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改造的主要技术措施
在改造中采取GE给水泵汽轮机设计制造中成熟先进的技术,在小汽机缸体不做更换的基础上,对BFPT 的内部通流进行优化设计。为保证机组安全稳定性,全部设计及生产都将按GE的工业汽轮机标准严格执行。
1.通流结构优化
根据最佳速比设计原则调整通流几何尺寸,反设计热力计算表明,原设计每级叶片出汽角较大,通过调整叶片高度和角度优化汽机通流,并重新分配各级焓降。
2.通流光顺
高低压所有动叶片均采用自带围带整圈联接,动叶围带设计为内斜外平结构,按流道形状进行光顺设计,动叶片根部及相邻静叶片根部与顶部也进行光顺设计,使小汽机通流子午面形成几何光滑的锥形膨胀通流截面,锥形扩张角按GE 的BFPT 设计准则设计以减少流动损失。
3.动叶型线优化
改造后机组效率的提高主要是靠GE改进型的SCHLICT 叶片设计来实现的。前4 级动叶使用SCHLICT 系列的SC 直叶型,其余长叶片级选用SCHLICT 系列的L-0 和L-1 型三维可控涡弯扭叶型,该叶型除具有很小的型损外,还具有很好的攻角适应性,叶型效率在很宽的攻角范围内变化很小,因而能使机组在很大的负荷变化范围内都具有高效率。动叶型线优化后,汽轮机可以在较大的变工况运行范围内保持较高的效率,并且能够降低动叶的激振力水平,提高机组的安全性。
4.弯扭叶片
长静叶级采用在GEN 系列基础上开发的低雷诺数大膨胀比的三维弯扭联合成型叶片,能将壁面的汽流压向中间的主流,从而有效减少二次流损失,提高级效率,并采用四维技术进行非定常优化,减小二次流损失,提高级效率。
5.蒸汽泄漏控制
在GE 原设计的基础上,采用精确设计方法,将隔板汽封、围带汽封以及平衡孔结构真实纳入到叶片流场设计和分析中,进行多通道、多级联算,可对蒸汽泄漏通道部件进行优化,既保证最小的蒸汽泄漏量,又使得泄漏蒸汽对主流的干扰最小,提高通流效率。此外,所有动叶片均为自带冠结构,增加叶顶汽封齿数;在动叶根部采取适当措施减少蒸汽泄漏。
6.改造设备材料
表2 为通流改造部分关键部件的材质。
7.动叶强度
改造后短叶片级动叶根均采用GE 的T 型叶根,长叶片级采用FM 系列双菌型或FA 系列枞树型叶根。先进的气动设计和结构强度设计、合理的选材和良好的工程应用将避免末级叶片的水蚀问题,叶根选用GE 高强度FA -3 枞树型叶根
(GE600MW50%容量末叶片叶根)。
(1) 次末级和末级叶片选用高性能的17 -4PH
(0Cr17Ni4Cu4Nb),该叶片材料强度与GE 原设计强度相当,且抗水蚀性能更好,内阻尼大。
(2)自带冠动叶设计,运行时自动连接成整圈,降低叶片动应力,减少漏汽损失。
(3)控制末级叶片沿叶高的反动度分布提高叶片的气动性能,根部采用高反动度设计,消除低负荷时根部倒流引起的根部出汽边水蚀,提高叶片安全性。
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