李家锋

【摘 要】详细介绍了某电厂1号汽轮机调节级喷嘴损坏情况，分析了损坏的原因，并提出了相应的预防措施。

【关键词】汽轮机；调节级；喷嘴；吹损；分析；预防措施

1概述

大功率汽轮机（300MW等级以上）是国内电网的主力机组，其经济性能备受各电厂的重视。近年来，通过对其通流部分的优化改造使该类机组的经济性已得到显著的提高，在通流部分的优化中不但重视提高其更新效率而且十分重视提高其持久效率。影响持久效率的主要因素是固体颗粒对通流部件的冲蚀并进而市通流部件损坏，固体颗粒的产生主要是由于锅炉、主蒸汽管道和再热蒸汽管道中内表面的氧化铁剥离层，剥离层脱落形成的固体颗粒主要对调节级、再热第一级静动叶产生严重冲蚀。

2汽轮机喷嘴损坏情况介绍

某电厂1号汽轮机组是由东方汽轮机厂制造的N600-24.2/566/566型超临界、一次中间再热、三缸四排汽、双背压、凝汽式汽轮机组。该汽轮机高压缸的第一级喷嘴为单独的喷嘴室，高压内缸喷嘴室由四组喷嘴组成，沿圆周方向布置，四根高压进汽导管为上下垂直布置，进汽管直接插入高压内缸的喷嘴室。锅炉主蒸汽分两路进入两个主汽阀后进入高压调门腔室，然后经四个高压调阀后分四路经导汽管进入喷嘴室膨胀后做功。一般情况下，机组为全周进汽，只有在喷嘴调节方式下运行时为部分进汽。机组首次A级检修解体发现整圈高压缸调节级喷嘴有接近四分之一数量静叶存在不同程度的吹蚀痕迹，同时发现有数量较多的固体颗粒状异物分别卡涩在不同的喷嘴静叶内部（见图1）。

进一步对喷嘴进行着色检查，发现的缺陷见图2。

3原因分析

超临界机组由于蒸汽参数较高，主、再热蒸汽温度高达566℃以上，相应金属温度更高，热力系统内固体粒子生成率高，这样使得固体颗粒对通流部件进行冲蚀并导致通流部件损坏的条件较充分。固体颗粒的产生有两类，一类是由于在运行初期残留在主汽阀至喷嘴间的管道中的固体异物被阀后高速气流吹带而撞击在喷嘴出汽边部位，造成损伤，这一类是暂时性的，经过严格的质量管理是可消除的；一类是由于锅炉、主蒸汽管道和再热蒸汽管道中内表面的氧化皮脱落，氧化皮脱落形成的固粒主要对调节级、再热第一级静动叶产生严重冲蚀，这类冲蚀是长期的，在机组运行期内均存在。

从图1、2可以看出，本机组喷嘴出汽边损伤严重，但不具有同类性，相邻喷嘴有损伤也有未损伤的，从形成特点上看是由较大固体物零星地撞击在出汽边上形成的损伤，而非锅炉管道因高温形成的氧化皮剥落小颗粒形成的均匀损伤，从图2明显可见有大块固体异物残留在喷嘴出汽边部位，对喷嘴出汽边造成损伤。

综上所述，本级喷嘴的损伤主要是由于运行初期残留在主汽阀至喷嘴间的管道中的固体异物被阀后高速汽流吹带撞击在喷嘴出汽边部位造成的。

4处理方案

对喷嘴内异物进行清理后进行无损探伤检查，确认没有其它损伤，然后根据具体情况对损伤的静叶进行修复或者打磨，该喷嘴可以继续使用。鉴于该喷嘴损坏的叶片数较多，且损坏部位主要在调节级喷嘴出汽边内弧，经估算对高压缸效率的影响为1.5%～2.0%，折合成供电煤耗约1g/kWh。说明此类损坏对高参数、大容量机组的经济性影响较大，加上检修时间限制，于是直接对该喷嘴进行了更换。

5预防措施

5.1设计制造方面

从多个同类型机组的现场检查情况来看，调节级的固体颗粒腐蚀主要产生在喷嘴出汽边内弧上，这主要是来自进汽管的粒子被汽流加速后以小角度冲击在压力面出汽边上，加上喷嘴的转折角较大，出汽边内弧正好处于冲击射线上，因而在该部位产生严重冲蚀是必然的，有的设备制造时在该部分采用耐磨层，但运行经验表明采用涂层的调节仅可提供1～2年的防腐蚀性能，不能从根本上解决调节的固粒腐蚀问题。从调节级的固粒腐蚀机理可知，解决调节级固粒腐蚀的有效措施是改变固体颗粒的冲击角度，重新设计喷嘴型线，使出汽边内弧偏离冲击射线，从原理上极大地减弱调节级的固粒腐蚀问题。根据理论分析和运行实践经验，对超临界机组采用新的斜面喷嘴型线技术和保护涂层技术，可有效减小调节级的固粒腐蚀速度，实现调节级在一个大修期内无老化设计，提高持久效率。

5.2调试运行方面

调试阶段，对蒸汽管道进行蒸汽吹扫，对相关热力管道进行清洗，保证吹扫或清洗质量，提高热力系统管道内壁清洁度，减少热力系统内部固体颗粒杂质的残留，防止焊渣、铁锈等固体杂质进入汽轮机。 另外，在主蒸汽阀阀室布置合适的临时滤网，待机组运行一段时间后再拆除，防止安装阶段热力系统内遗留的较大固体杂质进入汽轮机。

运行阶段，通过改善运行条件，减少机组低负荷运行次数，降低蒸汽含氧量，避免蒸汽或管壁超温，防止热力管道内壁氧化，改善蒸汽品质等减少固体颗粒的生成。每次机组检修时，详细检查喷嘴室及叶片并及时清理喷嘴室，同时进行无损探伤，发现缺陷立即消除。

参考文献：

[1] 戴丽萍等. 超临界汽轮机调节级喷嘴固粒冲蚀特性的预测与抗冲蚀方法， 《汽轮机技术》 2002年06期.

[2] 王殿仲，徐宪龙. 630MW超临界锅炉高温受热面氧化皮形成及脱落原因分析，《发电设备》2008年04期.

[3] 庄肖曾.汽轮机本体检修.北京：中国电力出版社，1999.