一种静叶栅防水蚀的加热系统及加热方法与流程

本发明涉及一种汽轮机装置，尤其是一种静叶栅防水蚀的加热系统及加热方法，属于汽轮机装置技术领域。

背景技术

当汽轮机处在低负荷运行时，低压末级、次末级蒸汽湿度相对较大，湿蒸汽极易吸附在叶片表面形成水膜或水滴，一方面会导致静叶出汽边水蚀，另一方面凝结的水滴会进入动叶栅，对动叶栅形成冲击，造成动叶片损伤。因此，水蚀现场威胁到机组安全运行，是长期以来汽轮机设计必须考虑的安全点之一。

当前，在汽轮机末级长叶片防水蚀方面，主要有两类措施，一是从叶片本身的生产工艺上采取防水蚀措施，比如高频淬火、激光熔覆技术等，此类方法均为在叶片生产制造过程中，采取合理的工艺方法在叶身表面形成保护涂层来减小叶片水蚀；二是采用空心导叶并在叶身上开疏水槽，将凝结在叶片表面的液态水引导出通流。通过各大汽轮机组运行的实际情况来看，这两种防水蚀措施虽然有一定效果，但并不能完全解决末级长叶片的水蚀问题，且制造成本昂贵。本申请提出的防水蚀方法是从防止叶片表面附近的湿蒸汽凝结、相变出发，这种方法在防水蚀方面尚属首次。

总之,末级叶片的水蚀问题是客观存在的。特别是伴随大量的大型机组参与调峰,末级叶片出汽边防水蚀问题暴露出来以后,加剧了对叶片防水蚀问题研究的必要性和紧迫性。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种静叶栅防水蚀的加热系统以及加热方法，具体是给低压末级静叶增加加热系统，利用一定温度的蒸汽来对汽轮机低压末级静叶片进行加热，使得叶片表面无法形成液态水滴或水膜，从而达到防止或减小湿蒸汽区工作叶片水蚀的目的。

本发明采用的技术方案如下：

一种静叶栅防水蚀的加热系统，包括作为提供蒸汽的蒸汽汇总管以及具有多级叶栅的低压缸，该蒸汽汇总管连通低压缸两端部的末级叶栅以实现蒸汽对末级叶栅加热，该末级叶栅内设置有蒸汽通道。本发明的设计采用末级叶栅（静叶栅）设计为中空的结构，并利用该中空结构作为蒸汽通道，从而通入高温蒸汽以对末级叶栅进行加热，在加热过程中，末级叶栅的叶片具有高温效果，在叶片的表面则无法形成液态水滴或者水膜，从而有效的防止或减小湿蒸汽区工作叶片水蚀。

进一步的，该蒸汽汇总管分别通过第一蒸汽管和第二蒸汽管连通于低压缸两端部的末级叶栅，该第一蒸汽管和第二蒸汽管上均设置有用于控制流量的阀门。采用一条供应蒸汽的管道，通过两根支管能够有效的使两段部的末级叶栅的加热效果同步，并且借助阀门进行控制加热的效果。

进一步的，该末级叶栅包括上具有蒸汽腔室的外环和内环，以及具有蒸汽通道的叶片，该外环通过叶片连通内环，该外环上还设置有蒸汽入口和蒸汽出口，该蒸汽入口连通第一蒸汽管或第二蒸汽管。该设计方式能够有效的实现对叶片的加热，以保证叶片处于高温的状态。

进一步的，该外环包括上半外环和下半外环，内环包括上半内环和下半内环，该上半外环和下半外环分别通过叶片与上半内环和下半内环连通，上半内环和下半内环的蒸汽腔室连通，上半外环和下半外环的蒸汽腔室不连通且为独立腔室。该设计结构能够使蒸汽均匀对叶片进行加热。

进一步的，该蒸汽入口位于上半外环的顶部或者下半外环的底部，该蒸汽出口位于下半外环的底部或者上半外环的顶部。

本发明的一种静叶栅防水蚀的加热系统，该低压缸内的末级叶栅蒸汽通道出口连接有蒸汽循环管道，该蒸汽循环管道将末级叶栅流出的蒸汽引至低于蒸汽循环管内气压的低压缸次级叶栅处以用于做功。该方式的设计能够充分利用蒸汽，尤其是将加热后的蒸汽再次利用做功，作为能源的动力。

