小汽机末级叶片水蚀原因分析及对策

朱庆玉

(华能丹东电厂 丹东 118300)

摘要:本文针对丹东电厂小汽机实际系统，介绍了小汽机末级叶片水蚀情况，分析了小汽机末级叶片发生水蚀的原因，制定了相应对策。

关键词:小汽机；末级叶片；水蚀；原因分析；对策

华能丹东电厂安装了两台西屋公司制造的TC2F-38.6型汽轮机，为双缸、单轴、双排汽、凝汽再热式汽轮机。配有英国Babcock(巴巴考克)公司1162.8t/h亚临界自然循环汽包炉及西屋公司350MW全氢冷发电机，锅炉与汽轮机热力系统的布置为单元制。

本机组装有两台50%锅炉容量的汽动给水泵和一台30%容量的变速电动给水泵，汽动给水泵保证满足机组正常运行时锅炉所需给水，汽动给水泵可变速运行，根据机组负荷变化，通过改变转速来调整锅炉水位，电泵既用作机组启、停时向锅炉供水也作为机组正常运行时的备用泵。

1　小汽机结构简介

如图所示(图1)：锅炉给水泵汽轮机为7级凝汽冲动式，可在两种蒸汽工况下工作，即在正常运行时，使用低压蒸汽（辅汽、四抽）（在机组启动时使用辅汽），在启动时，主机低负荷期间以及主机过负荷时，使用高压蒸汽。

LP喷嘴室把LP蒸汽引向汽机。这两个喷嘴室在转子四周引成了一个完整的环。HP喷嘴室被支承在底座结构上，占据整环的90°位置，LP喷嘴室占据环的其余270°位置。低压调节汽门有一个油动机带8个调节阀，高压调节汽门有一个油动机带1个调节阀。[1]

图1　小汽机结构图

表1　小汽机主要运行参数

2　小汽机末级叶片水蚀情况介绍

2007年5月份二号机小修期间汽机检修人员检查发现2B小汽机末级叶片有水蚀现象，2007年8月份一号机小修期间，汽机检修人员对1A小汽机末级叶片检查也发现有水蚀现象，小汽机末级叶片水蚀图片如下：

图2　小汽机末级叶片水蚀图

从小机末级叶片图片上看，叶根有明显的水蚀痕迹，而且是出汽边水蚀。由于小汽机末级叶片水蚀的并不严重也不影响汽泵运行，所以检修对小汽机末级叶片进行了打磨处理。为了避免小汽机末级叶片损坏事故的发生有必要对小汽机末级叶片水蚀现象进行全面的分析。

3　我厂小汽机末级叶片水蚀可能原因

水蚀通常又称(水涮)，它是蒸汽中分离出来的水滴对叶片作用的一种机械损伤。水蚀一般发生在汽轮机末几级低压长叶片上，尤其是末级叶片，因其旋转线速度高，且蒸汽湿度也大，故水蚀表现更加突出。

3.1　汽压高，蒸汽温度偏低会使末几级蒸汽进入湿蒸汽区，汽温低危害是末几级叶片湿度过大，叶片受冲蚀。这种情况一般发生在，大机启机过程中，小机用辅助蒸汽时。我厂辅汽参数为压力1.0MPa、260℃（由于受辅汽母管设计温度和其他用户的限制，辅汽温度很难在提高）。

我厂小机随机组启动方式一般为：

（1）、辅汽冲转至1800rpm暖机25分钟，结束后升速到3000rpm暖机30分后带负荷，至175～220MW。

（2）、负荷至175～220MW时小机汽源四抽汽源自动投入（参数为压力0.6MPa、340℃），此时可切除辅汽汽源。参数由高压低温转到低压高温，所以汽源切换后及正常运行时小机末级叶片湿度减小，出现水蚀的可能性很小。

3.2　真空过高时，可以使末级叶片湿度增大，加速叶片水蚀。这种情况一般发生在秋、冬、春三个季节，我厂小机排汽是直接到主机凝汽器的，所以主机真空直接影响小机排汽真空，一种情况是在主机在冬季低循环水温度、低负荷时，小机排汽真空有时高于设计值（94KPa），小机排汽湿度增大。另一种情况是在主机在春秋季循环水温度相对偏低、两台循环水泵运行、低负荷时，小机排汽真空有时高于设计值（94KPa），小机排汽湿度增大，由于我厂循环水泵出口阀故障率偏高，所以目前减少了循环水泵的启停次数。[2]

3.3　小汽机疏水不畅，不能及时将小汽机内的疏水及时排到凝汽器（特别时小机冷态启动过程中。

多数电厂将小汽轮机装在6m或12m平台上，其优点是有利于小机疏水，即使有的机组安装在0m为了解决小机疏水问题，一般在0m以下安装一个低位水箱及疏水泵。我厂机组四台小汽轮机都装在零米地面上，使得各蒸汽管道、汽轮机第一级和汽缸疏水均存在一个“倒U型”弯，形成水封，造成有时疏水不畅。

另外疏水管道有异物堵塞，也会造成疏水不畅，使末级叶片出现水蚀现象。

3.4　由于汽轮机末级叶片进汽边背弧进行了抗水蚀处理，所以出汽边出现水蚀。

3.5　蒸汽品质不合格可使叶片结垢，叶片结垢引起叶片腐蚀，使强度降低。氯化物对叶片材料的腐蚀作用会使湿蒸汽区叶片材料的疲劳强度显著降低，叶片长期处于盐溶区会导致出现裂纹，严重时会发生断裂。

4　防止小汽机末级叶片水蚀技术措施

4.1　小汽机冷态启动时，尽可能提高辅汽温度。

4.2　在秋、冬、春三个季节，尽可能实现根据机组负荷、潮位等情况优化循环水泵运行，避免凝汽器真空超过最佳真空。

4.3　加强对小机启停机及正常运行中疏水情况的检查，确保小机疏水（汽抽子工作）正常，发现问题及时联系处理。

4.4　充分利用机组大修、小修机会对末级叶片进行重点检查和探伤，及时发现问题，把事故消灭在萌芽之中。

4.5　严格控制蒸汽的化学品质，为了不使末级叶片处于盐溶区工作条件下，就必须保证蒸汽的品质。

4.6　运行中加强振动监视，定期分析。小机振动保护应可靠的投入。要求运行人员作好相应的事故预想。

5　汽轮机末级叶片情况

国内外汽轮机制造厂家对末级动叶的进汽边进行防水蚀保护，国外多采用钎焊司太立合金片，我国早期采用电火花强化等措施，目前汽轮机末级进汽边用中频淬硬及高频淬硬，但均不太理想。另外钎焊司太立合金片经长期运行有可能贴合面不牢，钎焊质量不好，会造成局部应力过大。现在国外一些机组开缸后发现末级叶片的出汽边而不是进汽边水蚀严重，包括从叶根到叶片总长的50%～60%部分，很容易发生裂断，其原因是在长期低负荷工作下，末级叶片根部区发生汽动涡流的反向流动所致。[3]

6　结束语

小汽机是火电厂最大最重要的辅机，小汽机设备损坏无论是直接损失和还是间接损失都是非常大的，所以应从小汽机叶片设计制造、安装位置选择、技术监督、运行维护多方面采取措施才能彻底避免小汽机末级叶片水蚀现象发生。

参考文献：

[1]　西屋电气公司，丹东电厂工程小汽机安装、操作和维修手册

[2]　华能丹东电厂编,汽轮机运行规程,2007年6月版

[3]　《汽轮机末级叶片发展及事故分析》中国东方电气集团公司 周继伟

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