汽轮机喷嘴优化与分析

创新方法研科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald5目前，中国新能源电力的规模化发展必然主要依赖于火电机组的快速深度调峰[1]，调峰机组容量范围从200 M W 到660 MW、参数从超高压到超临界。

此外，随着电力峰谷差越来越大，不仅许多大功率纯凝火电机组参与调峰[2]，而且许多热电联产机组也势必参与电力调峰[3]。

由于机组进行深度的变工况运行，汽轮机偏离设计工况、机组经济性下降。

因此，为了提高电厂的经济效益，必须采用滑压运行方式。

与定压运行相比，滑压运行具有多种优点。

以300 MW 级别的机组，通过滑压运行较定压运行方式可降低发电煤耗2 g/kW ·h左右[4-5]。

当前的滑压运行方法都是将机组负荷作为自变量来确定机组的主蒸汽压力，并根据机组的现场实际运行数据对理论滑压曲线进行优化修正，确定出负荷与滑压值之间的最优对应关系[6-7]。

一般通过实验比较法来获取机组最优运行主蒸汽压力，国内外大部分电厂都采用这种方法对滑压曲线进行确定，但是对实验仪器的精度和实验过程的要求比较高[8]。

在缺乏高精度实验条件的情况下，也可采用耗差分析法[9]，即提取对机组滑压运行性能有关键影响的运行参数，分别计算这些参数对机组热耗率影响的分项耗差，汇总得到耗差总和，并以耗差总和最小为机组不同滑压寻优评判的依据。

此外，还可运用现代计算机技术建立优化模型来确定最优运行主蒸汽压力[10]。

然而，机组最优运行主蒸汽压力受多种因素，实际机组在运行时往往会因多种因素而偏离最优工况点。

文献[11]指出：汽轮机喷嘴组优化改造技术，可以将额定工况下的调节级效率提高了约15%～20%，节能效果显著。

该文针对大功率汽轮机嘴组改造对机组最优运行压力影响进行研究，以600 MW机组为研究案例，实验结果发现喷嘴组改造后虽然机组的调节效率提高了，但是机组的整体运行热耗率却不是最低的，即喷嘴组改造后还需同时将机组的滑压运行曲线进行重新测试修正。

工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald112DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.21.112六喷嘴组汽轮机综合改造后的高缸效率偏低问题的分析与处理姚卫强1 翟松衡2 李文科1 华希芹1 王建刚1 姚坤3(1.国电大武口热电有限公司 宁夏石嘴山 753000;2.安徽池州九华发电有限公司 安徽池州 247100;3.哈尔滨沃华智能发电设备有限公司 黑龙江哈尔滨 150001)摘 要：国内一台典型六喷嘴组配置330MW亚临界汽轮机组完成综合改造后，第一次性能试验结果显示高压缸效率较设计值偏低较多，且机组在运行过程中高压缸下部存在明显的汽流声，高压外缸法兰金属温度较设计值偏高较多。

从设备设计、制造、运行等方面对其进行了详细分析，最终找到主要影响因素。

经过处理后机组进行第二次性能试验，以上问题得到有效解决。

第二个电厂一台类似机组也出现了类似问题，应用相同办法也得到了很好解决。

这对大功率汽轮机的高效运行具有一定的借鉴意义。

关键词：综合改造 高压缸效率 调节级温度测点 保护套管中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)07(c)-0112-02Abstract: For a domestic typical 330MW subcritical unit equipped with six nozzle groups, the turbines done a comprehensive transformation. And the first performance test results show HP-efficiency is low, and there is a clear steam f low sound in the lower part of the HP cylinder during operation, and HP outer cylinder f lange metal design value is more high. From the equipment design, manufacture, operation and other aspects of its detailed analysis, eventually f ind the main inf luencing factors. The unit has been subjected to a second performance test after the treatment, the problem has been effectively resolved. A similar problem occurred in a similar unit of the second power plant, and the same method was applied to solve the problem. This is of certain reference significance to the efficient operation of high power steam turbine.Key Words: Comprehensive reformation; HP-eff iciency; Temperature Measuring Point for governing stage; Protective casing随着国家能源发展战略问题的日益严峻和环境污染的不断恶化，为了不断提高燃煤发电的高效、清洁发展水平，国家近年来对现役机组的节能改造先后出台了多项政策[1-2]，并提出了最新明确的目标。

