王慧超

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱150046）

1 存在的問題

在核電汽輪機(jī)中，由于受反應(yīng)堆冷卻劑溫度的限制，蒸汽進(jìn)口參數(shù)低，大部分級(jí)都處在濕蒸汽區(qū)工作，長(zhǎng)期運(yùn)行在濕蒸汽區(qū)不僅會(huì)使汽輪機(jī)的級(jí)效率降低，還會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)末級(jí)葉片的水蝕損壞。對(duì)飽和蒸汽汽輪機(jī)來說，如果不采取除濕措施，蒸汽在末級(jí)出口處的濕度將達(dá)到20%或者更大［1］，嚴(yán)重影響汽輪機(jī)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，因此對(duì)核電汽輪機(jī)的除濕方法進(jìn)行研究具有十分重要的意義。隨著大功率汽輪機(jī)的不斷出現(xiàn)，末級(jí)葉片越來越長(zhǎng)。濕蒸汽中的水滴對(duì)葉片產(chǎn)生的撞擊嚴(yán)重沖蝕葉片，改變其自振頻率和強(qiáng)度特性，使葉片在工作較短的時(shí)間就發(fā)生損壞、斷裂，甚至導(dǎo)致整個(gè)機(jī)組的毀壞?？招撵o葉除濕即將靜葉內(nèi)做成空腔，通過腔室借助抽吸、吹掃或加熱的方法將附著在靜葉表面的水膜或靜葉尾緣的大液滴除掉，以增加蒸汽的干度。在空心靜葉片的內(nèi)弧和背弧側(cè)合適位置上開設(shè)去濕縫隙，利用縫隙內(nèi)外的壓差去除靜葉表面上的流動(dòng)水膜，減少水膜在靜葉出汽邊破裂形成的二次水滴數(shù)量，是防止或減輕動(dòng)葉水蝕最直接且有效的措施［2］。

2 空心導(dǎo)葉除濕結(jié)構(gòu)

2.1 空心導(dǎo)葉成型

空心導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)如圖1所示，目前空心導(dǎo)葉的成型方法多種多樣，現(xiàn)主要介紹幾種比較常見的方法：

1）熔模精密鑄造。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行工藝方案的數(shù)值模擬，保證精鑄出的葉片型面能準(zhǔn)確達(dá)到設(shè)計(jì)要求的尺寸精度和表面粗糙度，減少機(jī)械加工，節(jié)省原材料。熔模精密鑄造可以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，保證結(jié)構(gòu)復(fù)雜件的整體性，減少或避免因機(jī)械加工產(chǎn)生的應(yīng)力集中。

2）鋼板熱壓成型。東方汽輪機(jī)廠采用內(nèi)背弧鋼板熱壓成型，進(jìn)汽邊由軋制型鋼或型材加工，出汽邊采用鋼板人工扭曲成型，最后通過焊接實(shí)現(xiàn)導(dǎo)葉的一體化。

3）精密模鍛。導(dǎo)葉片采用精鍛件制造，由導(dǎo)葉主體和內(nèi)弧封板兩部分焊接組成。導(dǎo)葉空腔的大小在保證去濕割縫完全包容其內(nèi)的同時(shí)，考慮到葉片強(qiáng)度以及葉片根部過于薄弱與隔板內(nèi)環(huán)的焊接變形等多方面的因素，采用不等壁厚結(jié)構(gòu)。由于末級(jí)葉片過長(zhǎng)，內(nèi)弧封板可分為上下兩半，便于制造加工。導(dǎo)葉主體與封板的焊接可采用激光追蹤焊接，提高焊接質(zhì)量。

圖1 空心導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)圖

2.2 去濕割縫

空心導(dǎo)葉腹面和背面上開設(shè)的去濕割縫是導(dǎo)葉去濕的關(guān)鍵，如果設(shè)計(jì)合理，不僅可以減緩或消除動(dòng)葉水蝕，而且還能減少大水滴所造成的摩擦和制動(dòng)損失［3］。對(duì)于汽輪機(jī)空心導(dǎo)葉去濕割縫結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)，前人進(jìn)行過大量的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：通常在葉片表面壓力分布突變位置容易發(fā)生水膜破裂，形成彌散大水滴，在該處開設(shè)除濕割縫能最大程度實(shí)現(xiàn)去濕目的。割縫寬度一般在1.5～2.5 mm之間選取。在工藝加工許可的前提下，小的縫隙角度可使靜葉表面的水膜流動(dòng)不會(huì)發(fā)生突然轉(zhuǎn)向，在縫隙進(jìn)口前端邊緣處不易產(chǎn)生水膜撕裂現(xiàn)象［2］，有利于提高縫隙的去濕效率，減小對(duì)葉柵通道內(nèi)蒸汽流場(chǎng)的影響；另外，將縫隙進(jìn)口前邊緣加工成一個(gè)過渡圓角，選擇合理的抽吸壓差可以將縫隙的去濕效率提高5%以上［2］。

3 結(jié)語

核電站汽輪機(jī)分為過熱蒸汽汽輪機(jī)和飽和蒸汽汽輪機(jī)兩大類，飽和蒸汽汽輪機(jī)又稱濕蒸汽汽輪機(jī)，目前約占核電站總裝機(jī)容量的89%［4］?？招膶?dǎo)葉除濕結(jié)構(gòu)不僅可以將通流部分彌散的大水滴借助導(dǎo)葉表面的去濕割縫通過導(dǎo)葉中心的空腔吸入隔板外環(huán)，再導(dǎo)入排汽蝸殼排出，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的內(nèi)部除濕，同時(shí)還能節(jié)省材料，降低成本，減輕隔板的重量，提高整個(gè)機(jī)組的科技含量和競(jìng)爭(zhēng)能力。

［1］ 柯夏卡Ю Ф．核電站汽輪機(jī)裝置［M］.王乃井，任飛，等譯.哈爾濱：哈爾濱汽輪機(jī)廠，1991.

［2］ 王新軍，高鐵瑜，徐廷相.汽輪機(jī)空心靜葉去濕縫隙結(jié)構(gòu)的研究［J］.熱能動(dòng)力工程，2005，20（1）：14-17.

［3］ 王洪鵬，韓麗麗，何成君.核電汽輪機(jī)靜葉去濕槽結(jié)構(gòu)研究［J］.汽輪機(jī)技術(shù)，2006，48（5）：361－363.

［4］ 黃樹紅.汽輪機(jī)原理［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2008.