探究汽轮机通流部分改造对机组效率的影响

岳远峰

摘 要：汽轮机通流部分是汽轮机本体中流动做功所经过的汽轮部件的总称。汽轮机通流部分主要包括汽轮机静叶栅、汽轮机动叶片、截流调节装置、汽封和轴封以及其他辅助装置。本文重点探究汽轮机通流部分改造的具体内容，通过前后的分析比较，分析汽轮机通流部分改造对机组效率的影响。

关键词：汽轮机通流部分；改造；机组；运行效率

中图分类号：TK267 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）19-0070-02

随着我国城市化建设进程不断发展，为了能够满足社会发展的战略要求，近些年来，我国关于节能减排推广工作力度不断提高。但从实际发展情况分析，我国社会生产能源依然采用传统能源，特别是火力发电，作为能源消耗的大户，降低能源消耗对实现社会可持续发展有着重要意义。近些年来，由于我国电力行业发展尤为迅速，也进入了改革高峰期，电力供需矛盾问题也逐渐缓和。通过节能降耗不仅能够降低电力企业运行成本、提高企业的经济效益，同时也是我国电力行业发展的必然趋势。按照国家节能降耗的要求，取消分散或供热程度不高锅炉，采取城市集中供热手段，并对汽轮机通流部分进行的改造，从而优化火电机组，提高火电机组的运行效率。

1 汽轮机通流部分改造中存在的问题

1.1 经济方面的问题

机组汽耗严重，由于我国供电相关技术还不够成熟，超临界机组设计能力有限，导致汽轮机通流的间隙过大，从而造成各级焓降分配不够合理，余速损失不断提高，汽轮机的工作效率相对较低。再者，以后与汽轮机叶片设计相关技术严重滞后，导致叶顶汽封设计不够合理，造成严重的漏汽问题，并且机组循环效率非常低。其次，机组热耗问题严重。由于汽轮机低压缸、中压缸、高压缸在实际运作中的效率较低，实际运用效率与理论效率存在严重差异。从而导致机组供电耗煤量巨大，在改造前的机组与改造后的机组效率变化不够明显，效率值不仅没有达到超临界机组的平均水平，并且还低于超临界机组平均水平。再者，由于汽轮机原有盘车装置是由单向分离合器楼盘车装置构成，其盘车转速非常低，启动预热与停机冷却时间相对较长，严重影响机组运行、停机、检修的效率，严重影响机组使用的经济效益。

1.2 安全性较低

由于调节喷嘴叶片材料强度不符合实际标准，抗冲刷能力相对较差，使用寿命也非常低，由于喷嘴固有频率与设计型线存在严重不足，再加上长期冲蚀、磨损，从而导致调节喷嘴出汽边缘损害严重。其次，末级叶片水蚀严重问题，由于机组实际运行过程中其凝汽器真空低于设计标准，从而导致汽轮机末级叶片通常为饱和状态，所处环境湿度较大，如果进采用高频淬火，会严重影响叶片的防水蚀、防冲刷能力，通常情况下，设计材料为耐高温性能较好的1Cr11MoV，该种不锈钢由于Cr含量较低，在低温环境下的强度降低，耐水蚀与耐冲刷性能降低最终造成叶片水蚀问题极其严重。再者，汽轮机临街转速时轴系振动超标问题，由于机组在热态、温态、冷态中，需要通过临界转速时，从而导致汽轮机轴系振动超标问题。此外，由于机组启动和停止过程中，当汽轮机通过临界转速时，由于产生轴系振动超标，从而造成汽封齿轮磨损，导致汽封间隙较大，最终出现漏水问题，对整个机组造成严重的影响。上述一系列问题，都会极大的提高机组运行的安全隐患，甚至造成安全事故。

