汽轮机技术论文(2)
汽轮机技术论文
汽轮机技术论文篇二
汽轮机内部除湿技术发展
【摘要】随着汽轮机内部除湿技术的大力推广，汽轮机内部除湿技术发展问题不断的在汽轮机除湿技术中出现，而在这其中新形势下汽轮机内部除湿技术发展的效果，是直接关系到汽轮机安全生产工作的最后效果的关键因素之一。因此，本文主要就汽轮机内部除湿技术发展进行分析。
【关键词】汽轮机;内部除湿;除湿技术
中图分类号：TK269文献标识码： A
一、前言
如何做好新形势下汽轮机内部除湿技术发展工作的措施，为汽轮机内部除湿技术发展实现可持续发展提供坚实的安全保障，是现在汽轮机除湿技术面临的迫在眉睫、亟待解决的头等课题。
二、汽轮机内部除湿技术的概述
在汽轮机低压缸和核电汽轮机中，蒸汽常处于湿蒸汽两相流动状态，不仅会使在湿蒸汽区工作的汽轮机级效率降低，而且湿蒸汽中的水滴会导致汽轮机末几级叶片的水蚀损坏。由于汽轮机的蒸汽进口参数已经接近或达到饱和状态，湿蒸汽流动引发的问题更加突出，如果不采取除湿措施，蒸汽在末级出口处的湿度将高达24%，对汽轮机运行的安全性和经济性带来很大危害，因此对汽轮机的除湿方法进行研究具有十分重要的意义。
汽轮机除湿技术可分为外部除湿技术和内部除湿技术。其中，在空心静叶上设置除湿槽，利用槽内外的压差去除水膜，减少静叶出气边水膜破裂形成的二次水滴数量，从而消除或减轻动叶水蚀，是最有效的除湿方法之一，在汽轮机中得到了广泛的应用。然而如果除湿槽设计不当，不仅不能达到理想的除湿效果还会引起气动效率下降。空心静叶除湿槽的除湿效果与除湿槽开设的位置、形状、尺寸、角度等因素有关，必须针对具体汽轮机的工作情况进行设计。本文对汽轮机低压缸末级内的水滴运动和沉积规律进行了数值研究，并在此基础上分析了末级空心静叶除湿槽的几何结构对除湿性能的影响。
三、汽轮机内部除湿技术
当前火电厂的汽轮机开始朝着大容量、高参数以及高效率的方向发展，为了达到足够高的蒸汽热效率，汽轮机的设计者一般都采用了超临界的设计参数来予以实现，导致新蒸汽的初压越来越高，而汽轮机末级的叶片尺寸也不断增加，出口蒸汽的湿度也就随着明显增加。而蒸汽中所包含的流动的水滴在运动的过程中对汽轮机的叶片产生强大的冲击作用，使得汽轮机的末端转子的叶片产生较为严重的冲蚀作用，甚至会导致叶片发生断裂。为了加强这种抵抗腐蚀的能力，就必须要降低汽轮机中流动蒸汽的湿度。
当前，在大部分汽轮机使用单位，主要采用的是内部除湿技术。其中，核电机组的除湿装置一般设置在高压与低压气缸之间安装外置式的汽水分离、再热装置。这种外置式的除湿装置都是通过在其流道部分设置疏水环来达到除湿的目的。而疏水环主要是设置在动静叶之间，通过合理利用动、静叶之间的工作蒸汽的扭转、离心作用来将蒸汽中的水滴向外周抛开，然后再通过在动叶顶部穿过的汽封环之间的孔，彻底地将水滴排到机组外设置的冷凝器当中。这种在叶片的表面卡设除湿沟槽的方式具有结构较为简单、加工工艺容易实现以及造价较低的特点，因此在汽轮机的除湿过程中得到广泛应用。
同时，这种除湿装置还可以将积累在汽封环之上的自由水重新进入到蒸汽通道，或者是再次冲击汽封环之间将之有效地予以排除，最终经过内壁之上开始的孔排到冷凝器当中。这种方式虽然可以有效地除去蒸汽流道内部存在的液态水滴，但在这个过程中也减少了流道中的部分蒸汽，也就是说这种方式降低了汽轮机的热效率。其中，最为严重的就是假若在设计过程中出现些许误差时，都将对汽轮机的蒸汽产生极大损失。同时，这种外置式汽水分离、再热装置的尺寸和重量一般都较大，造价也不够便宜，对整个系统造成的压力损失也较大。假如汽轮机组采用的是单缸设计，当前这种外置式汽水分离装置将不能有效地加以采用。
四、除湿槽宽度对除湿效率的影响
