Date:

2025-04-30

Title of Paper:

Study on the Erosion Characteristics of Solid Particles in the First Reheat Stage Blades of a Supercritical Steam Turbine

Journal:

ASME Journal of Engineering for Gas Turbines and Power

Summary:

减少固体颗粒对汽轮机叶栅的冲蚀是目前超超临界汽轮机发电技术急需解决的关键问题。本文基于高温高速加速冲蚀试验结果建立的叶栅材料的冲蚀模型和粒子反弹模型，利用三维数值计算方法模拟并分析了超超临界汽轮机再热后第一级动静叶栅的冲蚀特性，并探索了运行负荷、进口颗尺寸分布和动静叶轴向间隙等参数变化对叶栅冲蚀分布的影响。结果表明，设计负荷下，再热后第一级静叶压力面尾缘区会受到中小尺寸的氧化皮颗粒侵蚀，侵蚀沿叶高分布相对均匀。大尺寸颗粒在撞击动叶前缘后获得能量，反弹撞击静叶吸力面尾缘区域，该处的冲蚀沿叶高逐渐加重。高参数汽轮机再热后第一级静叶的冲蚀破坏主要是由吸力面的颗粒撞击引起的。机组运行负荷降低时，颗粒撞击静叶压力面的角度基本不变，撞击速度略有降低。但撞击到动叶前缘后反弹撞击静叶吸力面尾缘区域的颗粒数量大幅增加，吸力面冲蚀加剧。叶栅进口氧化皮颗粒尺寸分布对再热后第一级叶栅冲蚀状况的模拟影响显著，氧化皮颗粒尺寸分布对不同机组不具有通用性。进口等颗粒浓度设置计算能基本反映再热后第一级叶栅的真实冲蚀状况。动静叶轴向间隙变化时，静叶压力面尾缘的冲蚀失重基本维持恒定，静叶吸力面尾缘的冲蚀失重则随着轴向间隙的增大而逐渐减小，但同时由于尾迹损失和摩擦损失也发生相应改变，再热后第一级的气动性能受到影响。对于本文所计算的超临界600MW机组，轴向间隙增大到13mm能兼顾再热后第一级叶栅的抗SPE性能和机组的热效率。本文的研究结果对于减轻高参数汽轮机再热后第一级叶栅氧化皮颗粒冲蚀问题提高的技术依据。

Co-author:

蔡柳溪，王顺森，毛靖儒，邸娟，丰镇平

Volume:

4/137

Page Number:

041506-1 to 041506-10

Translation or Not:

No

Date of Publication:

2014-11-11