进一步的，所述蒸汽汇总管为低压缸第1级抽汽管或者汽封系统。该设计能够有效的采取蒸汽的来源，即可以采用低压缸进行自给蒸汽，也可采用另外供应蒸汽的方式。

进一步的，还包括设置于低压缸末级叶栅处用于检测温度的温度监测仪。该设计能够有效的检测叶片的温度，并且能够有效的控制蒸汽流量使叶片的温度达到设计要求。

一种静叶栅防水蚀的加热方法，包括以下步骤：

a、将低压缸内的末级叶栅加工为具有蒸汽通道的中空结构，即：外环、内环以及叶片加工为中空结构，并连通形成蒸汽通道；

b、引入蒸汽汇总管，通过第一蒸汽管和第二蒸汽管将蒸汽从蒸汽汇总管分别引入低压缸两端部的末级叶栅，并与蒸汽通道连通，通过第一蒸汽管和第二蒸汽管上的阀门控制蒸汽的流量；

c、将用于末级叶栅加热后的蒸汽通过蒸汽循环管道引入低压缸的低于蒸汽循环管内气压的低压缸次级叶栅处以用于后面次级通流做功；

d、根据设置在末级叶栅的温度检测仪检测叶片温度，并根据温度变化调整阀门的开度。

进一步的，该蒸汽汇总管为低压缸第1级抽汽管或者汽封系统。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的一种静叶栅防水蚀的加热系统及加热方法解决了汽轮机中在湿蒸汽区的静叶栅防水蚀的问题，利用一定温度的蒸汽来对汽轮机低压末级静叶片进行加热，使得叶片表面无法形成液态水滴或水膜，从而达到保护湿蒸汽区工作叶片不受水蚀的目的，结合本发明的结构设计不仅能够充分利用蒸汽的热能资源，并且还有效的解决防水蚀的问题，同时，由于需要具有蒸汽通达用于加热，从而能够有效实现成本的降低。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的结构示意图之一；

图3是本发明的结构示意图之二；

图4是本发明静叶栅的结构示意图。

图中标记：1-蒸汽汇总管、2-低压缸、3-第一蒸汽管、4-第二蒸汽管、5-外环、51-上半外环、52-下半外环、6-内环、61-上半内环、62-下半内环、7-叶片、8-蒸汽循环管道、9-阀门、10-温度检测仪。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

一种静叶栅防水蚀的加热系统，如图1所示，包括作为提供蒸汽的蒸汽汇总管1以及具有多级叶栅的低压缸2，该蒸汽汇总管1连通低压缸两端部的末级叶栅以实现蒸汽对末级叶栅加热，该末级叶栅内设置有蒸汽通道。

本实施例中，采用末级叶栅（静叶栅）设计为中空的结构，并利用该中空结构作为蒸汽通道，从而通入高温蒸汽以对末级叶栅进行加热，在加热过程中，末级叶栅的叶片具有高温效果，在叶片的表面则无法形成液态水滴或者水膜，从而有效的防止或减小湿蒸汽区工作叶片水蚀。

基于上述具体实施方式的设计原则上，在另一具体实施方式中，该蒸汽汇总管1分别通过第一蒸汽管3和第二蒸汽管4连通于低压缸两端部的末级叶栅，该第一蒸汽管3和第二蒸汽管4上均设置有用于控制流量的阀门9。该设计方式能够有效利用一根蒸汽汇总管进行加热。为了进一步的完善以及实现两端部末级叶栅（静叶栅）的加热效果，作为更加具体的，该第一蒸汽管3和第二蒸汽管4管径相同，并且第一蒸汽管3自蒸汽汇总管连接处到末级叶栅的气体路程与第二蒸汽管4自蒸汽汇总管连接处到末级叶栅的气体路程相同。该方式能够有效的同步控制该末级叶栅的加热效果，同时有效的保证蒸汽进入的压力相同。

基于上述具体实施方式的设计原则上，在另一具体实施方式中，如图4所示，该末级叶栅包括上具有蒸汽腔室的外环5和内环6，以及具有蒸汽通道的叶片7，该外环5通过叶片7连通内环6，该外环上还设置有蒸汽入口和蒸汽出口，该蒸汽入口连通第一蒸汽管3或第二蒸汽管4。该设计结构能够有效的实现末级叶栅在高温蒸汽的作用下进行加热，同时能够保证叶片的加热效果，从而解决水蚀的问题。

基于上述具体实施方式的设计原则上，在另一具体实施方式中，该外环5包括上半外环51和下半外环52，内环6包括上半内环61和下半内环62，该上半外环51和下半外环52分别通过叶片与上半内环61和下半内环62连通，上半内环61和下半内环62的蒸汽腔室连通，上半外环51和下半外环52的蒸汽腔室不连通且为独立腔室。该设计结构能够在蒸汽的压差下均匀分布，尤其是在大型的静叶栅结构的情况下，能够对各个静叶栅叶片起到更好的加热效果。

