超超臨界汽輪機(jī)面臨的技術(shù)問(wèn)題講解

超臨界汽輪機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)山東大學(xué)史月濤超超臨界汽輪機(jī)面臨的問(wèn)題汽流激振固體顆粒侵蝕低壓葉片水蝕轉(zhuǎn)子冷卻葉頂間隙激振力汽流激振產(chǎn)生的原因間隙激振力：汽輪機(jī)葉輪在偏心位置時(shí),由于葉頂間隙沿圓周方向不同,蒸汽在不同間隙位置處的泄漏量不均勻,使得作用在葉輪沿圓周向的切向力不相等,就會(huì)產(chǎn)生一作用于葉輪中心的橫向力(合力。間隙激振力大小與葉輪的級(jí)功率成正比與動(dòng)葉的平均節(jié)徑、高度和工作轉(zhuǎn)速成反比。易發(fā)生位置大功率汽輪機(jī)及葉輪直徑較小和短葉片的轉(zhuǎn)子上,即大型汽輪機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子上。對(duì)于帶有圍帶的動(dòng)葉汽封,蒸汽通過(guò)汽封的不均勻流動(dòng)會(huì)形成不對(duì)稱(chēng)的壓力分布,產(chǎn)生一附加的流體激振力。此時(shí),總的蒸汽激振力要大于上述的間隙激振力,特別是對(duì)于反動(dòng)度較小的沖動(dòng)式汽輪機(jī)級(jí),二者的差異更大。該附加力的大小與動(dòng)葉汽封的徑向間隙成反比,與葉輪前后壓差、圍帶寬度、圍帶半徑成正比,而葉輪軸向間隙的減小,在一定程度上可降低流體激振的影響。適當(dāng)放大汽封片的徑向間隙、縮小軸向間隙可以減小該流體激振力。密封流體力汽流激振產(chǎn)生的原因密封流體力：由于轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)偏心,引起軸封和隔板汽封腔室中沿周向蒸汽壓力分布的不均勻,產(chǎn)生一垂直于轉(zhuǎn)子偏移方向的合力,使轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)趨于不穩(wěn)定不對(duì)稱(chēng)（靜態(tài)）的蒸汽力汽流激振產(chǎn)生的原因在噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)中,通常考慮到汽缸溫差方面的因素,運(yùn)行時(shí),首先開(kāi)啟控制下半180°范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)汽閥,一般是下缸先進(jìn)汽。調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴進(jìn)汽的非對(duì)稱(chēng)性,引起不對(duì)稱(chēng)的蒸汽力作用在轉(zhuǎn)子上,在某個(gè)工況其合力可能是一個(gè)向上抬起轉(zhuǎn)子的力,從而減少了軸承比壓,導(dǎo)致軸瓦穩(wěn)定性降低。此力的大小和方向受機(jī)組運(yùn)行中各調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟順序、開(kāi)度和各調(diào)節(jié)閥控制的噴嘴數(shù)量的影響。高負(fù)荷區(qū)門(mén)檻負(fù)荷突發(fā)性復(fù)現(xiàn)性高壓轉(zhuǎn)子葉輪直徑小剛性差自激振動(dòng)不能通過(guò)動(dòng)平衡消除汽流激振的特征結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子軸承汽封全周進(jìn)汽其他措施安裝及運(yùn)行中消除跑偏改變調(diào)門(mén)開(kāi)啟順序某電廠1號(hào)機(jī)型號(hào)為K-800-240-5。汽輪機(jī)高壓缸進(jìn)汽由4個(gè)高壓調(diào)節(jié)汽閥控制。正常運(yùn)行時(shí),調(diào)節(jié)1、2號(hào)調(diào)節(jié)閥位于下部同時(shí)開(kāi)啟進(jìn)汽,3、4號(hào)調(diào)節(jié)閥位于上部順序開(kāi)啟進(jìn)汽

