機組效率變化不夠明顯，效率值不僅沒有達(dá)到超臨界機組的平均水平，并且還低于超臨界機組平均水平。再者，由于汽輪機原有盤車裝置是由單向分離合器樓盤車裝置構(gòu)成，其盤車轉(zhuǎn)速非常低，啟動預(yù)熱與停機冷卻時間相對較長，嚴(yán)重影響機組運行、停機、檢修的效率，嚴(yán)重影響機組使用的經(jīng)濟效益。

1.2 安全性較低

由于調(diào)節(jié)噴嘴葉片材料強度不符合實際標(biāo)準(zhǔn)，抗沖刷能力相對較差，使用壽命也非常低，由于噴嘴固有頻率與設(shè)計型線存在嚴(yán)重不足，再加上長期沖蝕、磨損，從而導(dǎo)致調(diào)節(jié)噴嘴出汽邊緣損害嚴(yán)重。其次，末級葉片水蝕嚴(yán)重問題，由于機組實際運行過程中其凝汽器真空低于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致汽輪機末級葉片通常為飽和狀態(tài)，所處環(huán)境濕度較大，如果進采用高頻淬火，會嚴(yán)重影響葉片的防水蝕、防沖刷能力，通常情況下，設(shè)計材料為耐高溫性能較好的1Cr11MoV，該種不銹鋼由于Cr含量較低，在低溫環(huán)境下的強度降低，耐水蝕與耐沖刷性能降低最終造成葉片水蝕問題極其嚴(yán)重。再者，汽輪機臨街轉(zhuǎn)速時軸系振動超標(biāo)問題，由于機組在熱態(tài)、溫態(tài)、冷態(tài)中，需要通過臨界轉(zhuǎn)速時，從而導(dǎo)致汽輪機軸系振動超標(biāo)問題。此外，由于機組啟動和停止過程中，當(dāng)汽輪機通過臨界轉(zhuǎn)速時，由于產(chǎn)生軸系振動超標(biāo)，從而造成汽封齒輪磨損，導(dǎo)致汽封間隙較大，最終出現(xiàn)漏水問題，對整個機組造成嚴(yán)重的影響。上述一系列問題，都會極大的提高機組運行的安全隱患，甚至造成安全事故。

2 汽輪機通流部分改造機組具體內(nèi)容與影響

2.1 加強內(nèi)外缸設(shè)計工作

在進行讓汽輪機通過部分改造機組過程中，需要機組內(nèi)外缸（高壓、中壓、低壓）的各個抽汽擴位置不發(fā)生變化，并對三個等級氣壓缸進行部件的設(shè)計與制造，從而降小蒸汽的流動阻力，提高機組運行效率，進而提高機組運行的經(jīng)濟性。其中高壓部分主要采用高壓轉(zhuǎn)子、高壓噴嘴組，并將全部隔板與隔板汽封進行更換，再進行更換圍帶汽封、高壓轉(zhuǎn)子全部動葉片、高壓缸前與后軸的汽封零部件；中壓部分需要更換噴嘴環(huán)、中壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子全部葉片、圍帶汽封、中壓缸前與后軸的汽封。以此類推，低壓部分同樣需要更換相同的部件。為了能夠滿足機組對供熱需求，需要在中壓缸和低壓缸中加強液控蝶閥，并在采暖抽汽管中安置安全閥、液控快關(guān)閥、抽汽逆止們等，從而保障整個機組冬季供熱抽汽量高于500t/h，這樣才能夠滿足日常供熱需求。

2.2 金屬材料改造

在汽輪機金屬材料改造過程中，需要采用低、中、高壓轉(zhuǎn)子，并且保障設(shè)計材料的質(zhì)量，更換不帶有中心口的整段，從而降低轉(zhuǎn)子工作應(yīng)力，保障其運作效率。與此同時，在選擇供熱可調(diào)節(jié)的液控蝶閥時，必須要保障液控蝶閥的質(zhì)量。由于汽輪機高壓部分容積流量相對較小，致使葉片展弦相對較低，這就需要對部分壓力級隔板采用三維設(shè)計方案，也就是分流靜葉柵結(jié)構(gòu)，從而避免出現(xiàn)重復(fù)流失等問題，提高汽輪機的運作效率。并且，該方法還能夠進行多級聯(lián)算、多通道形式，從而實現(xiàn)葉片型線、動靜葉片、動靜葉片數(shù)量進行優(yōu)化設(shè)計，從而極大的提高汽輪機高壓缸流通效率。

2.3 流子午面缸光顧設(shè)計

為了能夠有效提高、加強汽輪機各級葉片流動效率，需要對氣壓缸（高中低）中的各級葉片根據(jù)流道形狀采用流子午面光顧設(shè)計，也就是將動葉片頂部、根部以及相鄰的靜葉片底部、根部開展流子午面光顧設(shè)計。再設(shè)計過程中，需要將汽輪機末級葉片一根拉筋外保留，其余各級葉片不得加入拉筋，避免提高繞流損失。對于調(diào)節(jié)級噴嘴邊緣損害問題，需要采用調(diào)節(jié)級噴嘴葉片設(shè)計工作，提高設(shè)計材料的強度、耐溫性，從而優(yōu)化噴嘴葉片型線設(shè)計，提高噴嘴出汽邊的厚度，并對葉片內(nèi)背弧型線進行滲硼處理，提高噴嘴邊緣抗沖刷能力與的耐磨性。

2.4 加強抗水蝕度

針對末級葉片水蝕問題，我們必須要從以下幾點出發(fā)，第一，對低壓缸、中壓缸的末級葉片開展優(yōu)化設(shè)計，各級隔板都要采用的焊接鋼板隔板，這樣能夠提高葉柵部位的裝配精度，保障其氣動熱力性能，延長隔板的使用壽命；第二，葉片氣動設(shè)計必須要從根部開展反動度設(shè)計，從而改善末級葉片的啟動性能，防止機組在低負(fù)荷運作下產(chǎn)生葉片倒流和脫流問題，從而降低末級葉片水蝕程度，加強了低壓缸運作的安全性能，提高機組的調(diào)峰能力；第三，嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)施工工藝對末級葉片進行釬焊，并且需要增加末兩級凈葉片與動葉片間的距離，從而減輕水蝕對葉片的損害程度；第四，由于末級與次級葉片都會采用抗水蝕能力強、綜合性能高的材料，因此，在設(shè)計加工中，需要采用高頻或中頻淬火工藝和電火花強化等措施，從而提高材料的性能，進一步提高葉片抗水蝕性能。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著我國社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，社會發(fā)展對電力能源的需求量越來越高，為了能夠提高電力企業(yè)火電機組的運行效率。本文重點探究了汽輪機流通部分改造對機組效率的影響。通過分析汽輪機通流部分改造中存在的問題，進而針對問題提出了加強內(nèi)外缸設(shè)計工作、金屬材料改造、流子午面缸光顧設(shè)計、加強抗水蝕度四大措施。經(jīng)過相關(guān)試驗表明，通過以上四種措施，能夠有效提高火電機組的運行效率，以及提高火電機組運行中安全性與經(jīng)濟性。

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