一種新型600mw級(jí)汽輪機(jī)噴嘴組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型直接應(yīng)用于某型號(hào)600MW級(jí)汽輪機(jī)的提高調(diào)節(jié)級(jí)效率和高壓缸效率、降低機(jī)組煤耗、改善機(jī)組在部分負(fù)荷工況下經(jīng)濟(jì)性的節(jié)能改造項(xiàng)目上。
【背景技術(shù)】
[0002]某型號(hào)600MW級(jí)汽輪機(jī)在全國(guó)已投運(yùn)50余臺(tái)，該汽輪機(jī)的通流部分由調(diào)節(jié)級(jí)和其后的壓力級(jí)組成。調(diào)節(jié)級(jí)是蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功的第一級(jí)，其所發(fā)功率占機(jī)組的功率份額大，且隨著機(jī)組負(fù)荷的降低其功率份額增加，對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響增大。根據(jù)計(jì)算，該汽輪機(jī)額定工況下調(diào)節(jié)級(jí)所發(fā)功率占高壓缸功率份額的17%，調(diào)節(jié)級(jí)效率降低10%將導(dǎo)致高壓缸效率降低1.7%，機(jī)組發(fā)電煤耗增加1.19g/kffh ;當(dāng)工況為70%額定負(fù)荷時(shí)，調(diào)節(jié)級(jí)功率占高壓缸功率份額的24%，調(diào)節(jié)級(jí)效率降低10%將導(dǎo)致高壓缸效率降低2.4%，機(jī)組發(fā)電煤耗增加1.68 g/kWh。根據(jù)對(duì)該型汽輪機(jī)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，由于調(diào)節(jié)級(jí)效率偏低導(dǎo)致機(jī)組年發(fā)電煤耗增加4200噸以上，給國(guó)家造成了大量的燃煤損失，同時(shí)也造成了有害氣體、灰塵排放增加，給國(guó)家的節(jié)能減排宏觀(guān)政策的實(shí)施帶來(lái)了一定的壓力。
[0003]本機(jī)型汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)級(jí)為單列調(diào)節(jié)級(jí)，由噴嘴組及其后的調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉組成。由于調(diào)節(jié)級(jí)為沖動(dòng)級(jí)，反動(dòng)度很小，蒸汽的膨脹加速主要在噴嘴組中完成，在調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉中只改變流動(dòng)方向，基本不膨脹加速。因此噴嘴組設(shè)計(jì)及加工性能的好壞對(duì)調(diào)節(jié)級(jí)經(jīng)濟(jì)性的高低有重要影響。根據(jù)對(duì)本類(lèi)型汽輪機(jī)噴嘴組的分析，認(rèn)為其原始設(shè)計(jì)主要存在以下問(wèn)題:I)靜葉片型線(xiàn)和子午面型線(xiàn)設(shè)計(jì)落后，不符合流體力學(xué)原理，不能高效率地實(shí)現(xiàn)蒸汽在噴嘴組內(nèi)由熱能向動(dòng)能的能量轉(zhuǎn)換；2)噴嘴組原始通流面積裕量設(shè)計(jì)過(guò)大，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度過(guò)小，節(jié)流損失大，調(diào)節(jié)級(jí)效率低，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性差；3)原噴嘴組與噴嘴室之間的定位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中噴嘴組與噴嘴室易發(fā)生徑向錯(cuò)位，使噴嘴組汽道與動(dòng)葉汽道不能完全對(duì)中，調(diào)節(jié)級(jí)效率下降；4)噴嘴組與噴嘴室原軸向密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，蒸汽通過(guò)噴嘴室后不能全部通過(guò)噴嘴組做功，有一部分蒸汽通過(guò)噴嘴組與噴嘴室之間的軸向間隙漏出，導(dǎo)致機(jī)組調(diào)節(jié)級(jí)效率下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型提供了某型號(hào)600MW級(jí)汽輪機(jī)噴嘴組改進(jìn)型設(shè)計(jì)方案，以提高其調(diào)節(jié)級(jí)效率和高壓缸效率，降低機(jī)組煤耗，改善機(jī)組在部分負(fù)荷工況下經(jīng)濟(jì)性。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種新型600麗級(jí)汽輪機(jī)噴嘴組，是由噴嘴組毛坯鍛件整體加工而成的一體化結(jié)構(gòu)，主要包括噴嘴組內(nèi)環(huán)、噴嘴組外環(huán)、靜葉片、汽封片、填片、鎖緊片、卡條、堆焊區(qū)，其特征是:在噴嘴組毛坯鍛件上經(jīng)紫銅電極EDM電火花加工出靜葉片，兩靜葉片之間形成汽流通道，靜葉片外側(cè)為噴嘴組外環(huán)，靜葉片內(nèi)側(cè)為噴嘴組內(nèi)環(huán)，汽流通道與噴嘴組外環(huán)交接處所形成的面為子午面，該子午面從進(jìn)汽側(cè)到出汽側(cè)的軸向型線(xiàn)為子午面型線(xiàn)。