100MW汽轮机通流部分技术改造介绍

　　【摘要】　针对100MW汽轮机老式机组性能落后、效率偏低的现状，提出采用先进技术对其通流部分进行改造。机组改造后，安全性能和热效率明显提高，延长了机组寿命，取得了良好的经济效益和社会效益。

　　【关键词】　汽轮机；通流部分；技术改造

　　目前，汽轮机设计已经进入了全三维设计时代，新设计机组的经济性、安全性和负荷适应性不断提高。与之相比，老式机组性能则较差。如果长期继续使用这些性能落后的机组将造成很大的能源浪费。进入20世纪90年代，国内电厂开始对老式机组进行改造。因为相对于重新设计机组而言，采用当代汽轮机先进技术改造现有老式机组是一条投资少、见效快的途径。

　　1　100MW汽轮机现状

　　佳木斯发电厂11号、12号机组的100MW汽轮机为20世纪60年代设计产品，主设备严重老化，根据电厂运行及反馈情况，存在如下问题：

　　a.机组设计热耗为9252.8kJ/(kW.h)，而实际运行却达不到此值。热耗较新型机组高，经济性差。高、低压缸效率分别为85%和80%，效率比新型机组低。

　　b.机组为纯冷凝机组，不能热电联供。

　　c.机组使用双列调节级，焓降大，叶片展选弦比小，二次流损失大，调节级效率低。

　　d.叶片型线是40~50年代苏联老型线，气动性能差，叶型损失大，效率低。

　　e.原设计叶片采用铆接围带，铆钉头外露，围带上只装两道汽封齿，且高压各级压力大，漏汽量大。

　　f.高、低压缸前后汽封、隔板汽封都是老式汽封，结构不合理，齿数少，漏汽量大；轴向间隙小，启停不便，易造成磨擦损坏。

　　g.动叶根部采用轴向汽封，机组运行胀差大时，漏汽量大。

　　h.高压缸后部及低压缸内外流道都是阶梯状，导叶顶部扩张角过大，通流不光滑，蒸汽在通道中突然扩张而产生脱流，使流动损失增大。阶梯型结构也增加了冲击损失。

　　i.低压缸动叶拉筋比较多，低压第三级313mm长叶片有两道拉筋；低压第四级长432mm叶片有一道拉筋，末级长665mm叶片也有一道拉筋。在汽流通道中，由于拉筋的存在，汽流发生绕流、脱流扩压和局部加速流加，增加了流动损失。另外，低压后三级动叶片顶部没有围带，顶部损失和漏汽量大。

　　j.动静叶轴向间隙过小，不利于机组快速启停和适应调峰时负荷的变化。

　　2　100MW汽轮机的通流部分改造

　　针对以上情况，采用大量的先进技术对100MW汽轮机通流部分进行改造，这些技术都是在其他机组上成功地运用过并取得良好效果的。

　　2.1调节级喷嘴采用子午面收缩叶栅

　　调节级子午面收缩叶栅如图1所示。实验结果表明，合适的收缩比和适当的子午面型线，可以将叶栅损失降低26%。采用子午面收缩叶栅后，调节级效率提高1.1%。为确保喷嘴叶栅加工精度，喷嘴环采用焊接结构。

　　2.2压力级采用高效后加载“鱼头”叶型

　　新设计的高压缸压力级均采用后加载的“鱼头”静叶栅(见图2)。与传统的透平叶栅速度分配规律相比，后加载静叶栅的最大气动力负荷位置明显移往下游方向(见图3)，试验证明这种叶栅的突出优点是：由于叶栅通道前后压力面与吸力面的压差较小，削弱通道的二次流强度，使叶栅损失大大降低。后加载静叶栅不仅效率高，而且叶型刚度大，其攻角适应范围广(见图4)，这对提高机组的变工况性能非常有利。

　　2.3动叶片采用红旗叶型

　　在改造机组设计中，高压缸各级直叶片采用公认高效的红旗叶型，其余采用变截面叶片。该组变截面叶片的型线是经过大量的气动性能实验研究后得到的，其气动性能是良好的。

　　2.4弯扭静叶栅

　　高压缸静叶全部采用弯扭造型设计，经理论分析和环型叶栅吹风试验证明，采用后加载叶型的静叶栅，其总损失系数比原设计下降25%以上。弯扭静叶片采用精密铸造工艺，叶身与两端围带铸为一体，以加强隔板的刚性。

　　2.5采用自带围带动叶片