双转子互换高背压改造叶片安全评估-学兔兔 www.xuetutu.com.pdf

第4期
No4
2015年12月
DONGFANG TURBINE
Dec.2015
DOI:10.13808/j.cnki.iss1674-9987.2015.04.004
双转子互换高背压改造叶片安全评估
李泽培,谢苏燕,刘全
(东方汽轮机有限公司,四川德阳,618000)
摘要:汽轮机在供热期和非供热期采用双低压转子互換,是实现高背压供热改造的一个行之有效的手段。米用双转子互
換的高背压改造方案,除了系统结构方面的考虑外,仍需要对采暖期的低压去级转子的末叶进行安全性评估,以保证其能满
足末级叶片高背压运行的要求。文章着重分析了高背压末叶安全性的考虑因素,并对叶片可能的颤振风险进行了论证。
关键词:高背压改造,双转子互换,末叶,颤振
中图分类号:TK263
文献标识码:A
文章编号:1674-9987(2015)04-0013-04
Safety Assessment of High Back-pressure Retrofit
Blade with Double Rotors Swap
Li Zepei, Xie Suyan, Liu Q
uan
(Dongfang Turbine Co, Ltd, Deyang Sichuan, 618000)
Abstract: Using double low pressure rotors swap in the heating period and non-heating period is an effective mean to achieve high
back-pressure retrofit. The retrofit scheme of double LP rotors swap, besides the consideration of system structure, still needs to
make safety assessment of the last stage blade during the heating period, to ensure meet the requirement of the last stage blade high
back-pressure operation. This paper analyzes the safety factor of the last stage blade in the high back-pressure and the potential
risk of blade flutter
Key words: high back-pressure retrofit, double rotors swap, last stage blade, flutter
转子互换方案,来实现高背压供热改造。采腰期
时,低压缸排汽压力升高,排汽温度提高,加热
进入汽轮机凝汽器的热网循环水,使其供热、冷
高背压供热机组是近年为适应北方采暖供热源损失降为零,提高机组的循环热效率。采暖季
而出现的改造型机组,是电厂满足对外供热需求高背压运行的低压转子,在原有转子基础上进行
和提高机组效率的有力措施。300MW等级的湿冷改造,拆除部分级次动静叶,增加导流环结构来
汽轮机一般通过在供热期和非供热期采用双低压代替,轴系转子结构不変。这样的改造方案可以
作者简介:李泽培(1983-),男,工程师,毕业于华中科技大学热动专业,主要从事汽轮机叶片设计工作
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ょ方
No 4
2015年12月
DONGFANG TURBINE
有效降低电厂更换转子的周期和难度,带来最大时,术级不再输出功率,此工况称为零功率工况,
的经济收益。
此时对应的轴向出口马赫数大约为0.20-0.27。容
机组采用双转子互换技术进行高背压改造,积流量再减小超过此工况时,末级完全在鼓风工
为实现采暖供热期高背压和非采瞹供热期常规纯况下运行,温度急剧上升,这是必须避免的。
凝低背压运行功能,在汽轮机的改造设计过程中
末级叶片的级焓降大,动叶出口速度高,变
除了需综合考虑汽轮机通流、本体、轴系、辅助工況情况复杂。在高背压、小流量工况下叶顶出
及回热系统、控制系统及其他方面存在的主要问现大的负攻角,在叶片内抓产生脱流区,引起作
,还必须论证高背压时末级叶片的安全性问题,用于叶片上的气动力改变等。叶片周非稳定流
包括颤振的风险。
场的气动力与叶片振动之间相互耦合,就会产生
这是因为,高背压转子一般是在原有转子基流体与叶片之间的能量传递。在小容积流量工况
出上去级运行,原来的中间级次将要承当末级叶下,动叶进口大负攻角引起大尺度分离流诱导的
片的变背压功能,需要重新按照末叶的设计标准一种“自激振动”,就是失速颤振。沿叶高将各截
体系来评估高背压转子末叶的强度、振动安全性。面传递的能量进行积分,如果是流场的能量不断
相对而言,曾经的中间级次叶片展弦比相较末级输入到叶片系统中,则叶片的振幅就会不断增大
而言要大得多,若叶片的刚性不足,颜振的风险发生顫振。頭振就是系统负阻尼引发的系统不稳
必须考虑。本文将探讨双转子互换方案中高背压定性发散振动。
末叶的安全评估。
作为工程应用,对于颤振经验的方法可以计
算叶片特征截面的改进斯特劳哈尔数。以自由
1常规繁汽应力评估?片形式工作的叶片当经验参数小于许用值
时,结构具有足够的刚性,不会发生颤振。CE等
高背压工况时,低压去级后的各级叶片,尤世界知名公可经过分析和试验研究均认为采用整
其是末级时片,相对于原来的纯凝工况,焓降分体围带和拉筋使叶片成圈,这种结构是防止颤振
配会发生变化,蒸汽弯应力水平也会改变。特別最有效的措施。由于叶片颤振时,往往是叶尖附
地,若高背压工况下,末级叶片背压较纯凝时级近的一段从气流中吸取能量,而沿叶高的另一部
后压力変低会导致级功率屁著增大、此时必须分是将能量传给气流,选择叶尖附近某一位置表
考核蒸汽弯应力水平,必须满足末叶的考核准则。示平均效应,一般取085相对叶高处的截面作为
随着背压的降低,末级叶片承担了绝大多数特征截面
的负荷,当达到极限阻塞工况时,动叶的切向力
和载荷最大,为叶片的强度校核工况
相对气流速度
一最低振动模态的角速度
当机组在小容积流量下工.作时,低压缸末级
特征截面弦长
气动特性将急剧恶化。末级首先在动叶根部和静
b一叶片节距;
叶顶部处的气流发生脱流,形成2个旋涡区,末
D一蒸汽密度
级通流效率将大大降低,低压缸效率也会受到较
pnm一-叶片材料密度。
大影响,由于涡流引起的鼓风损失及其他附加损
失、使汽流被加热、温度升高、影响排汽缸轴承3小容积流量工动应力水平评估
标高,危及轴系振动安全性。当容积流量进一步
减小,末级一部分汽流做的功率等于消耗的功率
理论上通过对低压模块建模.根据实际的边