岳遠(yuǎn)峰

摘 要：汽輪機(jī)通流部分是汽輪機(jī)本體中流動(dòng)做功所經(jīng)過(guò)的汽輪部件的總稱。汽輪機(jī)通流部分主要包括汽輪機(jī)靜葉柵、汽輪機(jī)動(dòng)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(diǎn)探究汽輪機(jī)通流部分改造的具體內(nèi)容，通過(guò)前后的分析比較，分析汽輪機(jī)通流部分改造對(duì)機(jī)組效率的影響。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)通流部分；改造；機(jī)組；運(yùn)行效率

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

隨著我國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)程不斷發(fā)展，為了能夠滿足社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，近些年來(lái)，我國(guó)關(guān)于節(jié)能減排推廣工作力度不斷提高。但從實(shí)際發(fā)展情況分析，我國(guó)社會(huì)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(duì)實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。近些年來(lái)，由于我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展尤為迅速，也進(jìn)入了改革高峰期，電力供需矛盾問(wèn)題也逐漸緩和。通過(guò)節(jié)能降耗不僅能夠降低電力企業(yè)運(yùn)行成本、提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也是我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。按照國(guó)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(duì)汽輪機(jī)通流部分進(jìn)行的改造，從而優(yōu)化火電機(jī)組，提高火電機(jī)組的運(yùn)行效率。

1 汽輪機(jī)通流部分改造中存在的問(wèn)題

1.1 經(jīng)濟(jì)方面的問(wèn)題

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

1.2 安全性較低

由于調(diào)節(jié)噴嘴葉片材料強(qiáng)度不符合實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)，抗沖刷能力相對(duì)較差，使用壽命也非常低，由于噴嘴固有頻率與設(shè)計(jì)型線存在嚴(yán)重不足，再加上長(zhǎng)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(jí)葉片水蝕嚴(yán)重問(wèn)題，由于機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中其凝汽器真空低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)末級(jí)葉片通常為飽和狀態(tài)，所處環(huán)境濕度較大，如果進(jìn)采用高頻淬火，會(huì)嚴(yán)重影響葉片的防水蝕、防沖刷能力，通常情況下，設(shè)計(jì)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(qiáng)度降低，耐水蝕與耐沖刷性能降低最終造成葉片水蝕問(wèn)題極其嚴(yán)重。再者，汽輪機(jī)臨街轉(zhuǎn)速時(shí)軸系振動(dòng)超標(biāo)問(wèn)題，由于機(jī)組在熱態(tài)、溫態(tài)、冷態(tài)中，需要通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)軸系振動(dòng)超標(biāo)問(wèn)題。此外，由于機(jī)組啟動(dòng)和停止過(guò)程中，當(dāng)汽輪機(jī)通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，由于產(chǎn)生軸系振動(dòng)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(wèn)題，對(duì)整個(gè)機(jī)組造成嚴(yán)重的影響。上述一系列問(wèn)題，都會(huì)極大的提高機(jī)組運(yùn)行的安全隱患，甚至造成安全事故。

2 汽輪機(jī)通流部分改造機(jī)組具體內(nèi)容與影響

2.1 加強(qiáng)內(nèi)外缸設(shè)計(jì)工作

在進(jìn)行讓汽輪機(jī)通過(guò)部分改造機(jī)組過(guò)程中，需要機(jī)組內(nèi)外缸（高壓、中壓、低壓）的各個(gè)抽汽擴(kuò)位置不發(fā)生變化，并對(duì)三個(gè)等級(jí)氣壓缸進(jìn)行部件的設(shè)計(jì)與制造，從而降小蒸汽的流動(dòng)阻力，提高機(jī)組運(yùn)行效率，進(jìn)而提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)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(jìn)行更換，再進(jìn)行更換圍帶汽封、高壓轉(zhuǎn)子全部動(dòng)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(jī)組對(duì)供熱需求，需要在中壓缸和低壓缸中加強(qiáng)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(gè)機(jī)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(jī)金屬材料改造過(guò)程中，需要采用低、中、高壓轉(zhuǎn)子，并且保障設(shè)計(jì)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(yùn)作效率。與此同時(shí)，在選擇供熱可調(diào)節(jié)的液控蝶閥時(shí)，必須要保障液控蝶閥的質(zhì)量。由于汽輪機(jī)高壓部分容積流量相對(duì)較小，致使葉片展弦相對(duì)較低，這就需要對(duì)部分壓力級(jí)隔板采用三維設(shè)計(jì)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(wèn)題，提高汽輪機(jī)的運(yùn)作效率。并且，該方法還能夠進(jìn)行多級(jí)聯(lián)算、多通道形式，從而實(shí)現(xiàn)葉片型線、動(dòng)靜葉片、動(dòng)靜葉片數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而極大的提高汽輪機(jī)高壓缸流通效率。

