CN105148623A - 旋转叶片式可控转速动态汽水分离器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种旋转叶片式可控转速动态汽水分离器，该分离器包括分离筒部分，旋转分离部分、液滴收集及排水部分和干蒸汽轴流恢复部分组成。分离筒部分包括内套筒和外套筒，内套筒包括三个部分，第一部分是延伸到高压缸排汽口内的上分离筒，第二部分是中分离筒，第三部分是下分离筒，所述的旋转分离包括叶片、叶轮轮毂，驱动电机及调速装置；所述的液滴收集及排水部分，包括分离腔室和位于外套筒下部的疏水孔；所述的干蒸汽轴流恢复部分，包括轴向流动恢复叶片以及尾流中心柱。该分离器不用大量减小湿蒸汽的速度即可获得很好的分离效果，减少了空间要求。通过动态可控能更有效的萃取分离的水分，对小直径的水滴也能提供最大的分离效果。

Description

旋转叶片式可控转速动态汽水分离器

技术领域

本发明涉及核电汽轮机的汽水分离领域，特别涉及对核电汽轮机高压缸排出的湿蒸汽进行汽水两相的预分离。

背景技术

对于轻水堆核电站湿蒸汽汽轮机的进口蒸汽即为接近饱和的湿蒸汽，在高压缸内膨胀做功后，高压缸排汽出口的蒸汽湿度高达10%~12%。这种湿度的蒸汽如果不经处理直接进入低压缸膨胀做功，那么低压缸的末级湿蒸汽的湿度将会进一步增加至20%~24%。

位于高压缸和汽水再热器之间的连通管道，长期处于湿蒸汽条件下运行使得该部分产生了严重的腐蚀/侵蚀问题。实验证明，该管道的腐蚀程度和管道尺寸、管道材料、高压缸排汽工况等因素有关。具体地说，在典型的高压缸排汽条件下（湿度为12%），设备安装3~5年内，将会产生腐蚀/侵蚀问题，这就要求通过焊接来修复被腐蚀的管壁，此项工作代价很高而且需要很长时间，这就导致了部分机组的非计划停运，造成很大的经济损失。已经发现，核电站大量的壁面腐蚀都是由于金属受到侵蚀的结果，即所谓的“流动协助腐蚀”（FAC）。当高纯度的水膜贴附并在管道表面移动时，FAC类型的腐蚀会发生在管道系统的各个地方。在温度为120~180℃的高压排汽管道中，实验证明，管道内的腐蚀/侵蚀速率与流速成正比，与湿度的0.5次方成正比，即流速越快，水滴越多越大，其腐蚀程度就越高，大量的水滴分解了管道壁面上的保护层，在管道壁面会形成齿痕或是凹槽，这就增加了管道内的沿程阻力损失；被溶解的氧化层跟随气流冲击下游汽轮机叶片，大大增加了叶片的磨损程度，严重影响汽轮机运行的安全性。

对于高低压缸之间的压力损失，实验证实，管道内的压力损失与蒸汽湿度的平方成正比，与蒸汽流量成正比。对于额定负荷下运行的核电汽轮机，蒸汽流量基本不变，影响管道压降的主要因素即蒸汽湿度，较大的蒸汽湿度所产生的压力损失，在凝汽器压力不变的条件下，进入低压缸的蒸汽压力下降，蒸汽在低压缸内的有效焓降减少，输出功率下降，导致整机出力降低。为了维持稳定出力稳定，就需要增加热耗，计算表明如果压力损失增加1%，那么相应的机组热耗率会提高0.12%。

较大湿度的蒸汽对于连接管道下游的再热器管束也有很大的影响。由于进入再热器蒸汽的湿蒸汽中所带的液滴大小分布都不均匀，液滴对再热管束进行周期性撞击，使得再热管束产生高周疲劳裂纹。