黄坤袁李锐(东方电气集团东方汽轮机有限公司,四川德阳,618000)摘要:文章对某电厂330MW亚临界汽轮机提效改造的总体方案进行了相关介绍,重点阐述了通流改造结合供热抽汽系统优化的思路及技术路线,并从系统、通流以及主机结构等方面对改造的主要设计优化特点作了相关介绍。

本项目相关改造经验可供同类型机组作为改造借鉴和参考,以提高机组市场竞争力。

关键词:亚临界汽轮机,提效改造,总体方案,优化设计中图分类号:TK262文献标识码:A文章编号:1674-9987(2023)04-0005-05 Overall Scheme and Optimization Design of Efficiency Improvement Transformation of330MW Subcritical Steam TurbineHUANG Kun,LI Rui(Dongfang Turbine Co.,Ltd.,Deyang Sichuan,618000)Abstract:This paper introduces the overall scheme of Efficiency improvement transformation of330MW subcritical steam turbine in a power plant,focuses on the optimization idea and technical route of flow path transformation combined with heat supply renovation and steam extraction system,and introduces the main design optimization points of the transformation from the aspects of system,flow path and main engine structure.The relevant transformation experience of the project can be used as a reference for the transformation of similar units to improve the market competitiveness of the units.Key words:subcritical steam turbine,efficiency improvement transformation,overall scheme,optimization design第一作者简介:黄坤(1987-),男,工程师,毕业于华中科技大学热能与动力工程专业,现主要从事汽轮机改造技术工作。

北重330MW汽轮机通流改造技术的应用及推广摘要：大唐宝鸡热电厂1号机汽轮机热耗偏高、效率偏低，性能显著低于目前300MW机组的先进水平。

大唐宝鸡热电厂依托多年来运行、检修经验，多次与北京北重汽轮电机有限责任公司进行交流，通过采用先进、成熟的通流改造技术措施，取得了显著地节能效果，为国内其他亚临界三缸两排汽机组的通流改造起到了良好的借鉴作用。

关键词：亚临界；汽轮机；密封；通流改造；热耗；效率一、前言大唐宝鸡热电厂1号机组于2009年6月投产，汽轮机为北京北重汽轮电机有限公司采用法国ALSTOM公司技术制造，型号为NC330-17.75/0.4/540/540，型式为亚临界、单轴、三缸、两排汽、冲动式、一次中间再热、采暖抽汽凝汽式汽轮机。

大唐宝鸡热电厂在1号机组经性能考核试验测试时发现，机组在330MW工况下，试验热耗率为8262.2 kJ/（kW•h），经过一、二类修正后的热耗率为8165.5 kJ/（kW•h），比热耗率设计值7935.4 kJ/（kW•h）高230.1 kJ/（k W•h），2011年3月份大唐宝鸡热电厂委托西安热工院对1号汽轮机组进行性能诊断试验，结果发现：大唐宝鸡热电厂1号汽轮机组，高压缸效率比设计值偏低2.67个百分点左右，中压缸效率比设计值偏低2.71个百分点左右，机组的高中压轴封漏汽量是设计值的1.4倍左右，机组的内外泄漏量偏大，系统不明泄漏率为1%左右。

为了彻底解决以上问题，需对汽轮机通流间隙进行改造二、原因分析1号机组经性能考核试验和1号汽轮机组性能诊断试验表明，影响汽轮机热经济性能的直接因素是通流效率，而通流效率的高低则主要受级效率的影响，若提高级效率，需要从根本上降低级的各项附加损失。

