CN112983562A - 一种汽轮机低压空心导叶除湿槽的结构布置及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽轮机低压空心导叶除湿槽的结构布置及工作方法，本发明的空心导叶除湿槽与空心导叶压力面呈不同夹角，空心导叶除湿槽宽尽可能靠近空心导叶出汽边，排布方向与空心导叶出汽边呈一定夹角，且可以依据导叶高低及应用级别进行优化选择，便于导叶表面的水膜和在湿蒸汽流动过程中湿蒸汽中的微小液滴进入除湿槽减速并汇集，减少对湿蒸汽做功汽流的影响，除湿效果得到大幅提高。
Description
技术领域
本发明属于汽轮机发电领域，具体涉及一种汽轮机低压空心导叶除湿槽的结构布置及工作方法。
背景技术
目前全球火电机组占比高，电网调峰能力不足，特别是近几年来全球风电、光电的快速增加，电网缺乏调峰电源的问题尤其突显，势必造成大量弃风、弃光的现象出现及可再生能源的巨大损失。要消纳更多的新能源，电网就需要具备更高的灵活性，也要求更多的火电机组具有更大的深度调峰能力。
火电机组深度调峰运行过程中，汽轮机处于较低负荷出力状态，低压缸末几级叶片容积流量较小，蒸汽湿度显著增加，低压缸叶片构成的级内流动状态会发生较大变化，在叶片压力面和吸力面上相继形成流动分离，在叶根处出现脱流且脱流区域逐渐增大，并形成回流涡区，叶片出汽边位置附近出现的鼓风、回流等复杂流动现象，不仅影响汽轮机叶片效率，还将使叶片顶部及吸力面出汽边等区域的水蚀情况加剧；抽凝机组、地热电站及核电站等汽轮机低压缸叶片所面临的湿蒸汽水蚀问题更加突出，这些微小水滴的持续作用会使低压末几级动叶片长期受高速水滴的冲击和侵蚀，造成叶片逐渐水蚀及局部损伤，水蚀部位逐渐萌生裂纹甚至断裂，严重影响并威胁发电机组长期安全运行以及电网稳定。
为了减缓并逐渐消除机组汽轮机低压缸动叶片出现的上述水蚀损伤问题，机组设计人员利用各种技术手段和方法对湿蒸汽进行除湿处理。各种技术方法可以使一部分相对较大的微小水滴与湿蒸汽主流分离，从而减少湿蒸汽中微小水滴的数量，降低了湿蒸汽的湿度，从而使得叶片减弱水蚀的影响，可以延长叶片使用的寿命，确保叶片使用期内的运行安全。在现有的汽轮机低压缸湿蒸汽除湿技术中，按照除湿位置及除湿方式的不同，有空心导叶抽吸、吹扫及加热除湿法、动叶片表面槽道除湿法、加长动静叶间隙法及隔板装置除湿法等。但是使用了这些除湿技术后的汽轮机低压叶片仍旧存在较严重水蚀情况发生，为机组汽轮机深度调峰及安全运行埋下了巨大的隐患，也为电网稳定带来不确定性。
发明内容
本发明的目的在于借助和兼顾了原有各种除湿方法，提供一种汽轮机低压空心导叶除湿槽的结构布置及工作方法，对除湿槽结构和布置进行了优化设计，除湿槽结构合理，更加高效。
为了达到上述目的，一种汽轮机低压空心导叶除湿槽的结构布置，包括设置在汽轮机低压空心导叶的空心导叶压力面上的空心导叶除湿槽，空心导叶除湿槽与空心导叶压力面的出汽边具有间隙，空心导叶除湿槽与空心导叶压力面的出汽边间具有夹角，空心导叶除湿槽与低压内缸壁间具有间隙。
空心导叶除湿槽均有若干段，相邻段的空心导叶除湿槽交错叠加。
空心导叶除湿槽为线性槽。
空心导叶除湿槽底部与低压导叶的中空结构相通，低压导叶的中空结构与凝汽器相连通。
并通过低压内缸壁上开设有低压缸夹层，低压缸夹层低压导叶的中空结构连通。
低压空心导叶的空心导叶压力面上开设有线性通孔。
一种汽轮机低压空心导叶除湿槽的结构的工作方法，包括以下步骤：
湿蒸汽流过汽轮机低压缸空心导叶时，在低压缸空心导叶表面上形成水膜，在离心应力作用下湿蒸汽中部分水滴沿着汽轮机低压内缸壁流动；
在空心导叶压力面表面上形成的水膜沿空心导叶压力面表面向低压内缸壁方向移动，经过低压内缸壁及空心导叶压力面出汽边的空心导叶除湿槽时，由于压力差会使水膜不断抽吸进入空心导叶除湿槽；