对于上述由于蒸汽带水所引起的问题，任意一类问题的产生都需要投入非常多的时间和资金来解决。因此，汽水分离器再热器（MSR）在核电厂安全经济运行中扮演重要角色。作为核电二回路的关键设备，安装位置如图2所示，长期以来，MSR的设计、安装、运行都被广泛关注。到目前为止，MSR的设计已经经过三个发展阶段，其间，两大部件汽水分离器和再热器的设计也在不断优化适应日渐提高的机组功率。这里主要说明分离器的发展阶段。第一代MSR采用不锈钢网筛制成的分离器，由重量轻的格栅作为整体式。循环蒸汽由位于外壳一端的水平直通管道经分流通道由下自上流入网筛，分离后的蒸汽垂直地流过再热器的管束表面。这种设计虽然能够有效地排出水分，但是需要很大的水平布置面积。为了减少占地面积，从而减少厂房布置面积，第二代分离器中，采用了垂直的V型波纹板来代替网筛。如图3所示的波纹板元件，虽然波纹板的分离效率较网筛的低一些，但是临界流速高且分离效率对流速的敏感性降低，故每单位蒸汽分离水分需要的空间相对减少，这个特点使得制造和装运更大功率的核电站所需的MSR成为可能。第三代MSR的也是采用的波纹板式分离，只不过是把两个第二代的共同的进汽部分结合在一起构成。

但是，目前所采用的波板式分离器也有不足之处。波纹板式分离器作为一种惯性式分离器，水滴由于惯性作用撞在板上而被收集起来，波板式分离器的收集元件是曲折形的波纹板。具体的波纹板分离元件型式如图3所示，来自高压缸下连通管的湿蒸汽进入波纹板的前部通道，由于蒸汽流方向的不断变换和水滴离心力的作用，水滴受离心力的作用移动到至板片表面形成水膜，水膜在重力作用下流入收集槽中，分离后的蒸汽从上部排出进入再热器。GE公司已经对该类型的分离器进行测试，并得出该分离器的分离效率在一定的速度范围内和进口速度的平方成正比。由此可知，该分离器的分离效率随气流速度的增加而增加，这是因为随着进口汽流速度的提高，作用在液滴上的离心力相应地也会增加，产生更强的离心场，有利于液滴偏离主汽流迹线，实现更高效的分离。但是，随着流速的进一步增加，过高的流速很有可能撕破已经在波纹板上形成的水膜形成大小不均的水滴，这些水滴随着高速气流又被再一次带走，即所谓的蒸汽二次携带，二次携带问题的产生会弱化分离效率，导致下游设备的腐蚀/侵蚀，缩短设备的使用寿命。因此，波纹板分离器存在一个临界流速。对于变工况运行的机组，排汽压力、排汽速度的都会变化，而分离效率受临界速度影响，分离效率的提高受到限制。

为了提高波纹板式分离器的分离效率，许多设计已经在原波纹板中心加装疏水钩以改善水滴二次携带的情况，但是，在疏水钩处的汽流通流截面积会减小，汽流速度增加，进一步增加了该处的摩擦和漩涡损失，增加了整个分离系统的压力损失；通流截面的减小，为维持波纹板分离器的高效分离，波纹板片的数目要求足够多，导致整个分离器具有很大的水平布置面积。

虽然对波纹板式分离器进行了大量的优化与改造，但是，对于汽轮机变工况的运行特性，高压缸排出的湿蒸汽，其流量、压力、出口速度和干度等参数会随时变化，波纹板分离器是在保证额定参数情况下，分离效率达到最大。对于变工况运行，这种机械式的分离无法满足在变负荷的情况下实现分离效率的最大化。

针对目前所采用的技术方案的不足，本发明所采用的是一种旋转叶片式可控转速动态汽水分离器。如图4所示，安装在高压缸排气管道和再热器之间，对于高压缸排汽中的水分，水滴直径在50μm以上的占20%~30%，这些水滴将会沉积在高压缸的壁面形成水膜。剩余70%~80%水滴其平均直径在10μm以内，将会跟随主汽流进入高压缸的下部连通管。如果不对已经积聚在高压缸内壁面的水膜进行收集，这些水膜就会滑落至高压缸喷嘴口与下连通管的结合部，在主汽流的作用下，这些水膜在该处破碎成大小不均的水滴，这些破碎的水滴会再次进入到主汽流中，增强了下游设备的腐蚀程度。简言之，高压排气缸提供了一个分离区，针对上述排汽液滴的分布特点，要进行高效率的汽水分离，就必须对积聚在高压缸排汽管内壁面上的水膜和主汽中所携带的小尺寸水滴都要采取分离措施。