2 汽轮机通流部分改造机组具体内容与影响

2.1 加强内外缸设计工作

在进行让汽轮机通过部分改造机组过程中，需要机组内外缸（高压、中压、低压）的各个抽汽扩位置不发生变化，并对三个等级气压缸进行部件的设计与制造，从而降小蒸汽的流动阻力，提高机组运行效率，进而提高机组运行的经济性。其中高压部分主要采用高压转子、高压喷嘴组，并将全部隔板与隔板汽封进行更换，再进行更换围带汽封、高压转子全部动叶片、高压缸前与后轴的汽封零部件；中压部分需要更换喷嘴环、中压转子、中压转子全部叶片、围带汽封、中压缸前与后轴的汽封。以此类推，低压部分同样需要更换相同的部件。为了能够满足机组对供热需求，需要在中压缸和低压缸中加强液控蝶阀，并在采暖抽汽管中安置安全阀、液控快关阀、抽汽逆止们等，从而保障整个机组冬季供热抽汽量高于500t/h，这样才能够满足日常供热需求。

2.2 金属材料改造

在汽轮机金属材料改造过程中，需要采用低、中、高压转子，并且保障设计材料的质量，更换不带有中心口的整段，从而降低转子工作应力，保障其运作效率。与此同时，在选择供热可调节的液控蝶阀时，必须要保障液控蝶阀的质量。由于汽轮机高压部分容积流量相对较小，致使叶片展弦相对较低，这就需要对部分压力级隔板采用三维设计方案，也就是分流静叶栅结构，从而避免出现重复流失等问题，提高汽轮机的运作效率。并且，该方法还能够进行多级联算、多通道形式，从而实现叶片型线、动静叶片、动静叶片数量进行优化设计，从而极大的提高汽轮机高压缸流通效率。

2.3 流子午面缸光顾设计

为了能够有效提高、加强汽轮机各级叶片流动效率，需要对气压缸（高中低）中的各级叶片根据流道形状采用流子午面光顾设计，也就是将动叶片顶部、根部以及相邻的静叶片底部、根部开展流子午面光顾设计。再设计过程中，需要将汽轮机末级叶片一根拉筋外保留，其余各级叶片不得加入拉筋，避免提高繞流损失。对于调节级喷嘴边缘损害问题，需要采用调节级喷嘴叶片设计工作，提高设计材料的强度、耐温性，从而优化喷嘴叶片型线设计，提高喷嘴出汽边的厚度，并对叶片内背弧型线进行渗硼处理，提高喷嘴边缘抗冲刷能力与的耐磨性。

2.4 加强抗水蚀度

针对末级叶片水蚀问题，我们必须要从以下几点出发，第一，对低压缸、中压缸的末级叶片开展优化设计，各级隔板都要采用的焊接钢板隔板，这样能够提高叶栅部位的装配精度，保障其气动热力性能，延长隔板的使用寿命；第二，叶片气动设计必须要从根部开展反动度设计，从而改善末级叶片的启动性能，防止机组在低负荷运作下产生叶片倒流和脱流问题，从而降低末级叶片水蚀程度，加强了低压缸运作的安全性能，提高机组的调峰能力；第三，严格根据相关施工工艺对末级叶片进行钎焊，并且需要增加末两级净叶片与动叶片间的距离，从而减轻水蚀对叶片的损害程度；第四，由于末级与次级叶片都会采用抗水蚀能力强、综合性能高的材料，因此，在设计加工中，需要采用高频或中频淬火工艺和电火花强化等措施，从而提高材料的性能，进一步提高叶片抗水蚀性能。

3 结语

综上所述，随着我国社会经济不断发展，社会发展对电力能源的需求量越来越高，为了能够提高电力企业火电机组的运行效率。本文重点探究了汽轮机流通部分改造对机组效率的影响。通过分析汽轮机通流部分改造中存在的问题，进而针对问题提出了加强内外缸设计工作、金属材料改造、流子午面缸光顾设计、加强抗水蚀度四大措施。经过相关试验表明，通过以上四种措施，能够有效提高火电机组的运行效率，以及提高火电机组运行中安全性与经济性。

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