汽輪機靜葉片葉型改進論述

(哈爾濱汽輪機廠有限責任公司 葉片分廠，哈爾濱 150046)

0 引 言

靜葉片是固定在隔板上靜止不動的葉片，安裝在隔板或持環上，由兩個相鄰靜葉片構成不動汽道，是把蒸汽的熱能轉變為動能的結構元件，在靜葉柵中蒸汽的壓力和溫度降低，流速增加，將熱力勢能轉換為動能。動葉片又將動能轉換為機械能帶動汽輪機轉子轉動[1-4]。

汽流在汽輪機中流過的通道稱為氣輪機通流部分，通流部分主要由靜葉片和動葉片組成的級構成。汽輪機通流部分的性能直接影響汽輪機發電機組經濟、安全運行，對汽輪機發電機組的功率可靠性和熱經濟性有著決定性的影響。

隨著時間的推移和科學的不斷進步，汽輪機同類型機組的熱耗在不斷下降，一般規律是隔幾年下降1%～2%，即在相同蒸汽參數和功率等級條件下，對于機組的熱耗值后8～10 a設計的要比先8～10 a設計的低1%～2%。

老機組葉片存在問題是：葉片損失(包括型面、尾跡損失、沖角損失和端損失等)較大。葉片的型線損失約占級損失的1/3。

下面，關于靜葉片葉型改進前、后進行對比論述。

1 結構型式

汽輪機葉片由葉身、葉根、圍帶及過渡部分組成 ，自帶圍帶根部開槽用于固定葉片。

2 葉片型線

全三維技術設計是當代葉片技術中較先進的設計方法，葉片各截面沿葉高三維空間成型，在葉根頂部沿周向不同的方向彎曲，汽道內沿徑向形成“C”形壓力分布，即壓力兩端高，中間低(C型)，二次流由兩側向中間流動匯入主流，從而減少了端部二次流損失，采用先進的AVN技術設計的渦流噴嘴與常規噴嘴比較如圖1所示。

圖1 比較圖

3 改造前、后對比

靜葉片改進后的有益效果是：

(1)提高機組效率，同時提高機組可靠性和可用率。

(2)提高出力和合理延長壽命。

①采用三維彎曲靜葉技術切向彎曲的噴嘴形成三維擴散流道，減少二次流損失，如圖2所示。

圖2 改造前、后對比

同時靜葉片采用薄出汽邊技術，靜葉薄出汽邊與厚出汽邊相比，尾跡損失小，級效率可提高0.6%～0.9%。

②先進的低型損后加載靜葉型線，此靜葉型線葉型背弧出汽壓區短梯度小，不發生汽流分離，因此損失小，與傳統葉型的型面損失比較，該葉片葉型損失小，二次流損失小，損失約減小30%，級效率提高1%～2%，如圖3所示。

圖3 靜葉葉型的損失分布

表1 三維彎曲靜葉葉型與傳統葉型的型損試驗值比較

表2 改進優化設計前后比較

4 結束語

靜葉片通過對葉型的改進，級效率得到提高，其主要技術要點總結如下：

(1)葉型內背弧前半部分盡可能減少了橫向壓力梯度。

(2)汽流平穩加速，避免附面層分離。

(3)葉型背弧前段緩慢加速，后段快速加速。

(4)采用后加載葉型。彎扭聯合成型葉柵。

(5)自帶圍帶內側按流線形狀設計成圓錐面，使通流子午面光順。

[1] 張 磊，葉飛著.汽輪機運行技術問答[M].北京：化學工業出版社.

[2] 吳金卓，馬 琳，林文樹.生物質發電技術和經濟性研究綜述[J].森林工程，2012，28(5)：102-106.

[3] 王國清.汽輪機設備運行技術問答[M].北京：中國電力出版社.

[4] 朱麗霞，譯.汽輪機技術說明和運行手冊[M].北京：中國電力出版社.