根据总流伯努利方程以及除湿槽进出口处的压差进行估算可知，本文几种宽度的除湿槽能通过的液相流量都远大于除湿槽开设区域上游的液相沉积量，因此理论上完全满足抽吸掉除湿槽上游液相沉积量的要求。
由于除湿槽进口处的蒸汽 ---水膜两相流动机理十分复杂，因此除湿槽的除湿效率并不是简单地随着除湿槽宽度的增大而增大。通过实验研究了除湿槽角度为45。槽宽为1--4mm( 相当于本文定义的0.4--3mm) 时除湿效率的变化，认为随着槽宽增加除湿效率先减小后增大.当抽吸压比较时，槽宽为1--3mm时除湿效率几乎相同，当抽吸压比增大时除湿效率会下降，这时较宽的除湿槽才有较高的除湿效率，因此存在一个最佳抽吸压比.此外，当叶栅出口汽流速度较低时的最大除湿效率和最佳抽吸压比比叶栅出口速度较高时的要大一些。由于本文研究的核电汽轮机末级静叶出口的汽流速度远高于该实验中的叶栅出口流速，可以推测最佳抽吸压比会较小。数值计算得到的末级空心静叶除湿槽的抽吸压比，可见随着除湿槽宽度的增大，压力面和吸力面除湿槽的抽吸压比都明显增大，因此槽宽较大时不一定除湿效率会较高。综合来看，除湿槽的宽度不能太小也不能过大，而是存在一个合适的宽度。
五、解决措施
1、控制成核。理论上，建议通过控制蒸汽在湿汽区膨胀速率，可以控制自然结核和形成的雾滴大小，当蒸汽快速膨胀时出现结核，威尔逊线发生在叶片流道内。由于产生的是雾汽，因此在随后的固定表面上沉积的水滴数量是相当少的。但是，当结核发生在叶片流道间的轴向间隙时(蒸汽扩散速度很低甚至滞止的区域)相当于产生近似的雾滴，使得静叶片上的沉积增长。
2、冲刷防护。这是最普通的方法，但属于被动控制，能帮助减少水汽损失。通过提供局部硬化表面以减少冲蚀，或者通过材料处理，如在低压动叶的前缘焊接司太立片。
3、增加轴向距离。增加静叶和动叶间的轴向距离，使得水滴有更多的时间加速，以达到接近自由蒸汽的速度，减少相对冲击速度。此方法同时减少了叶片冲蚀和机械损失。
4、空心叶片并设置除湿槽。空心静叶除湿即将静叶内做成空腔，通过腔室借助抽吸，吹扫或加热的方法将附着在静叶表面的液膜或静叶尾缘的大液滴去掉。以增加蒸汽的干度。同时在空心静叶内弧和背弧上设置除湿槽。利用槽内外的压差去除水膜，减少静叶出汽边水膜破裂形成的二次水滴数量，能帮助水滴加速和雾化，从而消除或减轻动叶水蚀。
5、静叶片几何结构。由于扩散作用，减少叶片表面面积可降低水滴沉积，而由于惯性作用，减少叶片曲率和后缘半径也可降低水滴沉积。因此鉴于以上观点，通过优化叶片几何形状可以使水滴沉积和聚积降低，已证实可降低大的水滴的出现。
6、去除水汽。最重要的是在汽轮机内部重要位置设置抽汽口以去除水汽。
在动叶片离心力和地球自转偏向力的作用下，水滴在离心作用下聚向叶片顶部，以高切向和径向速率离开叶片。因此，水汽密度在此周围区域增加，为去除水汽创造一有利条件。槽缝尺寸、形状、几何形状、轴向位置、叶片高度、抽汽压力等是影响水汽去除效率的重要参数。
六、结束语
综上所述，本文所提到的汽轮机内部除湿技术的研究工作，希望可以对汽轮机内部除湿技术的发展提供参考价值。随着汽轮机内部除湿技术的不断开展， 对轮机内部除湿技术的研究工作也将成为保障汽轮机内部除湿技术措施的重要工作。
参考文献：
[1] 徐连青. 汽轮机内部除湿技术刍议[J]. 机电信息.2012(12):132-133.
[2] 吴晓明,杨建道,游玮,李亮,程凯,杨锐,史立群,彭泽瑛. 核电汽轮机末级空心静叶抽吸除湿研究[J]. 热力透平.2012(03):188-192.
[3] 刘建成,林志鸿,闻雪友,田广. 汽轮机内部除湿技术的发展[J]. 热能动力工程.2011(01):1-5+102.
看了“汽轮机技术论文”的人还看：
1.机械制造技术论文
3.电机制造技术论文
4.调试机组管理论文