某800MW改造机组气动优化

第56卷第4期2014年8月汽轮机技术TURBINETECHN0LOGYV0L_56NO4AUG2014某800MW改造机组气动优化刘云锋，王健，管继伟，张启林哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046摘要针对某800MW改造机组，研究了机组低压末级和调节级叶型设计。针对机组特点，低压末级动叶优选1029MM叶片，优化静叶和子午形状，以提高根部反动度和级效率。同时，考虑工艺、固体颗粒侵蚀、变工况等，全新设计了调节级静叶。三维数值模拟结果表明，低压末级优化后，机组效率提高了01，热耗降低约7KJKWH。关键词汽轮机改造I叶型设计；数值模拟分类号TK2633文献标识码A文章编号10015884201404026302AERODYNAMICOPTIMIZATIONOFSOME800MWSTEAMTURBINELIUYUNFENG，WANGJIAN，GUANJIWEI，ZHANGQILINHARBINTURBINECOMPANYLIMITED，HARBIN150046，CHINAABSTRACTINTHISPAPER，AIRFOILDESIGNOFGOVERNINGSTAGESANDLASTSTAGESOFLPCASINGSISINVESTIGATEDFORSOME800MWSTEAMTURBINEINORDERTOIMPROVESTAGEEFFICIENCYANDTHEREACTIONDEGREEOFTHEBLADEROOT，THECLASSIC1029MMMOVINGBLADEOFHARBINTURBINECOMPANYISSELECTEDANDTHECORRESPONDINGSTATORBLADESANDTHEFLOWOFMERIDIONALPLANEAREOPTIMIZEDMEANWHILE，THESTATORBLADEOFGOVERNINGSTAGESISCOMPLETELYDESIGNED，CONSIDERINGSUCHFACTORSASTECHNOLOGY，SOLIDPARTICLEEROSIONANDVARIABLEWOKINGCONDITIONNUMERICALSIMULATIONRESULTSSHOWTHAT，THEEFFICIENCYOFTHEWHOLESTEAMTURBINEIMPROVESBY01ANDHEATCONSUMPTIONDECREASESBYABOUT7KVKWHKEYWORDSSTEAMTURBINERETROFITTING；AIRFOILDESIGN；NUMERICALSIMULATION0前言某电厂两台800MW机组系前苏联K80O一2405型产品。该型汽轮机为超临界，单轴五缸1个高压缸，1个中压缸，3个低压缸，具有一次中间再热，8段非调节抽汽，冲动凝汽式汽轮机，凝汽器为双背压，纵向布置，低压末级叶片长度960MM。与当代同参数先进超临界机组的设计水平相比高出200KJKWH以上。要求机组低压外缸不换，通过通流改造，降低机组热耗，提高出力50MW，同时实现供热抽汽改造。1末级叶片设计末级长叶片是制约汽轮机机组单机功率、安全性和经济性的关键因素之一。从单机功率容量和汽轮机效率角度来看，汽轮机末级叶片是关键部件之一，因为末级输出功率超过机组输出功率10以上，并且末级叶片的排汽环形面积决定了最大的蒸汽流量。排汽面积还决定了对整机效率有相当大影响的排汽损失。从安全性看，末级叶片强度最大，频率低，共振发生后动应力大，受背压和容积流量变化影响最大，尤其对于该项目中中压排汽供热机组。由于中压排汽一部分用来供热，导致进入低压缸流量减小，叶片动应力增太。丛经进眭角度置，级吐片出力大，尤其对于该项目，由收稿日期20130917于该项目采用3个低压缸，末级出力占机组出力13以上，高于一般机组。所以末级叶片效率对机组经济性影响更大。因此，为了保证安全性，同时提高机组经济性，对于末级叶片，在成熟机组中选择，对静叶进行优化。11末级叶片选择末级叶片选择主要结合排汽压力和余速损失选择合适的排汽面积，从而确定末级叶片的高度。经一维计算，若采用原机组叶片长度960MM，在设计工况4KPA排汽压力下，余速损失为41KJKG，余速损失很大，严重影响机组低压缸效率。为了充分保证机组经济性和安全性，在具有成熟运行业绩的末级长叶片中选择，见表1。根据末级等熵焓降160KJKG，以1029MM叶片为基础，如果采用1000MM和900MLTL叶片，考虑余速后，效率要提高15和44，三者的效果才相当，所以选择1029MM叶片。1029MM叶片是600MW等级机组末级叶片，已有超过4O个项目70多台机组运行业绩，安全性和经济性良好。12根部反动度优化考虑到供热抽汽位于中压排汽连通管上，对于末级叶片，要求设计工况下根部反动度比较高，以避免抽汽时根部出现负反动度，影响机组的安全性和经济性。所以除了优化静叶叶型，更重要的是采用了根部子午扩张如图1所示，在流道内造成流线反曲率，从而提