。該機(jī)組在新機(jī)試運(yùn)期間,在700MW左右時(shí),1號(hào)軸承多次發(fā)生振動(dòng)突增現(xiàn)象,振動(dòng)突增的主要為半頻分量,1號(hào)軸承突發(fā)振動(dòng)時(shí)波及相鄰軸承。2000年6月12日加負(fù)荷至750MW時(shí),1號(hào)軸承產(chǎn)生突發(fā)性振動(dòng),其垂直和水平方向的軸承振動(dòng)均達(dá)到跳機(jī)值水平(11.2mm/s)。將負(fù)荷減至720MW以后,振動(dòng)恢復(fù)正常。案例分析現(xiàn)場(chǎng)曾用調(diào)整1號(hào)軸承頂隙、抬高軸瓦中心和軸瓦修刮等措施,均未能消除此突發(fā)性振動(dòng)。后在運(yùn)行中采用改變高壓調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟順序和開(kāi)度的方法,才基本避免了突發(fā)性振動(dòng)的發(fā)生,機(jī)組順利帶滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行。原因爐型汽包爐變直流爐參數(shù)高溫腐蝕汽側(cè)氧化鍋爐過(guò)熱器管和再熱器管由于受熱沖擊引起管子汽側(cè)氧化鐵剝離形成固體顆粒，使汽輪機(jī)高壓與再熱第一級(jí)葉片產(chǎn)生固體顆粒侵蝕固體顆粒侵蝕沖動(dòng)級(jí)動(dòng)葉固體顆粒侵蝕比反動(dòng)級(jí)動(dòng)葉更為嚴(yán)重GE公司在設(shè)計(jì)方面通過(guò)采用傾斜調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴，使噴嘴出汽邊的固體顆粒侵蝕率明顯減小。減少固體顆粒侵蝕的措施結(jié)構(gòu)把沖動(dòng)式葉片的使用局限在調(diào)節(jié)級(jí)，其余高中壓級(jí)采用反動(dòng)式葉片采用傾斜噴嘴，使第1級(jí)噴嘴出汽邊固體顆粒侵蝕的損傷率大為減小。適當(dāng)增大噴嘴與動(dòng)葉之間的間隙，使動(dòng)葉進(jìn)口汽流速度更加均勻，可降低動(dòng)葉固體顆粒的侵蝕率。材質(zhì)調(diào)節(jié)級(jí)和再熱第一級(jí)噴嘴和動(dòng)葉的設(shè)計(jì)，應(yīng)選用蠕變強(qiáng)度高和耐固體顆粒侵蝕能力強(qiáng)的高溫葉片材料。調(diào)節(jié)級(jí)和再熱第一級(jí)噴嘴和動(dòng)葉采用防固體顆粒侵蝕的保護(hù)鍍層或涂層運(yùn)行啟動(dòng)時(shí)，在20%負(fù)荷以下采用全周進(jìn)汽方式，可以減少蒸汽流速，有利于防止固體顆粒侵蝕。與定壓運(yùn)行相比，變壓運(yùn)行超超臨界汽輪機(jī)由于蒸汽流速緩慢等原因，有利于減輕固體顆粒侵蝕。高溫部件冷卻材質(zhì)選擇Cr—MoV鋼應(yīng)用于566℃12%Cr鋼應(yīng)用于600℃奧氏體鋼應(yīng)用于650℃蒸汽冷卻技術(shù)必要性提高現(xiàn)有材料使用等級(jí)，充分利用材料的機(jī)械性能降低超超臨界汽輪機(jī)高溫部件的工作溫度和部件的溫度差，降低這些部件的熱應(yīng)力，延長(zhǎng)這些部件的設(shè)計(jì)壽命。高溫區(qū)冷卻減小啟動(dòng)熱應(yīng)力防止金屬蠕變噴嘴室和高壓轉(zhuǎn)子高壓轉(zhuǎn)子單流結(jié)構(gòu)噴嘴室雙流壓力級(jí)單流結(jié)構(gòu)高壓轉(zhuǎn)子雙流式結(jié)構(gòu)蒸汽室和中壓轉(zhuǎn)子外部來(lái)汽(高壓缸排汽或高壓缸抽汽)