国产600MW 亚临界汽轮机组通流增容技术研究

☆项目详细内容

大唐七台河发电有限公司二期2×600MW 汽轮机组由哈尔滨汽轮机厂有限责任公司设计制造，型号为：N600-16.7/538/538 型亚临界、中间再热、单轴、三缸、四排汽冷凝式机组（厂内编号75D-5），本项目通过对低压缸通流部分进行改造，即低压内缸由双层内缸改为单层内缸，同时对动静叶片型线进行重新设计，优化机组的通流部分，降低机组通流部分的损失，提高效率。主要科技内容：

（1）对低压缸通流间隙进行调整，确定按照厂家设计值下限调整方案；

（2）低压1 号、2 号汽缸正、反向1～7 级隔板改造；

（3）低压次末级和次次末级动叶片，采用新型515 叶片；更换低压次次末级动叶片，

采用新型288 叶片，减少级内损失，提高缸效率约2%；

（4）采用新的低压内缸模块，采用哈汽600MW 超临界内缸模块，即改造原来双层内缸为单内缸结构，静叶采用新型弯扭叶片，从而根本上解决低压级间漏汽造成5、6 段抽汽超温的问题，提高缸效率1.5%；

（5）低压连通管改造，连通管改进后采用90 度直管热压弯头结构代替导流叶栅，减少损失，提高安全性。

☆主要技术创新

1、项目改造设计过程中采用先进流场设计理念采用具有当代先进水平的多级汽轮机全三元流气动热力设计体系，主要特征是：（1）对每一排静、动叶片不同截面叶型的流动性能进行详细的一维／准三维计算分析与设计优化；（2）对每一排静、动叶栅内部的流动进行全三元流计算分析与设计优化；（3）对低压缸多级透平各级静、动叶片排的相互匹配进行准三维与全三元流流场计算与设计优化；（4）对低压缸多级透平各级进行包含汽封的整体优化型全三元流流场计算与设计优化。

2、项目改造设计过程中采用最新全三元流技术，应用新一代后加载叶型采用了新叶型，静、动叶均采用新一代后加载反动式扭叶片。叶片的成型采用了CATIA 软件对叶片进行三阶样条的平面光滑及三维造型。使用软件CFX-TASCflow 对通流的全三元流流场进行详细的有粘分析。并进行多级连算，考虑级间的匹配和级与级之间的影响，使设计能够接近真实的流场情况。各级动、静叶片的几何进气角能够满足气动设计的要求，动、静叶片沿径向攻角很小，端壁处二次流损失降低。其突出特点是：（1）叶片表面最大气动负荷在叶栅流道的后部，减少二次流损失；（2）吸力面、压力面均由高阶连续光滑样条曲线构成，减少叶型损失；（3）叶片前缘小圆半径较小且具有更好的流线形状，在来流方向（攻角）大范围变化时，仍保持叶栅低损失特性；（4）叶片尾缘小圆半径较小，减少尾缘损失；（5）叶型最大厚度较大增强了叶片刚性。理论分析和实验验证均表明这一新叶型的效率大大提高。

3、低压隔板全部采用弯扭叶片，可提高缸效率约1.5%。特别应指出的是，“后加载”叶型在来流方向由－30到+30的变化范围都可保持低损失，而老叶型的这一范围约为20，这就使得新设计的通流部分在负荷（即流量）变化范围很大时仍有较高的效率，这
对机组参加调峰运行非常有利。“后加载”叶型可提高效率2%。

☆项目应用情况

该成果成功应用于大唐七台河发电有限责任公司机组，提高机组运行经济效益，降低机组运行煤耗，按机组运行热耗率降低174.18KJ/KWh，缸效率平均提高4.5%。预计三年可收回改造成本，每年每台机组可节约资金1489.95 万元，具有较高的经济收益。

☆企业效益情况

该项目的成功实施，解决了机组改造前存在的本体级间漏汽，监视段超温，缸效率偏低，汽耗率偏高等一系列影响运行经济性的问题。上述问题是国产600MW 亚临界机组普遍存在问题，因此该项目的实施方法和思路对同类型机组有借鉴意义，值得广泛推广。