此種加工方式可以保證汽流通道的加工精度和質(zhì)量；所述靜葉片為后加載型線(xiàn)設(shè)計(jì)，所述子午面型線(xiàn)為收縮型線(xiàn)設(shè)計(jì)。這兩種型線(xiàn)的共同作用，可以減小噴嘴組汽流通道的二次流損失，提高噴嘴組流動(dòng)效率；根據(jù)該型汽輪機(jī)噴嘴組與調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉的匹配關(guān)系，整圈噴嘴組全周共布置112個(gè)汽流通道，并根據(jù)四個(gè)噴嘴室的結(jié)構(gòu)將噴嘴組相應(yīng)分為四個(gè)噴嘴組弧段，每個(gè)噴嘴組弧段布置28個(gè)汽流通道；根據(jù)該型汽輪機(jī)所在發(fā)電廠(chǎng)的不同負(fù)荷率情況，所述噴嘴組的通流面積優(yōu)化設(shè)計(jì)為N，N大于等于365cm2小于等于390cm 2，該通流面積可以在保證通過(guò)閥門(mén)全開(kāi)工況下最大主蒸汽流量的前提下，在部分負(fù)荷工況下降低調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失，提高汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)級(jí)效率和高壓缸效率；鑲嵌于噴嘴室上的調(diào)節(jié)級(jí)葉頂汽封共3道汽封齒，鑲嵌于噴嘴組內(nèi)環(huán)上的調(diào)節(jié)級(jí)葉根汽封共2道汽封齒，所述汽封齒為鑲嵌式結(jié)構(gòu)，該鑲嵌式汽封齒由汽封片、填片、鎖緊片組成；噴嘴組弧段中分面與噴嘴室中分面的相應(yīng)位置加工有卡條槽，然后將卡條嵌入卡條槽中，保證卡條與卡條槽的配合間隙達(dá)到設(shè)計(jì)要求，卡條端部堆焊處理以防止蒸汽從該處間隙漏出，該卡條結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)噴嘴組與噴嘴室的徑向定位；在每一噴嘴組弧段的兩端部位置各設(shè)計(jì)有一處20_寬的堆焊區(qū)，修配該堆焊區(qū)使該噴嘴組弧段與噴嘴室之間的間隙為0.02-0.04_，實(shí)現(xiàn)噴嘴組與噴嘴室的軸向密封。
[0006]本實(shí)用新型的有益效果是，使汽輪機(jī)達(dá)到提高調(diào)節(jié)級(jí)效率和高壓缸效率，降低機(jī)組煤耗，改善機(jī)組在部分負(fù)荷工況下經(jīng)濟(jì)性的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0007]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0008]圖1是本實(shí)用新型的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2是本實(shí)用新型的卡條裝配示意圖。
[0010]圖3是本實(shí)用新型所采用的堆焊區(qū)示意圖。
[0011]圖4是本實(shí)用新型所采用的靜葉片。
[0012]圖中1.噴嘴組外環(huán)，2.噴嘴室，3.調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉圍帶，4.調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉葉根，5.汽封片，6.填片，7.鎖緊片，8.子午面型線(xiàn)，9.卡條，10.堆焊區(qū)，11.靜葉片，12.噴嘴組內(nèi)環(huán)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]在圖1所示的實(shí)施例中，在采購(gòu)噴嘴組毛坯鍛件后，按照加工圖紙，先將噴嘴組毛坯鍛件切割為四個(gè)噴嘴組弧段，然后用紫銅電極EDM電火花加工方法在每一噴嘴組弧段的相應(yīng)位置加工靜葉片(11)，控制靜葉片(11)的型線(xiàn)和子午面型線(xiàn)(8)的加工精度，然后將四個(gè)噴嘴組弧段組成圓環(huán)后利用車(chē)床加工噴嘴組外環(huán)(I)和噴嘴組內(nèi)環(huán)(12)的其余尺寸到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)尺寸；在噴嘴組內(nèi)環(huán)(12)的相應(yīng)位置加工汽封槽，鑲嵌汽封齒；另外，由于機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的磨損，噴嘴室上的葉頂汽封齒已不能滿(mǎn)足機(jī)組運(yùn)行間隙要求，將該葉頂3道汽封齒拔除并重新鑲嵌。汽封齒的安裝:將汽封片(5)、填片(6)和鎖緊片(7)安裝在汽封槽中之后，沖鉚填片(6)的頂部，并將鎖緊片(7)彎邊以以壓緊汽封片(5)，汽封片(5)與調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉圍帶(3)或調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉葉根(4)形成密封結(jié)構(gòu)。噴嘴組回裝后將汽封片(5)的徑向間隙A和B修配至設(shè)計(jì)值。
