表面粗糙对汽轮机通流部分性能影响的研究

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1、第34卷第7期华电技术Vo1．34No．72012年7月HuadianTechnologyJu1．2012表面粗糙对汽轮机通流部分性能影响的研究张东兴，李季，谢资华，杨建明(东南大学能源与环境学院，江苏南京210096)摘要：汽轮机组在投入运行一段时间后，由于受结垢、固体颗粒冲蚀和腐蚀等因素的影响，汽轮机通流部分表面由光滑变得粗糙，从而影响汽轮机通流部分各级的功率和效率。介绍了导致汽轮机通流部分表面变粗糙的影响因素，论述了这些影响因素使通流部分表面变粗糙的过程以及通流部分表面粗糙造成汽轮机性能损失的机制，结合实例分析了表面

2、粗糙对汽轮机通流部分性能的影响。关键词：通流部分；表面粗糙；结垢；腐蚀；固体颗粒冲蚀中图分类号：TK262文献标志码：B文章编号：1674—1951(2012)07—0017一o4些装置在汽轮机本体中占有极其重要的位置，其优0引言劣直接影响汽轮机通流部分的功率和效率。这些装机组投入运行后，由于给水品质不合格，致使蒸置都处于高温、高压的工作环境之下，比较容易出现汽中含有大量的无机盐类物质，这些物质容易在汽结垢、腐蚀和磨损等现象，这些因素均会使通流部分轮机通流部分表面沉积结垢或使汽轮机通流部分表表面由光滑变得粗糙，从而影响机组

3、的性能。面发生腐蚀，从而使汽轮机通流部分的表面变粗糙。在正常情况下，使汽轮机通流部分表面变粗糙除此之外，固体颗粒冲蚀、外物冲击以及针对通流部的原因大致可以归纳为通流部分表面结垢、腐蚀、固分的检修行为也会使汽轮机通流部分表面变粗体颗粒冲蚀、外物冲击以及喷钢砂处理等。糙⋯。汽轮机通流部分表面变粗糙会导致汽轮机1．1通流部分表面结垢通流部分性能退化，使汽轮机组的功率和效率降低，对于直流锅炉而言，由于没有汽包，不能采用常热耗率增加。规的汽水分离、蒸汽清洗等锅内净化措施来控制蒸为了弄清楚通流部分表面粗糙后对汽轮机通流汽品质，蒸汽品质

4、相对差一些，较易结垢；而超(超)部分各级功率和效率产生的影响有多大，在20世纪临界机组由于蒸汽的压力较高，盐类物质在蒸汽中60年代，英国VTForster，BSc等人分别在额定功率的溶解度较大，溶解有盐类物质的蒸汽进入汽轮机为200MW和500MW的汽轮机组上进行了相关试通流部分做功，随着蒸汽温度和压力的下降，溶解在验，获取了这2台机组通流部分表面粗糙度的数据以蒸汽中的盐类被析出并沉积在汽轮机通流部分表面及在此表面粗糙度下通流部分各级的温度和压力参而结垢J，如图1所示。垢体沉积在汽轮机通流部数。分析了表面粗糙度变化对雷诺数

5、的影Ⅱ向，以及汽轮机缸效率损失与表面粗糙度的关系曲线。随后，分表面，会使汽轮机通流部分表面由光滑变得粗糙，Encotech公司的科研人员在VTForster等人研究的且粗糙程度不均。基础上进一步深化了相关研究，给出了通流部分各级的功率损失、效率损失与表面粗糙度的关系。本文将对VTForster，BSc等人及Encotech公司的研究成果进行进一步的概括和总结，针对汽轮机通流部分表面变粗糙的原因以及表面粗糙导致汽轮机通流部分性能退化的机制进行分析。1汽轮机通流部分粗糙的原因分析汽轮机通流部分即蒸汽流过并做功的部分，包括喷嘴、

6、隔板、静／动叶片以及相应的汽封装置。这图1汽轮机通流部分表面结垢收稿日期：2012—01—16；修回日期：2012—04—12第7期张东兴，等：表面粗糙对汽轮机通流部分性能影响的研究·19·喷嘴动叶P光滑粗糙图4冲动式汽轮机的速度三角形口汽流速度之比)是制约这2项损失的主要因于中压缸和低压缸而言，要等到表面粗糙度增加到素。当速度比改变时，喷嘴损失、动叶损失、余速损失一定值，才会对它们的缸效率产生影响，故高压缸的和撞击损失都将随之发生改变，轮周效率下降，级内缸效率对其表面粗糙度的变化最为敏感，中压缸次损失的恢复能力下降。研究

7、结果表明，通流部分表面之，低压缸稍差。当表面粗糙度开始对缸效率产生粗糙度增加，对级后压力影响较小，可认为压力不影响时，在其初始阶段，缸效率损失与表面粗糙度关变，而级后温度则略有升高，级后蒸汽的比热容c，系曲线斜率的绝对值较大，即表面粗糙度的增加对变大，对叶轮摩擦损失产生较小影响。缸效率的影响较大。随着表面粗糙度进一步增大，写成逻辑形式：表面粗糙度增加，会使摩擦损失缸效率损失与表面粗糙度关系曲线斜率的绝对值开和动能损失均增加，在其他条件不变的情况下，通流始变小，即表面粗糙度的变化对缸效率的影响减弱。部分各级的有效能减小，各级

8、的功率损失和效率损当其表面粗糙度增大到一定程度后，其缸效率变化失均增加，即通流部分表面变粗糙会使汽轮机通流极小，可以认为不变。部分性能发生退化。对于不同机组来说，通流部分高、中、低压缸缸试验表明，对于同一机组而言，在其表面粗糙度效率受表面粗糙度的影响是不同的。由图5可知，相同的情况下，高、中、低压缸缸效