分离效率和压力损失是旋转叶片式可控转速动态汽水分离器的两个重要的性能参数。分离效率与颗粒大小d、分离筒半径R、、分离筒长度L以及、叶轮的外径Rt、轮毂半径Rr、叶轮数目z、翼型最大厚度δ以及叶片安装角β _a等叶

轮参数有关。压力损失的大小与进口蒸汽干度x、容积流量q _v、叶轮转速u等因素有关。对于该分离器压力损失主要包括3个部分，包括加速损失、涡流损失和撞击损失。湿蒸汽在分离器的进口，由于流道面积的突然减小，湿蒸汽加速流动，这是一个升速降压的过程。实验表明，升速降压或是减速增压的过程均不可能有100%的转化效率，必然带有一定的能量损失，这种由于流体加速而引起的损失称为加速损失。在湿蒸汽的进口处由于叶轮带动主汽流进行旋转运动，由原来的一维运动转变为三维旋转运动，在分离管道内必然会产生漩涡。蒸汽的旋转作用带动液滴与主流进行着动量交换，液滴的旋转运动是从主流中得到的能量供应，这部分能量用在消耗在涡流和壁面之间以及涡流运动的内部，最终是通过热的形式耗散，即所谓的漩涡损失。进入分离器的湿蒸汽，总有一部分液滴会与叶轮轮毂、叶片、分离筒内壁面发生碰撞。根据动量定理可知，这部分液滴的碰撞，对固体壁面必然产生作用力，由于实际的液滴并非理想的弹性体，碰撞之后发生液滴的破碎和聚合等形式，能量被耗散，这部分损失的能量就是碰撞损失。

由上述可知，影响分离器的分离效率和压力损失的因素是综合的、交叉的、复杂的。要实现对湿蒸汽的高效分离，在设计分离器时需要对影响分离器效率、压力损失和变负荷条件下分离器的适应性等因素进行综合考虑，能否实现分离效率高、压力损失小以及负荷变化对前两者的影响较小等目标，是衡量分离器性能的重要依据。

发明内容

1.本发明的目的。

为了解决上述现有技术存在的不足，本发明了提供一种旋转叶片式可控转速动态汽水分离器。

2.本发明的技术方案。

本发明的旋转叶片式可控转速动态汽水分离器，包括分离筒部分、旋转分离部分、液滴收集及排水部分和干蒸汽轴流恢复部分：

所述分离筒部分包括内套筒和外圆柱套筒，内外套筒之间的形成环形分离腔室；

一种旋转叶片式可控转速动态汽水分离器，其特征在于包括分离筒部分、旋转分离部分、液滴收集及排水部分和干蒸汽轴流恢复部分：

所述分离筒部分包括内套筒和外圆柱套筒，内外套筒之间的形成环形分离腔室；

内套筒包括三个部分，分为上分离筒、中分离筒、下分离筒；上分离筒上端延伸到高压缸排汽口，上分离筒的上端形成喇叭管形式，上分离筒的下端圆柱筒的外径略小于高压缸排汽口的内径，即在高压排汽管内壁面和上分离筒的外壁面之间形成一个环形水膜流道，上分离筒下端与中分离筒的上端采用滑动连接，上分离筒可以沿轴线方向相对于中分离筒上下移动；中分离筒的内径比下分离筒稍大些，在中分离筒的下端和下分离筒的上端之间形成一个环状的排水口。

所述的下分离筒的圆周壁面上设有进气小孔。

所述的旋转分离部分安装在中分离筒内部，包括叶片、叶轮轮毂，驱动电机及调速装置；所述的驱动电机及调速装置，一方面要求在湿度较大运行工况下电机不需投入工作，仅仅通过湿蒸汽在分离进口区域突然加速，依靠冲击作用带动叶片旋转，从而实现对湿度较小的蒸汽进行分离；另一方面，要求在湿度不大的运行条件下，调速装置根据湿度大小调节叶轮转速，实现较宽的湿度范围内高效分离。

