一种新型600mw级汽轮机喷嘴组的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型直接应用于某型号600MW级汽轮机的提高调节级效率和高压缸效率、降低机组煤耗、改善机组在部分负荷工况下经济性的节能改造项目上。
【背景技术】
[0002]某型号600MW级汽轮机在全国已投运50余台，该汽轮机的通流部分由调节级和其后的压力级组成。调节级是蒸汽进入汽轮机做功的第一级，其所发功率占机组的功率份额大，且随着机组负荷的降低其功率份额增加，对机组经济性的影响增大。根据计算，该汽轮机额定工况下调节级所发功率占高压缸功率份额的17%，调节级效率降低10%将导致高压缸效率降低1.7%，机组发电煤耗增加1.19g/kffh ;当工况为70%额定负荷时，调节级功率占高压缸功率份额的24%，调节级效率降低10%将导致高压缸效率降低2.4%，机组发电煤耗增加1.68 g/kWh。根据对该型汽轮机的统计结果，由于调节级效率偏低导致机组年发电煤耗增加4200吨以上，给国家造成了大量的燃煤损失，同时也造成了有害气体、灰尘排放增加，给国家的节能减排宏观政策的实施带来了一定的压力。
[0003]本机型汽轮机的调节级为单列调节级，由喷嘴组及其后的调节级动叶组成。由于调节级为冲动级，反动度很小，蒸汽的膨胀加速主要在喷嘴组中完成，在调节级动叶中只改变流动方向，基本不膨胀加速。因此喷嘴组设计及加工性能的好坏对调节级经济性的高低有重要影响。根据对本类型汽轮机喷嘴组的分析，认为其原始设计主要存在以下问题:I)静叶片型线和子午面型线设计落后，不符合流体力学原理，不能高效率地实现蒸汽在喷嘴组内由热能向动能的能量转换；2)喷嘴组原始通流面积裕量设计过大，导致机组运行过程中调节阀门开度过小，节流损失大，调节级效率低，机组经济性差；3)原喷嘴组与喷嘴室之间的定位结构设计不合理，导致机组运行过程中喷嘴组与喷嘴室易发生径向错位，使喷嘴组汽道与动叶汽道不能完全对中，调节级效率下降；4)喷嘴组与喷嘴室原轴向密封结构设计不合理，蒸汽通过喷嘴室后不能全部通过喷嘴组做功，有一部分蒸汽通过喷嘴组与喷嘴室之间的轴向间隙漏出，导致机组调节级效率下降。
【发明内容】
[0004]本实用新型提供了某型号600MW级汽轮机喷嘴组改进型设计方案，以提高其调节级效率和高压缸效率，降低机组煤耗，改善机组在部分负荷工况下经济性。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种新型600丽级汽轮机喷嘴组，是由喷嘴组毛坯锻件整体加工而成的一体化结构，主要包括喷嘴组内环、喷嘴组外环、静叶片、汽封片、填片、锁紧片、卡条、堆焊区，其特征是:在喷嘴组毛坯锻件上经紫铜电极EDM电火花加工出静叶片，两静叶片之间形成汽流通道，静叶片外侧为喷嘴组外环，静叶片内侧为喷嘴组内环，汽流通道与喷嘴组外环交接处所形成的面为子午面，该子午面从进汽侧到出汽侧的轴向型线为子午面型线。此种加工方式可以保证汽流通道的加工精度和质量；所述静叶片为后加载型线设计，所述子午面型线为收缩型线设计。这两种型线的共同作用，可以减小喷嘴组汽流通道的二次流损失，提高喷嘴组流动效率；根据该型汽轮机喷嘴组与调节级动叶的匹配关系，整圈喷嘴组全周共布置112个汽流通道，并根据四个喷嘴室的结构将喷嘴组相应分为四个喷嘴组弧段，每个喷嘴组弧段布置28个汽流通道；根据该型汽轮机所在发电厂的不同负荷率情况，所述喷嘴组的通流面积优化设计为N，N大于等于365cm2小于等于390cm 2，该通流面积可以在保证通过阀门全开工况下最大主蒸汽流量的前提下，在部分负荷工况下降低调节阀的节流损失，提高汽轮机的调节级效率和高压缸效率；镶嵌于喷嘴室上的调节级叶顶汽封共3道汽封齿，镶嵌于喷嘴组内环上的调节级叶根汽封共2道汽封齿，所述汽封齿为镶嵌式结构，该镶嵌式汽封齿由汽封片、填片、锁紧片组成；喷嘴组弧段中分面与喷嘴室中分面的相应位置加工有卡条槽，然后将卡条嵌入卡条槽中，保证卡条与卡条槽的配合间隙达到设计要求，卡条端部堆焊处理以防止蒸汽从该处间隙漏出，该卡条结构可实现喷嘴组与喷嘴室的径向定位；在每一喷嘴组弧段的两端部位置各设计有一处20_宽的堆焊区，修配该堆焊区使该喷嘴组弧段与喷嘴室之间的间隙为0.02-0.04_，实现喷嘴组与喷嘴室的轴向密封。
[0006]本实用新型的有益效果是，使汽轮机达到提高调节级效率和高压缸效率，降低机组煤耗，改善机组在部分负荷工况下经济性的目的。
【附图说明】
[0007]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0008]图1是本实用新型的装配结构示意图。
[0009]图2是本实用新型的卡条装配示意图。