[0014]圖2所示的實(shí)施例為卡條(9)的裝配示意圖，噴嘴組裝入噴嘴室(2)后在其中分面相應(yīng)位置加工卡條槽，然后將卡條(9)嵌入卡條槽中，保證間隙C和D滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，卡條(9)端部堆焊處理以防止蒸汽從該處間隙漏出。
[0015]圖3所示實(shí)施例為噴嘴組堆焊區(qū)示意圖。在每一噴嘴組弧段兩端部位置各設(shè)計(jì)有一處20mm寬的堆焊區(qū)(10)，修配該堆焊區(qū)(10)使噴嘴組與噴嘴室(2)的間隙為0.02-0.04mm,以達(dá)到噴嘴組與噴嘴室(2)的軸向密封要求。
[0016]圖4所示的實(shí)施例為噴嘴組靜葉片(11)，其與子午面型線(xiàn)(8)共同作用，可以減小噴嘴組汽流通道的二次流損失，提高噴嘴組流動(dòng)效率。
[0017]具體而言，該新型噴嘴組對(duì)靜葉片型線(xiàn)和子午面型線(xiàn)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，采用紫銅電極EDM電火花加工方法在每一噴嘴組弧段各加工28只靜葉片，此種加工方法可以保證靜葉片型線(xiàn)和子午面型線(xiàn)的加工精度，提高噴嘴組的流動(dòng)效率；對(duì)噴嘴組通流面積優(yōu)化設(shè)計(jì)為N，N大于等于365 cm2小于等于390cm2;在噴嘴組弧段中分面與噴嘴室中分面的相應(yīng)位置加工有卡條槽并鑲嵌有卡條，該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了噴嘴組與噴嘴室的徑向定位；在每一噴嘴組弧段的兩端部位置各設(shè)計(jì)有一處20_寬的堆焊區(qū)，實(shí)現(xiàn)噴嘴組與噴嘴室的軸向密封。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型60(MW級(jí)汽輪機(jī)噴嘴組，是由噴嘴組毛坯鍛件整體加工而成的一體化結(jié)構(gòu)，主要包括噴嘴組內(nèi)環(huán)、噴嘴組外環(huán)、靜葉片、汽封片、填片、鎖緊片、卡條、堆焊區(qū)，其特征是:在噴嘴組毛坯鍛件上經(jīng)紫銅電極EDM電火花加工出靜葉片，兩靜葉片之間形成汽流通道，靜葉片外側(cè)為噴嘴組外環(huán)，靜葉片內(nèi)側(cè)為噴嘴組內(nèi)環(huán)，汽流通道與噴嘴組外環(huán)交接處所形成的面為子午面，該子午面從進(jìn)汽側(cè)到出汽側(cè)的軸向型線(xiàn)為收縮子午面型線(xiàn)設(shè)計(jì)，整圈噴嘴組全周共布置112個(gè)汽流通道，根據(jù)四個(gè)噴嘴室的結(jié)構(gòu)將噴嘴組相應(yīng)分為四個(gè)噴嘴組弧段，每個(gè)噴嘴組弧段布置28個(gè)汽流通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴組，其特征是:所述噴嘴組通流面積設(shè)計(jì)為N，N大于等于365cm2小于等于390cm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴組，其特征是:鑲嵌于噴嘴室上的調(diào)節(jié)級(jí)葉頂汽封共3道汽封齒，鑲嵌于噴嘴組內(nèi)環(huán)上的調(diào)節(jié)級(jí)葉根汽封共2道汽封齒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴組，其特征是:噴嘴組弧段中分面和噴嘴室中分面的相應(yīng)位置鑲嵌有卡條。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴組，其特征是:在每一噴嘴組弧段兩端部位置各設(shè)計(jì)有一處20mm寬的堆焊區(qū)，實(shí)現(xiàn)噴嘴組與噴嘴室的軸向密封。
【專(zhuān)利摘要】一種新型600MW級(jí)汽輪機(jī)噴嘴組，是由噴嘴組毛坯鍛件整體加工而成的一體化結(jié)構(gòu)，主要包括噴嘴組內(nèi)環(huán)、噴嘴組外環(huán)、靜葉片、汽封片、填片、鎖緊片、卡條、堆焊區(qū)，其特征是：在噴嘴組毛坯鍛件上經(jīng)紫銅電極EDM電火花加工出靜葉片，兩靜葉片之間形成汽流通道，靜葉片外側(cè)為噴嘴組外環(huán)，靜葉片內(nèi)側(cè)為噴嘴組內(nèi)環(huán)，汽流通道與噴嘴組外環(huán)交接處所形成的面為子午面，該子午面從進(jìn)汽側(cè)到出汽側(cè)的軸向型線(xiàn)為收縮子午面型線(xiàn)設(shè)計(jì)，整圈噴嘴組全周共布置112個(gè)汽流通道，根據(jù)四個(gè)噴嘴室的結(jié)構(gòu)將噴嘴組相應(yīng)分為四個(gè)噴嘴組弧段，每個(gè)噴嘴組弧段布置28個(gè)汽流通道。
【IPC分類(lèi)】F01D9-04
【公開(kāi)號(hào)】CN204511525
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520181027
【發(fā)明人】王艷, 肖官和, 李恩峰, 楊存, 趙麗華, 陳遠(yuǎn)東, 薛飛, 田東亮
【申請(qǐng)人】北京龍威發(fā)電技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年3月30日