所述的液滴收集及排水部分，包括分离腔室和位于外套筒下部的疏水孔。

所述的干蒸汽轴流恢复部分，包括轴向流动恢复叶片以及尾流中心柱；被分离后的干蒸汽经过轴向恢复叶片，由原来的三维旋转运动转变为一维轴向运动，使得流动过程中涡流损失大大降低，从而降低整个分离器的压力损失，对于分离器整个区域压力损失的降低，将会使得高压缸排汽的压力降低，延伸了湿蒸汽在高压缸内的热力膨胀曲线，增加了高压缸出力；所述尾流中心柱5B可以进一步消除尾部漩涡流动，减少涡流损失。

所述外套筒的上端与高压缸排汽管通过法兰进行焊接。

所述下分离筒的圆周壁面上的进气小孔上还设有挡水板，挡水板成半个环状结构固定在进汽小孔上面。

所述的叶轮轮毂，轴向截面积约占进口流道面积的3/4，由于流道截面积的突然减小，使得湿蒸汽进入分离区前能够充分加速，轴向和切向速度都相应提高，旋转叶轮区域形成一个离心场，湿蒸汽中的液滴将在离心力和气体阻力的共同作用下获得切向速度、径向速度和轴向速度。

所述的涂层厚度为0.4~0.8mm，涂层长度占叶片长度约15~18%。

位于外套筒下部的疏水孔安装疏水引出管，所述引出管的形状略斜向上延伸，呈S形。S形设计一方面在引出管内保持一定的水柱，维持一定的压力对腔室的汽体进行密封；另一方面，始终保持分离腔室12的底部有一定的水位，维持腔室内的压力，与主流的汽体压力保持一定的压力差，有利于腔室的滞留的汽体重新通过进汽孔压入主流蒸汽。所述的疏水系统采用疏水逐级自流式，依靠分离腔室与下游蓄水装置之间的压力差将收集到的水分压出去。

所述的下分离筒的圆周壁面上的进气小孔为8个。

3.本发明的有益效果。

（1）本发明的内套筒采用三段式，具有充分的分离效果，并且相对于与其他型式的分离器相较而言（如专利CN2822775Y和CN1778451A）减少了空间要求。

（2）本发明的电机和调速装置，在变工况运行时，该分离器的叶轮还可以根据压力和流量的变化及时调整叶轮转速，从而对小直径水滴也能产生最佳的分离效果，维持在较宽负荷范围内的高效率分离。

在湿度较大运行工况下电机不需投入工作，仅仅通过湿蒸汽在分离进口区域突然加速，依靠冲击作用带动叶片旋转，从而实现对湿度较小的蒸汽进行分离；在湿度不大的运行条件下，调速装置根据湿度大小调节叶轮转速，实现较宽的湿度范围内高效分离。

（3）本发明的干蒸汽轴流恢复部分恢复蒸汽轴向流动，使蒸汽在筒体内均匀分布，流动过程中涡流损失大大降低，从而降低整个分离器的压力损失，对于分离器整个区域压力损失的降低，将会使得高压缸排汽的压力降低，延伸了湿蒸汽在高压缸内的热力膨胀曲线，增加了高压缸出力；所述尾流中心柱可以进一步消除尾部漩涡流动，减少涡流损失。

（4）旋转分离部分的叶轮轮毂的轴向截面积约占进口流道面积的3/4左右，由于流道截面积的突然减小，使得湿蒸汽进入分离区前能够充分加速，轴向和切向速度都相应提高，旋转叶轮区域形成一个离心场，湿蒸汽中的液滴将在离心力和气体阻力的共同作用下获得切向速度、径向速度和轴向速度。

（5）本发明的叶片采用涂层，使得该叶片具有硬度高、使用寿命长、耐磨损、耐腐蚀性能和抗水蚀性能好等优点。

（6）本发明的引出管的s形状，一方面在引出管内保持一定的水柱，维持一定的压力对腔室的汽体进行密封；另一方面，始终保持分离腔室的底部有一定的水位，维持腔室内的压力，与主流的汽体压力保持一定的压力差，有利于腔室的滞留的汽体重新通过进汽孔压入主流蒸汽。附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为目前技术所采用的核电站汽水分离系统图；

