[发明专利]一种汽轮机静叶加热除湿试验系统

说明书

本发明公开了一种汽轮机静叶加热除湿试验系统，包括锅炉、水箱、温度传感器、水泵、雾化喷头、流量计、减温减压器、蒸汽湿度计、整流段、流量计、试验段、试验测试装置、凝汽器、循环冷却系统、凝结水泵、凝结水箱、增压泵及相应各调节阀和抽真空装置。此试验系统是针对汽轮机静叶加热除湿研究中的整体性方案，通过切换相应阀门连通状态可进行静态及动态两组试验。本发明能够模拟真实汽轮机运行工况下的湿蒸汽条件及加热蒸汽供给条件，通过静态及动态两组试验研究对比不同内部加热蒸汽通道结构及加热蒸汽参数下的除湿特性差异，为实际汽轮机静叶加热除湿应用中关于内部加热通道设计及加热蒸汽参数的选取等关键性问题提供相应依据及数据参考。

技术领域

本发明属于动力工程技术领域，具体涉及一种汽轮机静叶加热除湿试验系统。

背景技术

水蚀问题普遍存在于大功率汽轮机组低压末几级中，也是制约汽轮机发展的关键因素之一。当蒸汽温度降至其饱和温度以下时，会逐渐凝结产生大量水滴，部分水滴会沉积在静叶表面形成水膜，同时在静叶出口受气流剪切力的作用最终被撕裂形成尺寸较大的二次水滴，对动叶表面产生侵蚀。水蚀问题不仅会导致汽轮机组整体效率的降低，甚至可能导致叶片的断裂，严重威胁机组的安全运行，尤其是近年来，随着火电及核电汽轮机组功率的不断增大以及机组的大范围调峰灵活运行，汽轮机水蚀问题也显得愈发突出和棘手。

通流部分除湿是目前一种较为有效的叶片除湿方法，抽吸、吹扫及加热是应用于汽轮机静叶中的三种主要除湿方法，但其中前两种方法均需在静叶表面开设缝隙，通过抽吸水膜或热气流吹扫等作用达到除湿的目的，这一方面会破坏静叶表面原有的结构设计，削弱叶片的强度，另一方面通过缝隙实现蒸汽抽吸和吹扫作用不可避免的会对主流蒸汽造成干扰，影响气动效率，尤其是吹扫出来的高温蒸汽还将进入凝汽器对机组背压产生影响，从而导致机组整体效率的降低。而对于加热除湿方法，加热蒸汽仅在空心静叶内部流动，通过加热静叶外表面使水滴或水膜蒸发，从而减少二次水滴的形成，削弱水蚀的影响，其无需在叶片表面开设缝隙，对静叶结构强度影响较小，同时内部加热蒸汽可以利用汽轮机汽封排气或者热力系统中的一些漏气，其供给和回收也均采用独立的二次通路，不会对主流蒸汽造成干扰。综上所述，静叶加热除湿方法相比于静叶抽吸或吹扫除湿方法有更加显著的优势，其应用前景十分广阔。

但对目前的公开资料中，有关静叶抽吸及吹扫除湿方法的研究较多，主要围绕开设缝隙的位置、尺寸及角度等影响，而对静叶加热除湿方法的研究较少，且多难以与工程实际相结合。在实际情况下静叶加热除湿涉及复杂的相变换热过程，在加热蒸汽侧蒸汽降温放热，并且凝结放出潜热，而在主流蒸汽侧静叶表面的水膜吸热蒸发为水蒸气，且实际应用中影响两个相变换热过程的因素众多，主要涉及到内部加热蒸汽通道结构设计、加热蒸汽参数选取等复杂因素。因而，有必要设计建立一套相应的静叶加热除湿试验系统，对实际汽轮机静叶加热除湿方法中涉及的关键问题进行研究，为后续静叶加热除湿方法在实际工程应用中关于内部加热蒸汽通道设计及加热蒸汽参数的选取等问题提供相应依据及数据参考。

发明内容

基于上述原因，本发明提供了一种汽轮机静叶加热除湿试验系统，尽可能模拟实际汽轮机湿蒸汽级蒸汽条件，研究对比不同内部加热蒸汽通道结构及加热蒸汽参数对叶片除湿特性的影响，从而选出较优的内部加热蒸汽通道结构及加热蒸汽参数，同时为实际汽轮机静叶加热除湿应用中静叶内部加热蒸汽通道设计以及加热蒸汽参数的选取等提供相应依据及关键数据参考。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

一种汽轮机静叶加热除湿试验系统，该试验系统用于汽轮机静叶加热除湿研究，通过切换相应的阀门连通状态进行静态及动态两组试验；其中，