2.3 流子午面缸光顧設(shè)計(jì)

為了能夠有效提高、加強(qiáng)汽輪機(jī)各級(jí)葉片流動(dòng)效率，需要對(duì)氣壓缸（高中低）中的各級(jí)葉片根據(jù)流道形狀采用流子午面光顧設(shè)計(jì)，也就是將動(dòng)葉片頂部、根部以及相鄰的靜葉片底部、根部開(kāi)展流子午面光顧設(shè)計(jì)。再設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要將汽輪機(jī)末級(jí)葉片一根拉筋外保留，其余各級(jí)葉片不得加入拉筋，避免提高繞流損失。對(duì)于調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴邊緣損害問(wèn)題，需要采用調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴葉片設(shè)計(jì)工作，提高設(shè)計(jì)材料的強(qiáng)度、耐溫性，從而優(yōu)化噴嘴葉片型線設(shè)計(jì)，提高噴嘴出汽邊的厚度，并對(duì)葉片內(nèi)背弧型線進(jìn)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(qiáng)抗水蝕度

針對(duì)末級(jí)葉片水蝕問(wèn)題，我們必須要從以下幾點(diǎn)出發(fā)，第一，對(duì)低壓缸、中壓缸的末級(jí)葉片開(kāi)展優(yōu)化設(shè)計(jì)，各級(jí)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(dòng)熱力性能，延長(zhǎng)隔板的使用壽命；第二，葉片氣動(dòng)設(shè)計(jì)必須要從根部開(kāi)展反動(dòng)度設(shè)計(jì)，從而改善末級(jí)葉片的啟動(dòng)性能，防止機(jī)組在低負(fù)荷運(yùn)作下產(chǎn)生葉片倒流和脫流問(wèn)題，從而降低末級(jí)葉片水蝕程度，加強(qiáng)了低壓缸運(yùn)作的安全性能，提高機(jī)組的調(diào)峰能力；第三，嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)施工工藝對(duì)末級(jí)葉片進(jìn)行釬焊，并且需要增加末兩級(jí)凈葉片與動(dòng)葉片間的距離，從而減輕水蝕對(duì)葉片的損害程度；第四，由于末級(jí)與次級(jí)葉片都會(huì)采用抗水蝕能力強(qiáng)、綜合性能高的材料，因此，在設(shè)計(jì)加工中，需要采用高頻或中頻淬火工藝和電火花強(qiáng)化等措施，從而提高材料的性能，進(jìn)一步提高葉片抗水蝕性能。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，社會(huì)發(fā)展對(duì)電力能源的需求量越來(lái)越高，為了能夠提高電力企業(yè)火電機(jī)組的運(yùn)行效率。本文重點(diǎn)探究了汽輪機(jī)流通部分改造對(duì)機(jī)組效率的影響。通過(guò)分析汽輪機(jī)通流部分改造中存在的問(wèn)題，進(jìn)而針對(duì)問(wèn)題提出了加強(qiáng)內(nèi)外缸設(shè)計(jì)工作、金屬材料改造、流子午面缸光顧設(shè)計(jì)、加強(qiáng)抗水蝕度四大措施。經(jīng)過(guò)相關(guān)試驗(yàn)表明，通過(guò)以上四種措施，能夠有效提高火電機(jī)組的運(yùn)行效率，以及提高火電機(jī)組運(yùn)行中安全性與經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)

[1]張向斌.300MW機(jī)組汽輪機(jī)通流改造采取的技術(shù)措施[J].科技與生活，2010，31（24）：132-133.

[2]李清，黃竹青，左從瑞.淺析汽輪機(jī)通流部分改造及效果[J].華中電力，2011，24（3）：84-86.

[3]李明，黃丕維，焦慶豐.汽輪機(jī)通流部分節(jié)能改造及應(yīng)用效果[J].湖南電力，2008，28（1）：35-37.

[4]趙杰，朱立彤，付昶.300MW等級(jí)汽輪機(jī)通流部分改造綜述[J].熱力透平，2011，40（1）：39-42.

[5]段永成.國(guó)產(chǎn)引進(jìn)型300MW汽輪機(jī)通流部分的改造[J].華電技術(shù)，2010，32（2）：51-53.endprint