湿蒸汽流过空心导叶除湿槽时，水滴在抽吸作用下进入空心导叶除湿槽。
进入空心导叶除湿槽的水膜及大水滴会通过空心导叶除湿槽底部与低压导叶中空部分相通的中空结构，通过中空结构汇集到低压空心导叶相连接的空腔部分下部，并通过低压内缸壁直接排放低压缸夹层。
汽轮机低压上半缸的水膜及水滴通过中空导叶的中空结构，汇集到空心导叶连接空腔部分，穿过下半缸空心导叶的中空结构及导叶相连接空腔部分，经低压内缸壁直接排放低压缸夹层，并随低压缸夹层中的湿蒸汽流向凝汽器。
与现有技术相比，本发明的空心导叶除湿槽与空心导叶压力面呈不同夹角，空心导叶除湿槽宽尽可能靠近空心导叶出汽边，排布方向与空心导叶出汽边呈一定夹角，且可以依据导叶高低及应用级别进行优化选择，便于导叶表面的水膜和在湿蒸汽流动过程中湿蒸汽中的微小液滴进入除湿槽减速并汇集，减少对湿蒸汽做功汽流的影响，除湿效果得到大幅提高。
进一步的，本发明的空心导叶除湿槽宽度和段数与所选择导叶级别不同而不同。
本发明的方法是在水膜和湿蒸汽流经过低压内缸壁及空心导叶压力面出汽边的空心导叶除湿槽时，由于压力差会使水膜不断抽吸进入空心导叶除湿槽，本发明的空心导叶除湿槽应用更为便捷、结构相对简单、除湿效果更好，可以根据不同级别而设计加工多个除湿槽，利用适当的压差对导叶表面的水膜及靠近导叶表面的水滴进行抽吸，较好地减少湿蒸汽中的微水滴和空心导叶出汽边由水膜被气流撕裂而形成的大水滴数量，降低了湿蒸汽的湿度，除湿效果较为理想，可以较好地提高机组效率，大幅降低和缓解汽轮机低压末几级叶片水蚀程度，延长汽轮机低压叶片的使用寿命，保证了汽轮机机组安全。
附图说明
图1为本发明的位置示意图；
图2为本发明中空心导叶除湿槽的内部结构图；
其中，1、低压空心导叶；2、空心导叶压力面；3、空心导叶除湿槽；4、低压内缸壁；5、低压导叶的中空结构；6、低压内缸夹层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1和图2，一种汽轮机低压空心导叶除湿槽的结构布置，包括设置在汽轮机低压空心导叶1的空心导叶压力面2上的空心导叶除湿槽3，空心导叶除湿槽3与空心导叶压力面2的出汽边具有间隙，空心导叶除湿槽3与空心导叶压力面2的出汽边间具有夹角，空心导叶除湿槽3与低压内缸壁4间具有间隙。空心导叶除湿槽3均有若干段，相邻段的空心导叶除湿槽3交错叠加。空心导叶除湿槽3为线性槽。空心导叶除湿槽5底部与低压导叶的中空结构5相通，低压导叶的中空结构5与凝汽器相连通。通过低压内缸壁4上开设有低压缸夹层6，低压缸夹层6低压导叶的中空结构5连通。低压空心导叶1的空心导叶压力面2上开设有线性通孔。
一种汽轮机低压空心导叶除湿槽的结构布置的工作方法，包括以下步骤：
湿蒸汽流过汽轮机低压缸空心导叶1时，在低压缸空心导叶1表面上形成水膜，在离心应力作用下湿蒸汽中部分水滴沿着汽轮机低压内缸壁4流动；
在空心导叶压力面2表面上形成的水膜沿空心导叶压力面2表面向低压内缸壁4方向移动，经过低压内缸壁4及空心导叶压力面2出汽边的空心导叶除湿槽3时，由于压力差会使水膜不断抽吸进入空心导叶除湿槽3；
湿蒸汽流过空心导叶除湿槽3时，水滴在抽吸作用下进入空心导叶除湿槽3。
进入空心导叶除湿槽3的水膜及大水滴会通过空心导叶除湿槽3底部与低压导叶中空部分相通的中空结构，通过中空结构汇集到低压空心导叶1相连接的空腔部分下部，并通过低压内缸壁4直接排放低压缸夹层6。
汽轮机低压上半缸的水膜及水滴通过中空导叶的中空结构，汇集到空心导叶连接空腔部分，穿过下半缸空心导叶的中空结构及导叶相连接空腔部分，经低压内缸壁4直接排放低压缸夹层6，并随低压缸夹层中的湿蒸汽流向凝汽器。
