冲动式与反动式汽轮机简介_7ec24520_88b1_4fbc_8307_958

133 冲动式与反动式汽轮机简介 一 冲动式与反动式定义 衡量蒸汽在动叶栅内膨胀程度的参数叫做反动度 其定义是 在动叶栅中蒸汽膨胀的程度占级中总的应该膨胀程度的比例数 或是在动叶栅中理想焓降与级的总 焓降之比 纯冲动级的反动度为0 反动级的为0 5 带反动度的冲动式级小于0 5 通常为0 05 0 2 二 叶片原理和结构上的主要区别 冲动式 蒸汽只在汽轮机的静叶栅内降压膨胀加速 在动叶栅内不降压不膨胀 动叶只是把蒸汽动 能转换为机械功 同时改变汽流方向 其特点 动叶片出 入口侧的横截面相对比较匀称 汽流通道从 入口到出口其面积 a am a2 基本不变 见下图 反动式 蒸汽在汽轮机静叶栅内被降压 膨胀和加速 在动叶栅内也被进一步降压 膨胀和加速 动叶不但将蒸汽的动能 同时也将蒸汽的部分内能转换成机械功 其特点 动叶片出 入口侧的横截面不对称 叶型入口较肥大 而出口侧较薄 汽流通道从入口到 出口呈渐缩状 反动式汽轮机汽流在叶片中不但变向 而且加速 见下图 134 整体而言 反动式相对于冲动式效率更高 作功能力更强 三 国内反动式汽轮机相对于冲动式的优势和特点 反动式汽轮机 以下简称反动式 主要代表 杭汽利用引进德国西门子技术进行设计 制造验收 具有世界先进水平 冲动式汽轮机 以下简称冲动式 主要代表 南汽 青汽 武汽等 均为自行开 发技术 两者在技术含量 设计 制造 验收 包括材料体系 标准体系 强度分析计算 热力计算选 型等多方面均有较大的差距 杭汽产品整体技术水平远远领先 下面具体分析一下两种技术的差别 1 整体技术的比较 杭汽1979年引进西门子三系列整体技术 包括设计 制造 验收 包括材料体系 标准体系 并 两次签订三十年同步发展协议 跟踪西门子技术到2007年 目前已生产3000台以上 已消化和吸收西门 子技术 目前的技术水平接近或基本达到世界先进水平 可适用于任何需要汽轮机拖动的领域 故在西 门子 GE 三菱 曼透平等国际最高水平汽轮机厂商参与竞争的中国大陆高端拖动市场 杭汽占有率达 80 以上 这充分说明了杭汽的技术水平和竞争力 其余厂家技术均为同源 为在上世纪五六十年原苏联援助中国工业建设时的技术基础上自行发展 的 汽轮机最核心部件 其转子 尤其是叶片 并未有实质的创新 产品用于运行要求不太高的低端领 域 主要用来驱动发电机 整体技术水平成熟 但相对落后 2 经济性比较 根据汽轮机原理计算及多年运行经验和多个使用厂家比较 反动式背压类汽轮机额定工况下汽耗比 冲动式低8 12 变参数 变负荷运行时优势更大 最高可达20 左右 由于汽耗优势带来的同等条件 之下多发电量 按每度电0 4 0 6 元考虑 每年多收的电费 杭汽比其余厂家价格高出的价格部分 大 概需两年左右就能收回 江浙等煤价较高地区 一年内部分机型就能收回多余投资 具体可比较其余厂 家和杭汽提供的汽耗 并实地考察类似机型运行情况 冷凝类汽轮机由于排汽压力较高 汽耗优势较小 3 根据用户工艺和参数选型比较 冲动式一般为固定参数选型 即产品具有系列性 并不能根据用户的具体工艺要求进行量体裁衣的 设计制造 用户只能根据工艺要求 就近选择机型或采用个别部件的更换 进行名义上的量体裁衣的设 计制造 其设计工况一般容易偏离实际运行工况 而反动式可以根据不同的非标参数要求和用户不同的 工艺要求 进行计算机优化设计 通过标准部套和标准积木块区段合理搭配设计制造 其设计工况完全 按用户要求 是真正意义上的量体裁衣 可达到最佳的效率 4 结构比较 反动式叶片比较窄 级间距小 级数多 焓降分配更均匀 热能的转换更加充分 热利用率高 4 1 叶片 冲动式的叶片为冲动式 无整体围带 需调频 需考虑临界转速限制 而反动式叶片为反动式 叶 片与围带为整体结构 为不调频叶片 无需考虑临界转速的限制 4 2转子 冲动式转子通常为细直轴 转子为轮盘结构 刚性差 动力学性能差 适应变工况能力差 反动式 采用整锻转鼓型转子 不调频叶片 转子刚性好 在宽广的变速范围内均能保证良好的振动特性 135 冲动式转子级数较少 通常反动式是冲动式技术的2 3倍 甚至更多 4 3导叶持环 隔板 冲动式采用隔板来放置静叶 动静间隙需逐级调整 反动式静叶安装采用持环结构 动静间隙间隙 靠加工来保证 无需逐级调整 数控加工程度较高 许多部套的安装能靠加工精度来保证 5 加工能力比较 杭汽从75年开始 陆续花巨资购置各类进口数控加工设备 检验 检测 试验设备 详见加工设备 清单 设备加工精度高 加工能力强 其铸件毛坯均采用先进的树脂砂造型技术 使铸件的内在质量 和表面光洁度都大大提高 6 试验手段比较 6 1 杭汽应用先进的动平衡技术和设备进行汽轮机转子高速动平衡和超速试验 使转子动平衡精度 达到国际标准要求 为机组的安全可靠运行提供保障 共有两套进口的高速动平衡机 8吨和32吨 供 使用 其余大部分汽轮机厂家没有高速动平衡设备 只做数百转的低转速动平衡 6 2 杭汽每台汽轮机在制造厂内总装完成后进行空负荷机械运转试验 空负荷试车前 将提供用户 的油管路预制 酸洗 完成汽轮机油循环 试车过程中需要将汽轮机冲转到额定转速 并在此转速下进 行轴振 瓦温监测 速关阀试验活塞在最大连续转速进行动作试验 并进行3次飞錘跳车试验 遥控电 磁阀停机试验 手动停机装置停机试验 切断油压测定 紧急停机试验 盘车装置试验 完成所有 试验后在额定转速下运行2小时 试车正常后第二天开缸复检 严格的高速动平衡和规范的空载试 车 作为质量控制关键一环 可有效保证产品质量 节约用户现场的安装调试时间和成本 而其余厂家 很少做空负荷试车 即使做 实验内容也较少 具体可向各厂家详细了解 7 运行安全可靠性比较 以上介绍到的杭汽产品各种优势决定了反动式运行的安全可靠性大大优于冲动式产品 其故障率极 低 大修周期短 操作 维护和检修简单方便 并节约维护成本 8 标准比较 反动式汽轮机本体可用多种国际通用标准 API612 美国石油协会石油 化工和燃气工业装置特种 用途汽轮机