图3为目前所采用的波纹板元件示意图；

图4为采用该分离器后的分离系统图；

图5为上分离筒1A与分离筒2之间形成的水膜分流流道局部放大图；

图6为分离腔室内进汽孔局部放大剖面图和侧视图；

图7疏水孔区域局部放大剖面图；

图8为下分离筒1C局部放大俯视图及沿A-A圆周方向叶栅展开图。

图中标号：

1A-上分离筒；1B-中分离筒；1C-下分离筒；2-外圆柱套筒；3A-旋转叶片；3B-叶轮轮毂；4-疏水孔；5A-轴向流动恢复叶片；5B-尾流中心柱；6-驱动电机及调速装置；7-高压缸排汽口内壁面；8-水膜流道；9-水膜沉积沟槽；10-焊接法兰；11-1A与1B滑动连接部位；12-分离腔室；13A-进汽孔；13B-挡水板；14-波纹板片；15-安装在波纹板上的疏水钩。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。如图1所示，一种旋转叶片式可控转速动态汽水分离器，包括分离筒部分，旋转分离部分、液滴收集及排水部分和干蒸汽轴流恢复部分组成，其中：

所述分离筒部分包括内套筒1和外圆柱套筒2，内套筒包括延伸到高压缸排汽口内的上分离筒1A、中分离筒1B、下分离筒1C，在整个内外套筒之间的的环形部分，如图1所示为分离腔室12；所述上分离筒1A的上端延伸到高压缸排汽口，上端形成喇叭管形式，该形式的具体功能是：由于汽轮机动叶旋转的对液滴产生离心作用力，湿蒸汽中的一部分水滴被甩至高压缸的内壁，积聚成水膜，如图5所示的箭头A，水膜从排汽口流出。依靠上分离筒1A延伸的喇叭口部分与高压缸排气口之间形成的沟槽9可以阻挡水水膜进入主汽流（箭头B所示），因为喇叭口形式的设计，即使水膜会在内壁7上振荡甚至是飞溅，都可以有效地阻挡水膜破碎成液滴重新进入主汽流。此外，该设计还能够引导水膜沿着流道8下降，实现对水膜的捕集；上分离筒1A下端与中分离筒1B的上端采用滑动连接，这样可根据沟槽9内水膜积聚的高度上下移动上分离筒1A，当水膜高度升高时相应地提升上分离筒1A的高度，防止水膜过高溢出沟槽进入主流，反之亦然；

所述中分离筒1B的直径比下分离筒1C稍大些，在中分离筒1B的下端和下分离筒1C的上端之间形成一个环状的分离出口14，其作用是：当主蒸汽流B流经叶轮后，湿蒸汽中的液滴依靠叶轮旋转所提供的离心力和主汽流阻力的共同作用下，一部分大直径液滴（约在12μm以上）会被甩到中分离筒1B的内壁面，积聚成水膜后在重力作用下滑落至分离腔室12或是直接经过环状分离出口14离开中分离筒1B（如箭头C所示）；而另一部分蒸汽则直接进入下分离筒1C（箭头D所示）；

所述的下分离筒1C，在圆周壁面接近轴向流动恢复叶片处设置有8个进气小孔13A和挡水板13B，如图所1示，由于箭头C中一部分蒸汽也会随着大直径的液滴一起进入分离腔室12，这部分蒸汽如果不能及时输送到主流蒸汽中而长时间停滞在分离腔室12，蒸汽的动能转变为压力能，导致分离腔室内压力升高，分离腔室12与水膜流道8之间的压力差减少，下降的水膜可能出现速度降低、流动停滞甚至是倒流现象，严重影响水膜的分离。解决携带汽体的疏导问题，本发明采用的方案是：在接近轴向恢复叶片设置进汽小孔13A，在轴向恢复叶片附近，主流蒸汽由三维流动转变为一维直线流动，流速急剧增加，使叶片5A处压力急剧降低，这样在分离腔室12和1C之间产生一定的压力差，停滞在腔室12内的蒸汽可通过进气孔被压至下分离筒1C内，与主流蒸汽汇合；所述的挡水板13B成半个环状结构固定在进汽小孔上面，如图6所示，进入分离腔室12的液相来源于两个部分，一部分是水膜（箭头A所示）另一部分是从中分离筒1B分离出的液滴（箭头C所示）。实际情况下，这些液相部分在腔室的圆周方向，液滴或是液膜并非都是紧贴分离筒2的内壁面流动，很多部分都是分布在腔室空间或者是下分离筒1C的外壁面上。上面所述的携带蒸汽会通过进汽孔进入主流，不可避免地会将一部分液滴再次携带到主流中，为解决这个问题，在进汽孔处设置一个延伸至分离腔室的半圆形挡水板13B，如图6所示，在主汽流转弯进入汽孔的过程时，由于液滴本身流动惯性较蒸汽大，液滴流线不易改变从而在进汽孔的进口出实现了分离。此外，对于沿着下分离筒1C外壁面滑落的水膜，当水膜从上至下流到挡水板位置时，半圆挡水板将液膜分流并沿挡水板圆周滑落至分离腔室，防止水膜流经进汽孔处直接由汽体携带进入主流。