[0010]图3是本实用新型所采用的堆焊区示意图。
[0011]图4是本实用新型所采用的静叶片。
[0012]图中1.喷嘴组外环，2.喷嘴室，3.调节级动叶围带，4.调节级动叶叶根，5.汽封片，6.填片，7.锁紧片，8.子午面型线，9.卡条，10.堆焊区，11.静叶片，12.喷嘴组内环。
【具体实施方式】
[0013]在图1所示的实施例中，在采购喷嘴组毛坯锻件后，按照加工图纸，先将喷嘴组毛坯锻件切割为四个喷嘴组弧段，然后用紫铜电极EDM电火花加工方法在每一喷嘴组弧段的相应位置加工静叶片(11)，控制静叶片(11)的型线和子午面型线(8)的加工精度，然后将四个喷嘴组弧段组成圆环后利用车床加工喷嘴组外环(I)和喷嘴组内环(12)的其余尺寸到图纸设计尺寸；在喷嘴组内环(12)的相应位置加工汽封槽，镶嵌汽封齿；另外，由于机组运行过程中的磨损，喷嘴室上的叶顶汽封齿已不能满足机组运行间隙要求，将该叶顶3道汽封齿拔除并重新镶嵌。汽封齿的安装:将汽封片(5)、填片(6)和锁紧片(7)安装在汽封槽中之后，冲铆填片(6)的顶部，并将锁紧片(7)弯边以以压紧汽封片(5)，汽封片(5)与调节级动叶围带(3)或调节级动叶叶根(4)形成密封结构。喷嘴组回装后将汽封片(5)的径向间隙A和B修配至设计值。
[0014]图2所示的实施例为卡条(9)的装配示意图，喷嘴组装入喷嘴室(2)后在其中分面相应位置加工卡条槽，然后将卡条(9)嵌入卡条槽中，保证间隙C和D满足设计要求，卡条(9)端部堆焊处理以防止蒸汽从该处间隙漏出。
[0015]图3所示实施例为喷嘴组堆焊区示意图。在每一喷嘴组弧段两端部位置各设计有一处20mm宽的堆焊区(10)，修配该堆焊区(10)使喷嘴组与喷嘴室(2)的间隙为0.02-0.04mm,以达到喷嘴组与喷嘴室(2)的轴向密封要求。
[0016]图4所示的实施例为喷嘴组静叶片(11)，其与子午面型线(8)共同作用，可以减小喷嘴组汽流通道的二次流损失，提高喷嘴组流动效率。
[0017]具体而言，该新型喷嘴组对静叶片型线和子午面型线进行了改进设计，采用紫铜电极EDM电火花加工方法在每一喷嘴组弧段各加工28只静叶片，此种加工方法可以保证静叶片型线和子午面型线的加工精度，提高喷嘴组的流动效率；对喷嘴组通流面积优化设计为N，N大于等于365 cm2小于等于390cm2;在喷嘴组弧段中分面与喷嘴室中分面的相应位置加工有卡条槽并镶嵌有卡条，该结构实现了喷嘴组与喷嘴室的径向定位；在每一喷嘴组弧段的两端部位置各设计有一处20_宽的堆焊区，实现喷嘴组与喷嘴室的轴向密封。
【主权项】
1.一种新型60(MW级汽轮机喷嘴组，是由喷嘴组毛坯锻件整体加工而成的一体化结构，主要包括喷嘴组内环、喷嘴组外环、静叶片、汽封片、填片、锁紧片、卡条、堆焊区，其特征是:在喷嘴组毛坯锻件上经紫铜电极EDM电火花加工出静叶片，两静叶片之间形成汽流通道，静叶片外侧为喷嘴组外环，静叶片内侧为喷嘴组内环，汽流通道与喷嘴组外环交接处所形成的面为子午面，该子午面从进汽侧到出汽侧的轴向型线为收缩子午面型线设计，整圈喷嘴组全周共布置112个汽流通道，根据四个喷嘴室的结构将喷嘴组相应分为四个喷嘴组弧段，每个喷嘴组弧段布置28个汽流通道。
2.根据权利要求1所述的喷嘴组，其特征是:所述喷嘴组通流面积设计为N，N大于等于365cm2小于等于390cm2。
3.根据权利要求1所述的喷嘴组，其特征是:镶嵌于喷嘴室上的调节级叶顶汽封共3道汽封齿，镶嵌于喷嘴组内环上的调节级叶根汽封共2道汽封齿。
4.根据权利要求1所述的喷嘴组，其特征是:喷嘴组弧段中分面和喷嘴室中分面的相应位置镶嵌有卡条。
5.根据权利要求1所述的喷嘴组，其特征是:在每一喷嘴组弧段两端部位置各设计有一处20mm宽的堆焊区，实现喷嘴组与喷嘴室的轴向密封。
【专利摘要】一种新型600MW级汽轮机喷嘴组，是由喷嘴组毛坯锻件整体加工而成的一体化结构，主要包括喷嘴组内环、喷嘴组外环、静叶片、汽封片、填片、锁紧片、卡条、堆焊区，其特征是：在喷嘴组毛坯锻件上经紫铜电极EDM电火花加工出静叶片，两静叶片之间形成汽流通道，静叶片外侧为喷嘴组外环，静叶片内侧为喷嘴组内环，汽流通道与喷嘴组外环交接处所形成的面为子午面，该子午面从进汽侧到出汽侧的轴向型线为收缩子午面型线设计，整圈喷嘴组全周共布置112个汽流通道，根据四个喷嘴室的结构将喷嘴组相应分为四个喷嘴组弧段，每个喷嘴组弧段布置28个汽流通道。
【IPC分类】F01D9-04
【公开号】CN204511525
【申请号】CN201520181027
【发明人】王艳, 肖官和, 李恩峰, 杨存, 赵丽华, 陈远东, 薛飞, 田东亮
【申请人】北京龙威发电技术有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年3月30日