【摘要】　針對100MW汽輪機(jī)老式機(jī)組性能落后、效率偏低的現(xiàn)狀，提出采用先進(jìn)技術(shù)對其通流部分進(jìn)行改造。機(jī)組改造后，安全性能和熱效率明顯提高，延長了機(jī)組壽命，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

　　【關(guān)鍵詞】　汽輪機(jī)；通流部分；技術(shù)改造

　　目前，汽輪機(jī)設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)入了全三維設(shè)計(jì)時(shí)代，新設(shè)計(jì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性、安全性和負(fù)荷適應(yīng)性不斷提高。與之相比，老式機(jī)組性能則較差。如果長期繼續(xù)使用這些性能落后的機(jī)組將造成很大的能源浪費(fèi)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，國內(nèi)電廠開始對老式機(jī)組進(jìn)行改造。因?yàn)橄鄬τ谥匦略O(shè)計(jì)機(jī)組而言，采用當(dāng)代汽輪機(jī)先進(jìn)技術(shù)改造現(xiàn)有老式機(jī)組是一條投資少、見效快的途徑。

　　1　100MW汽輪機(jī)現(xiàn)狀

　　佳木斯發(fā)電廠11號、12號機(jī)組的100MW汽輪機(jī)為20世紀(jì)60年代設(shè)計(jì)產(chǎn)品，主設(shè)備嚴(yán)重老化，根據(jù)電廠運(yùn)行及反饋情況，存在如下問題：

　　a.機(jī)組設(shè)計(jì)熱耗為9252.8kJ/(kW.h)，而實(shí)際運(yùn)行卻達(dá)不到此值。熱耗較新型機(jī)組高，經(jīng)濟(jì)性差。高、低壓缸效率分別為85%和80%，效率比新型機(jī)組低。

　　b.機(jī)組為純冷凝機(jī)組，不能熱電聯(lián)供。

　　c.機(jī)組使用雙列調(diào)節(jié)級，焓降大，葉片展選弦比小，二次流損失大，調(diào)節(jié)級效率低。

　　d.葉片型線是40~50年代蘇聯(lián)老型線，氣動(dòng)性能差，葉型損失大，效率低。

　　e.原設(shè)計(jì)葉片采用鉚接圍帶，鉚釘頭外露，圍帶上只裝兩道汽封齒，且高壓各級壓力大，漏汽量大。

　　f.高、低壓缸前后汽封、隔板汽封都是老式汽封，結(jié)構(gòu)不合理，齒數(shù)少，漏汽量大；軸向間隙小，啟停不便，易造成磨擦損壞。

　　g.動(dòng)葉根部采用軸向汽封，機(jī)組運(yùn)行脹差大時(shí)，漏汽量大。

　　h.高壓缸后部及低壓缸內(nèi)外流道都是階梯狀，導(dǎo)葉頂部擴(kuò)張角過大，通流不光滑，蒸汽在通道中突然擴(kuò)張而產(chǎn)生脫流，使流動(dòng)損失增大。階梯型結(jié)構(gòu)也增加了沖擊損失。

　　i.低壓缸動(dòng)葉拉筋比較多，低壓第三級313mm長葉片有兩道拉筋；低壓第四級長432mm葉片有一道拉筋，末級長665mm葉片也有一道拉筋。在汽流通道中，由于拉筋的存在，汽流發(fā)生繞流、脫流擴(kuò)壓和局部加速流加，增加了流動(dòng)損失。另外，低壓后三級動(dòng)葉片頂部沒有圍帶，頂部損失和漏汽量大。

　　j.動(dòng)靜葉軸向間隙過小，不利于機(jī)組快速啟停和適應(yīng)調(diào)峰時(shí)負(fù)荷的變化。

　　2　100MW汽輪機(jī)的通流部分改造

　　針對以上情況，采用大量的先進(jìn)技術(shù)對100MW汽輪機(jī)通流部分進(jìn)行改造，這些技術(shù)都是在其他機(jī)組上成功地運(yùn)用過并取得良好效果的。

　　2.1調(diào)節(jié)級噴嘴采用子午面收縮葉柵

　　調(diào)節(jié)級子午面收縮葉柵如圖1所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，合適的收縮比和適當(dāng)?shù)淖游缑嫘途€，可以將葉柵損失降低26%。采用子午面收縮葉柵后，調(diào)節(jié)級效率提高1.1%。為確保噴嘴葉柵加工精度，噴嘴環(huán)采用焊接結(jié)構(gòu)。

　　2.2壓力級采用高效后加載“魚頭”葉型

　　新設(shè)計(jì)的高壓缸壓力級均采用后加載的“魚頭”靜葉柵(見圖2)。與傳統(tǒng)的透平葉柵速度分配規(guī)律相比，后加載靜葉柵的最大氣動(dòng)力負(fù)荷位置明顯移往下游方向(見圖3)，試驗(yàn)證明這種葉柵的突出優(yōu)點(diǎn)是：由于葉柵通道前后壓力面與吸力面的壓差較小，削弱通道的二次流強(qiáng)度，使葉柵損失大大降低。后加載靜葉柵不僅效率高，而且葉型剛度大，其攻角適應(yīng)范圍廣(見圖4)，這對提高機(jī)組的變工況性能非常有利。

　　2.3動(dòng)葉片采用紅旗葉型

　　在改造機(jī)組設(shè)計(jì)中，高壓缸各級直葉片采用公認(rèn)高效的紅旗葉型，其余采用變截面葉片。該組變截面葉片的型線是經(jīng)過大量的氣動(dòng)性能實(shí)驗(yàn)研究后得到的，其氣動(dòng)性能是良好的。

　　2.4彎扭靜葉柵

　　高壓缸靜葉全部采用彎扭造型設(shè)計(jì)，經(jīng)理論分析和環(huán)型葉柵吹風(fēng)試驗(yàn)證明，采用后加載葉型的靜葉柵，其總損失系數(shù)比原設(shè)計(jì)下降25%以上。彎扭靜葉片采用精密鑄造工藝，葉身與兩端圍帶鑄為一體，以加強(qiáng)隔板的剛性。

　　2.5采用自帶圍帶動(dòng)葉片