所述旋转分离部分包括旋转叶轮，其中包括叶片3A、叶轮轮毂3B，驱动电机和调速装置6。所设计的叶轮轮毂的轴向截面积约占进口流道面积的3/4左右，由于流道截面积的突然减小，使得湿蒸汽进入分离区前能够充分加速，轴向和切向速度都相应提高，旋转叶轮区域形成一个离心场，湿蒸汽中的液滴将在离心力和气体阻力的共同作用下获得切向速度、径向速度和轴向速度；所述的分离叶片3A为不锈钢叶片，并在该叶片进汽边顶部的背弧处被覆有一段经高能微弧火花沉积工艺沉积的涂层，该涂层为Cr-Ni不锈钢材料，涂层厚度为0.4~0.8mm，涂层长度叶片长度约15~18%。使得该叶片具有硬度高、使用寿命长、耐磨损、耐腐蚀性能和抗水蚀性能好等优点；所述的电机和调速装置，一方面要求在湿度较小运行工况下电机不需要投入使用，仅仅通过湿蒸汽在进口产生的轴向和切向速度冲击叶片旋转，从而实现对湿度较小的蒸汽进行分离；另一方面，要求在湿度较高的运行条件下，调速装置根据湿度大小调节叶轮转速，实现较宽的湿度范围内高效分离；

所述液滴收集部分是由内中分离筒1B、1C和外套筒2组成的分离腔室12和疏水小孔4组成。所述外套筒2的上端与高压缸排汽管7通过法兰10进行焊接，其下端设有疏水小孔4，小孔上面安装疏水引出管，所述引出管的形状略斜向上延伸，呈S形，一方面在引出管内保持一定的水柱，维持一定的压力对腔室的汽体进行密封；另一方面，始终保持分离腔室12的底部有一定的水位，维持腔室内的压力，与主流的汽体压力保持一定的压力差，有利于腔室的滞留的汽体重新通过进汽孔压入主流蒸汽。所述的疏水系统采用疏水逐级自流式，依靠分离腔室与下游蓄水装置之间的压力差将收集到的水分压出。

所述干蒸汽轴流恢复部分，包括轴向流动恢复叶片5A，其截面如图8所示，被分离后的干蒸汽经过轴向恢复叶片5A，由原来的三维旋转运动转变为一维轴向运动，使得流动过程中涡流损失大大降低，从而降低整个分离器的压力损失，对于分离器整个区域压力损失的降低，将会使得高压缸排汽的压力降低，延伸了湿蒸汽在高压缸内的热力膨胀曲线，增加了高压缸出力；所述尾流中心柱5B可以进一步消除尾部漩涡流动，减少涡流损失。