北重公司亚临界330MW机组属引进原ALSTHOM公司冲动式技术生产，通流技术年代相对较早，与目前全三维设计等主流通流技术相比，主要有以下几点不足：1. 该汽轮机设计成型年代较早，叶片型线设计技术属于上世纪80年代准三维设计技术，已落后于国内外先进水平；2. 通流各级焓降与通流尺寸配比，即各级速比U/C0偏离最佳值；3. 高压喷嘴组为平直汽道，三维效应损失偏大；4. 高、中压各级叶轮未开设平衡孔，隔板汽封漏汽通过叶片根部间隙进入叶片通道，对主流造成扰动，尤其对高压各级影响较大；5. 原叶顶汽封结构型式决定无法进一步压缩汽封间隙，叶顶漏汽损失偏大；6. 传统隔板加工工艺造成隔板汽道变形量难于控制，尤其影响高压缸效率。

汽轮机运行调节方式优化策略探析摘要：现如今，随着我国经济的加快发展，传统化石能源的大规模开采和普遍利用，能在一定程度上为人类文明进一步发展提供积极的动力，但同时也对环境、气候、资源造成了严重破坏。

为了有效解决资源匮乏、气候恶化、环境污染等问题，使人类可持续发展目标有效实现，必须采取多样化有效措施，促进全球能源结构朝着低碳、绿色、环保方向发展。

为了使新能源在电量规模化并网过程中存在的波动性和不确定性等问题得到有效解决，必须加强对电网调控能力的不断强化，从而创建足够的空间容量为新能源的消纳提供有有利环境。

在电力能源结构体系中，燃煤火电机组占据60%以上，因此，积极开发燃煤火电机组对电网峰谷差异进行调节的方式势在必行。

关键词：汽轮机运行;调节方式;优化策略引言汽轮机调节系统是由电子控制器、操作系统、执行系统、保护机构、以及油系统这五个部分组成的。

其整体系统结构是在先进的网络技术与控制技术推动下实现的。

可以为汽轮机系统提供强大的技术支持与保护功能，不但提高了汽轮机系统运行的可靠性，也提高了汽轮机功率、频率等运行参数的精度，是汽轮机发电安全的保障。

1汽轮机调节系统的设计技术汽轮机调节系统的设计技术应用是保证机组高质量运行的关键。

只有当汽轮机调节系统处于正常运行状态的时候，调节系统才能够正常地发挥功能。

从汽轮机调节系统的设计结构来看。

（1）电液调节系统。

随着科学技术的发展，汽轮机调节系统设计中不断地渗入高端科技因子，使得系统的设计技术不断提高。

电液调节系统在这样的技术环境下应运而生。

单机容量不断增加，机组运行中主要采用了两种方式，即滑式压方式和单元制运行方式，在热机组的带动下，包括机组启动次数和停止次数相应地也会增加，此时，就会导致机组电网运行中产生集中调度问题，电液调节由此而产生。

电液调节系统执行器的主要构成是液压元件，机构元件为控制器的主要元件，发挥着调节运转速度功能，如果运转速度过大，就会引起跳闸。

由于汽轮机调节系统的静态特性，就会由于汽轮机的间隙而导致静态特性无法改变。

汽轮机调节级喷嘴组气动优化设计
佚名
【期刊名称】《汽轮机技术》
【年(卷),期】2015(000)004
【摘要】采用叶轮机械优化设计平台FINE／Design3D对调节级喷嘴组汽道进行全三维气动性能优化设计，在保证工作点不发生偏离的前提下，提高其等熵效率。

经过分析，优化后喷嘴组叶片由于采用加载叶型，有效的抑制叶片表面的附面层厚度，降低叶型损失；喷嘴组外端壁型线更加平缓，端壁损失和二次流损失得到了有效地抑制。

额定工况下，调节级等熵效率提高了1．8％，并且在其它工况下调节级气动性能都有明显提高。

【总页数】4页(P251-254)
【正文语种】中文
【中图分类】TK262
【相关文献】
1.某电厂汽轮机组汽封和调节级喷嘴组周向间隙的改造工艺及效果观察 [J], 郭洪波;王学军;雷方俣;张越
2.某350MW亚临界汽轮机调节级喷嘴叶根裂纹分析与对策 [J], 郦琦;王广坤
3.多孔整流板在喷嘴调节汽轮机调节级汽室中的应用 [J], 纪亲礼
4.300 MW喷嘴配汽汽轮机顺序阀运行调节级特性研究 [J], 孙友源;胥建群;蒋伟莉
5.上汽300MW汽轮机调节级喷嘴改造 [J], 程刚
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汽轮机喷嘴、隔板和隔板套检修1. 结构概述本机组共有1个调节级和30个压力级组成。

