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汽轮机中压转子冷却技术详解

发布时间:2024-07-29 浏览量:181

  汽轮机蒸汽参数特别是蒸汽温度的提高,无疑对高温部件特别是中压转子等旋转高温部件的材料性能提出了更高的要求。由于中压转子进汽部分长期处在高温下运行随着运行时间的增加及残余应力的释放,其材料性能会发生很大变化而产生缓慢的塑性变形即蠕变,特别是在局部超温的情况下长期运行时,更会大大加快这种蠕变的速度。同时,在机组的启动、停机和变负荷过程中,中压转子还承受着相当大的交变热应力,这会显著影响中压转子的使用寿命。

外部蒸汽冷却技术采用温度较低的外界蒸汽,通过冷却蒸汽管道进入中压缸并连接到中压进汽导流环与转子形成的腔室中,从而冷却中压转子的高温区域,降低其工作温度,如果外部汽源选择从高压缸第1级静叶后汽封漏出的蒸汽。

这股漏汽是由于动静间隙的客观存在以及汽轮机结构设计时形成的,与是否设置冷却结构无关如果不用这股漏汽去冷却中压转子,则其将漏到高排,与高排蒸汽混合后去再热器,所不同的只是单位工质的循环功略微增加。可见,采用这种汽源的外部蒸汽冷却设计在蒸汽系统中并未新增漏汽,而是利用己有的汽封漏汽,因此能降低对经济性的影响。

中压转子冷却设计的一个重要思想是防止在高温区域形成死腔,使得摩擦产生的热量不能被有效疏导而使转子温度升高,因此冷却设计的思路是使该区域的蒸汽流动起来并将摩擦生热及时带走,即可达到冷却的效果。冷却抽汽技术通过将该处与中压缸某个压力相对较低的区域联通,利用自然压差驱动蒸汽流动,从而将热量带走,达到冷却效果,但由于冷却的蒸汽温度较高,所需的冷却蒸汽量较大,同时由于存在较大的做工损失,因此对机组的经济性有明显影响。

按照冷却抽汽思路,在中压进汽导流环上不同位置处开有4个切向进汽孔孔前与再热蒸汽孔后与中压第1级静叶后连通,形成大约1MPa的压差。利用涡流原理,蒸汽在压差作用下通过切向孔向里流动时,在转子旋转的带动下形成高速切向流动。在此过程中,蒸汽的热能转化成动能起到冷却中压转子的作用,蒸汽做功损失较小结构简单。


虽然上述中压转子的冷却技术都能达到冷却中压转子,降低中压转子工作温度,证中压转子工作寿命的目的,但是由于不同冷却技术的工作热力过程不同,对机组经济性的影响也不同。显然,在不考虑运行维护不当的情况下,采用外部蒸汽冷却设计的经济性好,切向涡流冷却的经济性次之,冷却抽汽技术的经济性差。

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