工作过程：

气液混合物中，一部分直径大于50μm水滴，约占进汽总水分含量的20~30%，将会沉积在高压排气缸的内壁面形成水膜，这些水膜沿水膜通道流入分离腔室；另一部分水滴则随主流流入旋转分离区，在该区域依靠轴流叶片产生旋转运动产生的离心场，大尺寸的水滴在离心力的作用下被甩至分离筒的内壁上，实现与主流蒸汽的分离。接着依靠重力作用下落汇集到分离腔室，随着大尺寸的液滴进入分离腔室，另有一部分汽流也会被带入，在分离腔室内设有进汽孔，被带入的汽体可通过进汽孔再次进入主流。分离腔室内的排水采用疏水逐级自流式。达到一定的水位后，足够高的分离腔室压力可以将收集的水分压出腔室，流入下一级蓄水装置。剩余的干蒸汽旋转进入分离筒，在轴向流动恢复叶片中将三维旋转运动恢复成一维轴向运动，汽体在下游均匀分布，减少了压力损失。此外，该分离器还可以根据压力和流量工况变化调整叶轮转速，对于小流量或是干度较小时也能保证高效的分离效果，维持在变宽负荷范围内的高效率分离。湿蒸汽汽轮机高压缸排汽经汽水动态分离后，一方面，高压缸排汽与汽水分离再热器（MSR）连接管道内接近单相流动，降低了流动损失，提高了低压缸的进气压力，进而增加了低压缸的有效焓降，提高了机组的热力循环效率和汽轮机的工作效率。实验证实，由于每一通道的水流阻力很低（在2.5m/s的流速下，对分离器而言压降约为0.4~0.7kPa）；另一方面，水分的减少使得蒸汽对于下游管道和再热器管束的腐蚀/侵蚀作用减弱，减少了维修成本和非计划停运次数，提高了机组工作的安全性和经济性。

Claims (8)

1.一种旋转叶片式可控转速动态汽水分离器，其特征在于包括分离筒部分、旋转分离部分、液滴收集及排水部分和干蒸汽轴流恢复部分：

所述分离筒部分包括内套筒（1）和外圆柱套筒（2），内外套筒之间的形成环形分离腔室（12）；

内套筒（1）包括三个部分，分为上分离筒（1A）、中分离筒（1B）、下分离筒（1C）；上分离筒（1A）上端延伸到高压缸排汽口，上分离筒（1A）的上端形成喇叭管形式，上分离筒（1A）的下端圆柱筒的外径略小于高压缸排汽口的内径，即在高压排汽管内壁面7和上分离筒（1A）的外壁面之间形成一个环形水膜流道（8），上分离筒（1A）下端与中分离筒（1B）的上端采用滑动连接，上分离筒（1A）可以沿轴线方向相对于中分离筒（1B）上下移动；中分离筒（1B）的内径比下分离筒（1C）稍大些，在中分离筒（1B）的下端和下分离筒（1C）的上端之间形成一个环状的排水口；

所述的下分离筒（1C）的圆周壁面上设有进气小孔（13A）；

所述的旋转分离部分安装在中分离筒（1B）内部，包括叶片（3A）、叶轮轮毂（3B），驱动电机及调速装置（6）；

所述的液滴收集及排水部分，包括分离腔室（12）和位于外套筒（2）下部的疏水孔（4）；

所述的干蒸汽轴流恢复部分，包括轴向流动恢复叶片（5A）以及尾流中心柱（5B）。

2.根据权利要求1所述的旋转叶片式可控转速动态汽水分离器，其特征在于：所述外套筒（2）的上端与高压缸排汽管（7）通过法兰（10）进行焊接。

3.根据权利要求1所述的旋转叶片式可控转速动态汽水分离器，其特征在于：所述下分离筒（1C）的圆周壁面上的进气小孔（13A）上还设有挡水板（13B）挡水板（13B）成半个环状结构固定在进汽小孔（13A）上面。

4.根据权利要求1所述的旋转叶片式可控转速动态汽水分离器，其特征在于：所述的叶轮轮毂，轴向截面积约占进口流道面积的3/4。

5.根据权利要求1所述的旋转叶片式可控转速动态汽水分离器，其特征在于：所述的分离叶片（3A）为不锈钢叶片，并在该叶片进汽边顶部的背弧处被覆有一段经高能微弧火花沉积工艺沉积的涂层，该涂层为Cr-Ni不锈钢材料。

6.根据权利要求5所述的旋转叶片式可控转速动态汽水分离器，其特征在于：所述的涂层厚度为0.4~0.8mm，涂层长度占叶片长度约15~18%。

7.根据权利要求1所述的旋转叶片式可控转速动态汽水分离器，其特征在于：位于外套筒（2）下部的疏水孔（4）安装疏水引出管，所述引出管的形状略斜向上延伸，呈S形。

8.根据权利要求1所述的旋转叶片式可控转速动态汽水分离器，其特征在于：所述的下分离筒（1C）的圆周壁面上的进气小孔（13A）为8个。