作为更加进一步的设计，尤其是在利用蒸汽进行加热的情况下，该蒸汽入口和蒸汽出口处还设置有密封结构以使蒸汽不泄漏。

基于上述具体实施方式的设计原则上，在另一具体实施方式中，该蒸汽入口位于上半外环的顶部或者下半外环的底部，该蒸汽出口位于下半外环的底部或者上半外环的顶部。作为更加具体的，即为：该蒸汽入口位于上半外环的顶部，该蒸汽出口位于下半外环的底部；该蒸汽入口位于下半外环的底部，该蒸汽出口位于上半外环的顶部。

为了充分的利用蒸汽的热能资源，尤其是蒸汽在对叶片加热进行热交换后，该蒸汽还具有较好的利用价值，为了充分利用资源，在另一具体实施方式中，该低压缸内的末级叶栅蒸汽通道出口连接有蒸汽循环管道8，该蒸汽循环管道8将末级叶栅流出的蒸汽引至低于蒸汽循环管内气压的低压缸次级叶栅处以用于做功。该方式将高温蒸汽加热叶片后再将蒸汽引入到低压缸通流做功，从而再次利用到汽轮机发电中，做到能源的充分利用。

基于上述具体实施方式的设计原则上，在另一具体实施方式中，该加热系统还包括设置于低压缸末级叶栅处用于检测温度的温度监测仪10。温度检测仪主要是应用于对末级叶栅叶片温度的检测，以解决水蚀的问题。作为更加具体的，该温度监测仪10包括设置于末级叶栅叶片处的温度传感器和用于显示温度的显示器。而如果要体现出其自动化效果，则阀门9可采用电动阀门，并通过温度检测进行阀门的开启/闭合。当然，作为监测使用，该温度传感器为测温热电偶。

在本实施例中，蒸汽汇总管的设计可借助低压缸内部的蒸汽，也可引入汽轮机的系统的蒸汽，当然，也可采用蒸汽发生器。作为更加具体的设计，本实施例中，如图2所示，该蒸汽汇总管为汽封系统（汽轮机汽封系统）。该汽封系统通过管道连接第一蒸汽管和第二蒸汽管。该方式的设计充分利用资源。作为更加具体的，蒸汽循环管8将末级叶栅流出的蒸汽引至低于汽封系统蒸汽压力的次级叶栅处。该次级的叶栅气压低于蒸汽循环管内部的蒸汽气压更为优选。

实施例2

本实施例中，与实施例1不同的是，如图3所示，蒸汽汇总管1为低压缸第1级抽汽管。该设计方式中，其流程为：借助低压缸第ⅰ级叶栅处的蒸汽，将该蒸汽抽取部分用于加热末级叶栅（静叶栅）叶片，加热后，再次返回用于做功，该方式能够充分的利用蒸汽能源，避免造成热能的损失，同时还有效的解决了水蚀的问题。作为更加具体的，蒸汽循环管8将末级叶栅流出的蒸汽引至低压缸第ⅰ级叶栅后的次级叶栅处。该次级的叶栅气压低于蒸汽循环管内部的蒸汽气压。

实施例3

一种静叶栅防水蚀的加热方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、将低压缸内的末级叶栅加工为具有蒸汽通道的中空结构，即：外环、内环以及叶片加工为中空结构，并连通形成蒸汽通道；

b、引入蒸汽汇总管，通过第一蒸汽管和第二蒸汽管将蒸汽从蒸汽汇总管分别引入低压缸两端部的末级叶栅，并与蒸汽通道连通，通过第一蒸汽管和第二蒸汽管上的阀门控制蒸汽的流量；

c、将用于末级叶栅加热后的蒸汽通过蒸汽循环管道引入低压缸的第ⅰ级叶栅以用于后面次级通流做功；

d、根据设置在末级叶栅的温度检测仪检测叶片温度，并根据温度变化调整阀门的开度。

基于上述具体实施方式的设计原则上，在另一具体实施方式中，该蒸汽汇总管为低压缸第1级抽汽管或者汽封系统。

上述实施例1、实施例2以及实施例3所设计的蒸汽通道流向如图1至图4中箭头所示。

综上所述，本发明的一种静叶栅防水蚀的加热系统及加热方法解决了汽轮机中在湿蒸汽区的静叶栅防水蚀的问题，利用一定温度的蒸汽来对汽轮机低压末级静叶片进行加热，使得叶片表面无法形成液态水滴或水膜，从而达到保护湿蒸汽区工作叶片不受水蚀的目的，结合本发明的结构设计不仅能够充分利用蒸汽的热能资源，并且还有效的解决防水蚀的问题，同时，由于需要具有蒸汽通达用于加热，从而能够有效实现成本的降低。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。