本发明通过空心导叶除湿槽应用更为便捷、结构相对简单、除湿效果更好，可以根据不同级别而设计加工多个除湿槽，较好地减少湿蒸汽中的微水滴和导叶出汽边由水膜被气流撕裂而形成的大水滴数量，进一步降低了湿蒸汽的湿度，除湿效果较为理想，可以较好地提高机组效率，大幅降低和缓解汽轮机低压末几级叶片水蚀程度，延长汽轮机低压叶片的使用寿命，保证了汽轮机机组安全。在低压缸末二级可以设计加工导叶除湿槽，除湿效果较理想，可以很好地提高机组效率，大幅降低汽轮机低压末几级叶片水蚀程度，有力保证汽轮机低压缸的末几级叶片安全和长期运行。
Claims (9)
1.一种汽轮机低压空心导叶除湿槽的结构布置，其特征在于，包括设置在汽轮机低压空心导叶(1)的空心导叶压力面(2)上的空心导叶除湿槽(3)，空心导叶除湿槽(3)与空心导叶压力面(2)的出汽边具有间隙，空心导叶除湿槽(3)与空心导叶压力面(2)的出汽边间具有夹角，空心导叶除湿槽(3)与低压内缸壁(4)间具有间隙。
2.根据权利要求1所述的一种汽轮机低压空心导叶除湿槽的结构布置，其特征在于，空心导叶除湿槽(3)均有若干段，相邻段的空心导叶除湿槽(3)交错叠加。
3.根据权利要求1所述的一种汽轮机低压空心导叶除湿槽的结构布置，其特征在于，空心导叶除湿槽(3)为线性槽。
4.根据权利要求1所述的一种汽轮机低压空心导叶除湿槽的结构布置，其特征在于，空心导叶除湿槽(5)底部与低压导叶的中空结构(5)相通，低压导叶的中空结构(5)与凝汽器相连通。
5.根据权利要求4所述的一种汽轮机低压空心导叶除湿槽的结构布置，其特征在于，并通过低压内缸壁(4)上开设有低压缸夹层(6)，低压缸夹层(6)低压导叶的中空结构(5)连通。
6.根据权利要求1所述的一种汽轮机低压空心导叶除湿槽的结构布置，其特征在于，低压空心导叶(1)的空心导叶压力面(2)上开设有线性通孔。
7.权利要求1所述的一种汽轮机低压空心导叶除湿槽的结构布置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
湿蒸汽流过汽轮机低压缸空心导叶(1)时，在低压缸空心导叶(1)表面上形成水膜，在离心应力作用下湿蒸汽中部分水滴沿着汽轮机低压内缸壁(4)流动；
在空心导叶压力面(2)表面上形成的水膜沿空心导叶压力面(2)表面向低压内缸壁(4)方向移动，经过低压内缸壁(4)及空心导叶压力面(2)出汽边的空心导叶除湿槽(3)时，由于压力差会使水膜不断抽吸进入空心导叶除湿槽(3)；
湿蒸汽流过空心导叶除湿槽(3)时，水滴在抽吸作用下进入空心导叶除湿槽(3)。
8.根据权利要求7所述的一种汽轮机低压空心导叶除湿槽的结构布置的工作方法，其特征在于，进入空心导叶除湿槽(3)的水膜及大水滴会通过空心导叶除湿槽(3)底部与低压导叶中空部分相通的中空结构，通过中空结构汇集到低压空心导叶(1)相连接的空腔部分下部，并通过低压内缸壁(4)直接排放低压缸夹层(6)。
9.根据权利要求7所述的一种汽轮机低压空心导叶除湿槽的结构布置的工作方法，其特征在于，汽轮机低压上半缸的水膜及水滴通过中空导叶的中空结构，汇集到空心导叶连接空腔部分，穿过下半缸空心导叶的中空结构及导叶相连接空腔部分，经低压内缸壁(4)直接排放低压缸夹层(6)，并随低压缸夹层中的湿蒸汽流向凝汽器。
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| CN110030039A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-07-19 | 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 | 一种汽轮机用除湿级空心隔板 |
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