调节级喷嘴有四段组成，分别对应一个高压调节汽门，每段喷嘴的内环弧段直接铣制成型，外环和隔叶件采用焊接方式与内环相接，然后装于喷嘴室上，靠定位销固定，两端有密封键密封。

喷嘴材料为1Cr11MoV。

喷嘴的流道设计采用先进的子午面收缩静叶栅理论。

高压第2—9级隔板全部为分流叶栅结构，中压第10—12级、第17—19级隔板由于叶片为直叶片，采用传统的叶片先于围带组焊，再于隔板的外环、板体焊接的结构。

中压第13—16级隔板和低压第20—23、26—29级由于叶片为弯扭型式，采用菱形头自带围带的焊接结构，这种叶片均为数控机床加工，能保证复杂的型线要求。

低压第24、25、30、31级的叶片由于叶片本身较大，且所处区域的压差较小，故采用叶片与隔板体、外环直接焊接的结构。

本机组30个隔板的导叶片型线全部采用了气动性能良好的、高效的后加载“鱼头”叶型。

导叶片的材料高温区为1Cr11MoV，中低温区为1Cr13。

隔板体材料高温区为ZG20CrMoV，中低温区为ZG230-450或Q235-A•F。

隔板两侧上下半各有一个搭子，下半的搭子搭于汽缸或隔板套内，通过搭子下的调整垫片来配准与转子的中心位置，上半的搭子的作用是在吊起汽缸或隔板套时，通过安装于汽缸或隔板套两边的压板不使上半隔板掉下（低压末级和次末级隔板通过中分面螺栓把紧，无上半搭子）。

隔板上下半中分面处有横向及轴向的两个定位键，安装时只要调整好下半隔板的位置，上半隔板也就相应的定位了，轴向定位键在定位的同时也兼有密封的作用。

2. 材料备品名称图号规格材质数量用途平键G18.101.008 15CrMoA 10 用于20～24、26～30级平键G18.101.009 15CrMoA 2 用于25、31级圆柱头螺钉GB65-85 M10×25 12 低压隔板螺钉GB68-85 M6×12 20 低压隔板止动垫片136.101.005 12 用于21～23、27～29级螺钉GB70-85 M10×30 32 低压隔板垫片G18.101.010 15CrMoA 16 低压隔板螺钉GB68-85 M4×18 64 低压隔板垫片G18.101.011 15CrMoA 16 低压隔板销GB119-86 A8×25 16 低压隔板垫片G18.101.013 15CrMoA 16 低压隔板销GB119-86 A12×55 8 低压隔板内六角螺钉GB70-85 M16×70 48 低压隔板去湿环G18.101.401 ZG230-450 2 低压隔板圆柱销GB120-86 φ10×40 1 低压隔板螺栓GB5782-86 M12×80 4 低压隔板定位螺栓G18.101.017 M30×175 45 2 低压隔板垫圈GB854-88 30 4 低压隔板螺母GB6175-86 M30 4 低压隔板螺栓G18.101.018 M30 45 2 低压隔板止动垫片00.100.017 8 用于24、25、30、31级垫片60 00.102.041 68 用于2～7、9～19级垫片50 00.102.039 4 用于第8级止动垫片136.101.005 15CrMoA 36 高中压隔板螺钉GB68-85 M6×12 38 高中压隔板螺钉GB68-85 M4×12 144 高中压隔板键80 G18.100.003 15CrMoA 1 用于第2级键70 G18.100.004 15CrMoA 1 用于第3级键60 G18.100.005 15CrMoA 16 用于4～8、9～19级内六角螺钉GB70-85 M10×30 18 高中压隔板止动垫片139.100.001 15CrMoA 2 第2级隔板螺钉B20.26.98 M24×100 8 1～4号隔板套螺栓GB5782-86 M16×60 10 1～4号隔板套定位螺栓74.036.003 25Cr2MoVA 6 1、3、4号隔板套穿孔罩螺母00.011.026 M30 14 1、3、4号隔板套单耳止退垫圈74.036.004 1Cr13 14 1、3、4号隔板套特制双头螺栓74.036.007 M30×100 35 8 1、3、4号隔板套定位螺栓74.036.001 25Cr2MoVA 4 2号隔板套穿孔罩螺母00.011.006 M36 14 2号隔板套单耳止退垫圈74.036.002 1Cr13 14 2号隔板套特制双头螺栓00.011.350 M36×100 10 2号隔板套螺钉GB65-85 M16×30 24 1号隔板套制动垫片00.102.022 24 1号隔板套垫片45 00.102.038 2 1号隔板套螺钉GB68-85 M4×12 16 1～4号隔板套垫片55 00.102.040 6 2、3、4号隔板套密封圆柱销123.096.013 25Cr2MoVA喷嘴组特制密封圆柱销123.096.012 25Cr2MoVA喷嘴组密封键123.096.011 1Cr11MoA 喷嘴组3. 工艺方法、质量标准及注意事项3.1工艺方法3.1.1.解体：3.1.1.1 高中压部分：拆掉结合面螺栓、螺母、其中高压静叶持环结合面螺栓需加热松出。

