超超临界机组汽轮机末级叶片安全运行分析
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超超I晦界机组汽轮机末级叶片安全运行分析
韩耀龙
(广东大唐国际潮州发电有限责任公司，t广东潮州515723)
睛要】汽轮发电枳翻运行事故中，因末级叶片损坏而造成事故所占比例很大，介绍1000M w超超临界欠力发电机细所采用的48英寸末级叶片．弘运行方面分析影响未级叶片安全运行的因素，制定了相应的措施。
陕键词]超超临界；48英寸；末级叶片；安全；运行
1设计规范
广东大唐国际潮州发电有限责任公司一期扩建工程2×1000M W 机组(以下简秭胡．组)是由哈尔滨汽轮机有限责任公司与日本东芝株式会社联合设计制造的。根据我国规定的汽轮机型号标准为：C L N l000一25舶OO／600；其东芝型号为T C4F一48”，其中T指单轴
(Tandem)，C指凝汽式(C ondens i ng)，4F指四个排汽口(F our-FI ow)，48”指末级叶片高度为48英寸，即1219．2m m。它是凝汽式，超超临界，一次中间再热，单轴，四缸四排汽，双背压、凝汽式、八级非调整回热抽汽式汽轮机，最大连续出力为1037411M W，额定出力1000M W，额定转速为3000转／分。机组设计寿命不少于30年，但基于一个合理的寿命损耗系数。机组采用定压一滑压一定压运行方式。
2机组48英寸末级叶片
柳鲳末级叶片采用由G E公司动力系统与东芝公司共同开发设计的48英寸钢制叶片。材料采用15C r钢，叶离1219-2m m，根径18796m m，环形面积”B7m2，叶顶圆周速度878m／S，叶根形式为圆弧枞树形，采用阻尼凸台／套筒十自带围带整圈连接的连接方式。就环形面积来说，48英寸叶片是世界上最长的3000r pm钢制末级叶片。汽轮机叶片的形状和长度决定着有多少蒸汽可以做功，末级叶片越长，做功能力越大，同样汽轮机出力，所需低压缸数目就少。
机组48英寸末级叶片强度设计的突出特点是：采用圆弧枞树型叶根，作为减振件的拉筋凸台及套筒，以及整体围带作为整体设计。圆弧枞树型叶根的紧凑性减小了转子应力。整体围带和凸台套筒提高了整圈叶片的频率(与自由叶片相比)：从而提高了叶片网4{生。另外，此种结构通过相邻叶片相接触部位的材料机械阻尼作用进一步起到了减振效果。48英寸末级叶片的强度进行了详细的计算，并且在全比例的转子上进行了充分的末三级试验验证，计算和试验结果表明叶片在工作区域内安全可靠。末三级设计体现了先进的空气动力学特征．包括子午面流谱，轴向和切向复合倾斜的末级静叶，与其相匹配的次末级出口型线等。环形面积增加到”B7m20采用了在子午面流道轮壳处设计成一个负斜率流道，并结合末级静叶倾斜减小了在静叶出口处的径向压力梯度。提高了根部反动度，刚氏了轮毂比，而且减少了叶顶外壁的扩张角。为了进一步减少末级静叶出口处的径向压力梯度，末级静叶上使用了切向复合倾斜的静叶，这种切向倾斜度对汽流产生了一个向心力的效应，强制更多的流量进^轮毂区，提高了这个区域的压力。除了在切向复合倾斜以外，末级静叶在轴向也有复刽顷斜，轴向倾斜的主要目的是增大静叶与动叶片顶部的距离，同时仍保持沿叶高其余部分较小的轴向间距。在顶部，所以要求较大的轴向间距是为了使离开静叶的水珠有足够的时间在进入末级动叶之前加速。水珠速度和蒸汽流速有较好的匹配，可减轻浸蚀，有助于提高叶片的长期可靠性o48英寸末级叶片的应用，将明显提高汽轮机的性能和可靠性。设计时利用了最新的分析工具和设计方法，可最大程度的提高汽轮柳效率，并使其可靠性保持现有的高标准。现代试验技术来验证，保证末级叶片良好的气动性能和较高的安全性。
3影响胡组汽轮耄『I末级叶片安全运行的主要因素
3．1频率
柳组所在电力系统频率发生变化，将影响动叶片激振力的频率。低频率下运行，容易引起动叶片的共振，使末级叶片损坏。
32蒸汽参数
钔组正常运行中，主蒸汽压力或再热蒸汽压力增加，若调节汽阀开度不变汽轮机进汽薰随之增加，使动叶片承压增大，轴向推力增加，推力轴承负荷增加。在额定蒸汽流量时，汽轮机各级动叶片都要过负荷，末级叶片过负荷最严重。主蒸汽温度和凝汽器真空不变，主蒸汽压力升高时，机组末几级的湿度增大，将会加重末几级长叶片的水冲刷，从而刚氏长叶片工作的经；齐1型和安全性。
主蒸汽压力隔氏，若机组仍要维持额定负荷不变，就要开大调速汽阀，增加主蒸汽流量，由于增加主蒸汽流量要导致非调节级，特别是末级叶片过负荷，严重时会使叶片变形损坏。当蒸汽压力刚氐过多时，如果调速汽门全开时不能维持额定出力，只能刚氏负荷运行，会导致低压通流部分尤其是末级叶片中的流动发生较大变化。当负荷吲氏时，容积流量减!!一基度比增加，当负荷降低到一定程度时，中片根部顶部出现扩压区导致产生呙流，流线急剧弯曲。由于末级叶片的根部，顶部脱流易形成漩涡区，产生部分回流蒸汽，有可能将喷出来的水卷入，不仅对叶片有；中蚀作用，而且还形成了稳定的扰动源，叶片顶部出现较大负冲角，并出现脱流，因而容易引起颤振，叶片发生颤振后，导致叶片内部动应力显著增大，从而易引起叶片裂纹。这是导致末级叶片损坏的重要原因。
蒸汽温度浏氏时，末级叶片湿度过大受到冲蚀，引起叶片损坏，并且当蒸汽温度咧氏而出力不刚氏时，流量势必增加，进而引起末级叶片过载发生损坏。
33真空
当机组末级叶片达到膨胀极限时，如果再继续提高真空，则由于提高而得到得焓降不能变成有用功，只能在汽轮机末级叶片后面去膨胀，增加涡流损失。
当凝汽器真空下降时，要维持机组负荷不变，需增加主蒸汽流量，这时末级叶片可能超负荷。机组的轴向推力将增大，推力瓦块温度升高，严重时可能烧坏推力瓦块。当凝汽器真空下降使汽轮机排汽温度升高较多时，将使排汽缸及低压轴承等部件受热膨胀，机组变形不均匀。这将引起初名目中，潲移，可能引起振动。
34变化速率
启、停胡及增减负荷时操作不当，如果变化速率过快，可使汽轮机胀差超限，发生动静摩擦，从而损坏叶片。
4保证机组汽轮机末级叶片安全运行的措施
1)为确保机组运行安全，防止动叶片发生共振，制造厂按一定的频率变化范围对动叶片进行调频，在运行中机组在整个寿命期间内能在周波4&5～515H z的范围内持续稳定运行。本机组允许的频率变化范围见下表。
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