浅谈当代100MW汽轮机先进技术对老式机组通流部分的改造

林在山

（哈电集团哈尔滨哈汽实业开发总公司，黑龙江 哈尔滨 150046）

1 关于其当前的状态

现在个别电厂仍旧用100MW汽轮机，它是几十年之前设计的，其主机的装置开始变差。其不利现象有：a.机组设计热耗为9252.8kJ/(kW·h)，但是具体的数值并非如此。它的热损较之于全新的设备要高很多，而且它的经济性不高。高、低压缸效率分别为85%和80%，其效率也比较的差。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，不具有较好的气动性特征，而且有严重的叶型损失。e.高、低压缸前后汽封、隔板汽封都是老式汽封，其构造不好，不仅齿数不多，而且非常的容易漏气。其竖向的间隙不大，非常的便于运行和停止，容易导致摩擦。f.动叶根部采用轴向汽封，如果设备的运作胀差很高的话，其会显著地出现漏汽现象。g.高压缸后部及低压缸内外流道都是阶梯状，此时上方的张角就相对的要大很多，而且不利于通流，由于蒸汽猛然的在通道里变大而导致脱流现象出现，导致流动的损失变多。h.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。对于通道来讲，因为有拉筋，当汽流出现绕流等现象的话，此时它的损失就变多了。i.动静叶轴向间隙过小，对于设备的开启和停运有着较多的弊端。

2关于其通流体系的创新

对于如上存在的这些不利现象，使用许多高超的工艺对其流通要素开展了创新活动，上述的技术均是在别的设备上有效的开展并且获取优秀成就的。

2.1 调节级喷嘴采用子午面收缩叶栅

通过测试我们发现，恰当的收缩比以及子午面型线，能够显著的减少叶栅的不利现象。使用全新的叶栅之后，它的效率得到了显著的提升。为了保证其加工的精确性好，对于喷嘴区域使用焊接模式来处理。

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。和过去的形式比对来看，后加载静叶栅的最大气动力负荷位置明显移往下游方向，通过测试，我们得知其具有如下的一些优势特征：因为通道前后的压力区和吸力去的压力差不是非常的高，此时其中的二次流的性能就相应的减弱了，导致其损失变多。这种全新的形式不但具有优秀的功效，同时其叶型具有很好的刚度，它的攻角的适用领域比较的宽，此举可以显著提设备的变工况特征。

2.3 动叶片采用红旗叶型

在全新的设计中，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。它的型线是通过许多的气动测试之后才明确的，其有着优秀的气动特点。

2.4 弯扭静叶栅

高压缸静叶全部采用弯扭造型设计，通过理论的探索以及相关的测试，我们得知适用这种全新的设计，它的损耗能够降低四分之一还要多。它使用的铸造技艺非常成熟，其叶身和两侧的围带构成一个统一的模式，这样能够提升隔板自身的刚度特征。

2.5 采用自带围带动叶片

适用这种模式有如下的一些优势特征：

a.可以把围带的里侧设置成斜面的形式，此时的子午面的流道就变得很平顺，而且流通的损失就相应的要少很多。b.其外面使用的是平面形式，能够使得汽封齿变多，降低漏汽反映，全新的汽封是三道的形式。c.此时动叶不需要拉筋，能够降低流动的不利现象。d.动叶顶部形成整圈联接，方便调频，同时还能够降低其应力，确保运作更加的稳定。

2.6 子午面流道光滑

通过分析许多的机组运作要素，我们得知型线会对通流的特征产生非常大的干扰。只有适当的将其尺寸变革，使用平顺的形式，才可提升其效率，而且动叶的尺寸也合理的增加了。

2.7 增大动静轴向间隙

再次调节轴向的间隙，动叶与隔板轴向间隙放大到4mm，此时设备能够及时的运行以及闭合。

2.8 采用径向汽封

换新转子，使用径向的汽封，能够有效的处理漏气情况较严重的现象，同时还能够保证调峰的时候，设备能够及时的运行以及闭合。

2.9 性能优良的末级叶片

末级668mm长叶片是新一代产品，它的强度非常优秀，而且自身的振动性很合理，其功效非常高。其革新的方案如下：静叶出气角沿叶高反扭4°，下部相对径向弯曲，上部为径向，中部略有弯曲。动叶片出气角沿叶高反扭7°，合理的分析连接区的特征，进而可以得知出气角和运算的信息是相同的。

复合弯扭长叶片级的优越性还在于可以提高根部反动度，从而更加有效地提高级效率。根据全三维分析和多种弯曲静叶栅的吹风试验结果，采用这一匹配将使末级效率提高1.8%，处理之后的功效较之于之前有了显著的提升，具体如表1。

表1末级叶片效率增益表

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3机组改造后安全性校核及负荷适应性分析

对各级动静部分的强度进行详细的校核计算，结果表明，机组改造后的高低压缸强度安全可靠。a.“鱼头”叶型对进汽攻角的敏感性差，汽流进汽角范围广，在很大负荷范围内叶型损失不增加，流动稳定，不增加激波强度，有利于机组安全运行。b.动、静叶片轴向间隙的增加，使机组的快速启停与调峰得到了保证。c.668mm新叶片采用可控涡设计，在顶部反动度不超过70%的情况下，可将根部反动度提高到20%以上，不仅大大减小了端部损失，而且在变负荷运行时根部不出现负反动度，大大提高了机组对负荷的适应能力。

结语

采用当代汽轮机先进技术对老式机组通流部分进行改造，可大幅度增容降耗，延长机组寿命。对热电联供的电厂，结合通流改造，将机组改造成抽气式机组，可做到少投入，增容降耗，实现热电联供，延长机组寿命，提高机组运行可靠性和负荷适应性。

[1]刘莲，李傲霜.关于100MW汽轮机通流部分的技术改造[J].黑龙江电力，2001.