汽轮机的级内损失及减少措施摘要：汽轮机的损失包括内部损失和外部损失两大类，其中汽轮机的内部损失是汽轮机损失的主要方面。

本文主要从汽轮机的级内损失的一些原因入手，探讨减少级内损失的相关措施。

关键词：汽轮机；级内损失；减少措施前言随着我国经济的迅猛发展，电能消耗越来越多，许多地区甚至已经出现电能短缺现象，这就导致电厂的节能环保也成为了人们关注的焦点之一。

本文以汽轮机的级内损失为主，深入探讨汽轮机级内损失的主要原因和解决措施。

1.汽轮机级内损失的原因分析汽轮机级内损失的原因主要包括喷嘴损失、动叶损失、余速损失、叶高损失、扇形损失、叶轮摩擦损失、部分进汽损失、漏汽损失、湿汽损失等九大类。

下面将一一分析这些级内损失的原因：1.1喷嘴损失蒸汽在经过喷嘴时，会使蒸汽在喷嘴中的叶栅内滞留，导致蒸汽与喷嘴壁面的摩擦、蒸汽气流之间的相互冲击和碰撞，形成汽轮机的级内损失。

1.2动叶损失蒸汽经过动叶流道时，在流道中摩擦，造成汽轮机的级内损失损失，与喷嘴损失类似。

1.3余速损失余速损失是由汽轮机在蒸汽离开动叶时的惯性导致的。

当蒸汽离开动叶时，仍带有一定的旋转速度，使得这部分能量没有被利用。

1.4叶高损失当蒸汽流动时，由于叶栅流道具有两个不同的端面，导致摩擦损失产生在端面附面层内，降低了蒸汽流速。

此外，在端面附面层内，弯曲流道造成的离心力小于凹弧和背弧之间的压差，二次流动便产生在凹弧与背弧之间，使蒸汽主流与流动方向垂直，造成了附面层内的更大级内损失。

1.5扇形损失汽轮机的叶轮外圆周上安装了环形叶栅。

当叶片变直之后，这样就使得通道截面顺着叶高发生位移，叶片垂直越大，位移就越大。

另一方面，由于喷嘴出口汽流离心作用，切向分速使蒸汽挤压叶栅顶部，导致喷嘴出口蒸汽压力顺着叶高的升高而升高。

而依据一元流动理论，选取的所有参数，只能保证最佳值，如平均直径截面。

而其他参数，如沿叶片高度其它截面的参数，可能会偏离最佳值，从而引起级内损失，统称为扇形损失[1]。