1 100MW汽轮机现状
佳木斯发电厂11号、12号机组的100MW汽轮机为20世纪60年代设计产品,主设备严重老化,根据电厂运行及反馈情况,存在如下问题:
a.机组设计热耗为9252.8kJ/(kW.h),而实际运行却达不到此值。热耗较新型机组高,经济性差。高、低压缸效率分别为85%和80%,效率比新型机组低。
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,气动性能差,叶型损失大,效率低。
e.原设计叶片采用铆接围带,铆钉头外露,围带上只装两道汽封齿,且高压各级压力大,漏汽量大。
f.高、低压缸前后汽封、隔板汽封都是老式汽封,结构不合理,齿数少,漏汽量大;轴向间隙小,启停不便,易造成磨擦损坏。
g.动叶根部采用轴向汽封,机组运行胀差大时,漏汽量大。
h.高压缸后部及低压缸内外流道都是阶梯状,导叶顶部扩张角过大,通流不光滑,蒸汽在通道中突然扩张而产生脱流,使流动损失增大。阶梯型结构也增加了冲击损失。
i.低压缸动叶拉筋比较多,低压第三[注]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。在汽流通道中,由于拉筋的存在,汽流发生绕流、脱流扩压和局部加速流加,增加了流动损失。另外,低压后三[注]级动叶片顶部没有围带,顶部损失和漏汽量大。
j.动静叶轴向间隙过小,不利于机组快速启停和适应调峰时负荷的变化。
2 100MW汽轮机的通流部分改造
针对以上情况,采用大量的先进技术对100MW汽轮机通流部分进行改造,这些技术都是在其他机组上成功地运用过并取得良好效果的。
2.1调节级喷嘴采用子午面收缩叶栅
调节级子午面收缩叶栅如图1所示。实验结果表明,合适的收缩比和适当的子午面型线,可以将叶栅损失降低26%。采用子午面收缩叶栅后,调节级效率提高1.1%。为确保喷嘴叶栅加工精度,喷嘴环采用焊接结构。
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(见图2)。与传统的透平叶栅速度分配规律相比,后加载静叶栅的最大气动力负荷位置明显移往下游方向(见图3),试验证明这种叶栅的突出优点是:由于叶栅通道前后压力面与吸力面的压差较小,削弱通道的二次流强度,使叶栅损失大大降低。后加载静叶栅不仅效率高,而且叶型刚度大,其攻角适应范围广(见图4),这对提高机组的变工况性能非常有利。