紀(jì)親禮

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150046）

0 引言

要挖掘電站噴嘴調(diào)節(jié)汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)性和可靠性的潛力，需要解決一系列任務(wù)。其中主要任務(wù)是降低進(jìn)入第一個(gè)非調(diào)節(jié)級(jí)靜葉之前的蒸汽軸向不均勻性。對(duì)于采用噴嘴調(diào)節(jié)的所有大型電站汽輪機(jī)來說，蒸汽都經(jīng)過4個(gè)噴嘴室流向調(diào)節(jié)級(jí)。在額定工況下只有3個(gè)噴嘴室處于開啟狀態(tài)，此時(shí)向調(diào)節(jié)級(jí)供汽的弧度很少超過290°。在向第一個(gè)非調(diào)節(jié)級(jí)的靜葉供汽時(shí)，即使存在較大的勻壓室，汽流仍然還有明顯的周向不均勻度。尤其在汽輪機(jī)部分負(fù)荷工況下，這些非調(diào)節(jié)級(jí)的效率將大幅度下降。

1 試驗(yàn)結(jié)果

雖然已公開發(fā)表、涉及到汽輪機(jī)部分進(jìn)汽級(jí)試驗(yàn)結(jié)果的文章數(shù)量可觀，但涉及到調(diào)節(jié)級(jí)的部分進(jìn)汽度對(duì)第一個(gè)非調(diào)節(jié)級(jí)和整個(gè)高壓級(jí)組的影響方面的數(shù)據(jù)卻很少。

這種情況在很大程度上與下列觀念有關(guān)，即認(rèn)為在調(diào)節(jié)級(jí)后面存在一個(gè)較大的勻壓室、所以在其后第一個(gè)非調(diào)節(jié)級(jí)靜葉前的汽流周向不均勻度不會(huì)很大，因而也不可能嚴(yán)重降低后面所有級(jí)的經(jīng)濟(jì)性。

然而，在上述試驗(yàn)裝置上進(jìn)行的第一批試驗(yàn)顯示，在向調(diào)節(jié)級(jí)汽室部分進(jìn)汽的條件下，在其后的靜葉后面的汽流出現(xiàn)很大的周向不均勻度。部分進(jìn)汽度取決于已開肩的進(jìn)汽弧段數(shù)量，是根據(jù)對(duì)模擬部分進(jìn)汽的葉柵中部圓周處的汽流進(jìn)行逐點(diǎn)測(cè)量而得。

但是，對(duì)于所研究的整個(gè)裝置來說，能量的總損失卻明顯增加了。在這種情況下能量總損失明顯增加的原因是多孔整流板通流能力?。ㄆ渫髀适?1.7%）。為了降低安裝這種整流板引起的附加能量損失，增大了整流板的孔徑，并針對(duì)盲區(qū)開出4個(gè)窗口。借此將多孔整流板的通流率提高到54%。在這種情況下，從供汽弧段出來的汽流一部分通過多孔整流板的孔，而另一部分通過4個(gè)窗口，從而確保了工質(zhì)較均勻地充滿靜葉的整個(gè)圓周。此外，在整流板朝著環(huán)形葉柵方向的孔端帶有斜角，以改善整流扳后面的流動(dòng)狀況。

圓筒形多孔整流板：對(duì)平面多孔整流板的研究表明，通過這種方式實(shí)際上可以完全解決第1個(gè)非調(diào)節(jié)級(jí)靜葉進(jìn)口截面前的汽流參數(shù)的均勻問題。但是借此降低靜葉葉柵中的損失程度不足以補(bǔ)償平面多孔整流板所帶來的額外能量損失。

在安裝多孔整流板時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)汽室中的壓力脈動(dòng)明顯降低的外部體現(xiàn)是，整個(gè)裝置的殼體振動(dòng)位移幅度相對(duì)降低。其相對(duì)降低值也即安裝多孔整流板時(shí)試驗(yàn)裝置殼體的振動(dòng)位移相對(duì)于未安裝多孔整流板時(shí)實(shí)測(cè)振動(dòng)位移的變化值。在隔板靜葉葉柵出口處的無(wú)量綱速度越高，采用多孔整流板時(shí)殼體的振動(dòng)降低程度就越大。

2 圓環(huán)形多孔整流板在汽輪機(jī)通流部分的實(shí)際應(yīng)用

所進(jìn)行的研究結(jié)果證明，如果汽輪機(jī)級(jí)的靜葉葉柵進(jìn)口前存在汽流的周向不均勻性，則從均勻其參數(shù)的角度來說，添置多孔整流板會(huì)獲得明顯的效果。

這種汽流周向不均勻的現(xiàn)象在所有采用噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)中都存在，而且在它們的調(diào)節(jié)級(jí)后的汽流周向不均勻程度相當(dāng)于利用上述試驗(yàn)裝置進(jìn)行研究時(shí)獲得的不均勻度。

根據(jù)以往發(fā)表的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)壓力場(chǎng)存在如此大的周向不均勻度時(shí)，汽輪機(jī)高壓部分的效率會(huì)降低1.5%～2%。因此亟須將上述研究結(jié)果運(yùn)用到現(xiàn)有的汽輪機(jī)中。

從結(jié)構(gòu)角度來講，在汽輪機(jī)第一個(gè)非調(diào)節(jié)級(jí)前設(shè)置多孔整流板并無(wú)特殊困難。就是在汽輪機(jī)前兩級(jí)通流部分添置圓環(huán)形多孔整流板。

整流板是一個(gè)環(huán)形腔室，具有多孔外側(cè)壁，并且其端壁和內(nèi)側(cè)壁上都開有若干個(gè)圓形窗口。整流板利用12個(gè)螺栓固定在隔板體的凹槽處。在這種情況下，調(diào)節(jié)級(jí)后的蒸汽沿著多孔整流板的外側(cè)多孔壁周向流動(dòng)，并較均勻地通過小孔流入內(nèi)部環(huán)形腔室。從這一角度來看，安裝多孔整流板除了解決純氣動(dòng)力學(xué)的問題以外，還起到了防止異物進(jìn)入汽輪機(jī)通流部分的輔助保護(hù)作用。

采取上述措施只需要增加很少的費(fèi)用，不僅能提高汽輪機(jī)高壓部分的效率，而且還能明顯降低葉片上的動(dòng)態(tài)作用力。

3 結(jié)論

所進(jìn)行的研究結(jié)果表明，對(duì)于采用噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)來說，在部分進(jìn)汽的情況下，調(diào)節(jié)級(jí)汽室中的壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)存在很大的周向不均勻性，從而對(duì)高壓部分隨后幾級(jí)的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生不良影響。

為了均衡進(jìn)入第一個(gè)非調(diào)節(jié)級(jí)靜葉葉柵的汽流，提出并研究了增設(shè)整流板的措施，其費(fèi)用很小，卻至少能使大功率汽輪機(jī)高壓部分的效率提高1%。通過對(duì)立體（圓環(huán)形）多孔整流板的結(jié)構(gòu)分析，現(xiàn)在已經(jīng)可以將其應(yīng)用于任何電站汽輪機(jī)。