飽和蒸汽輪機

科技名詞定義

中文名稱：飽和蒸汽汽輪機

英文名稱：saturatedsteamturbine，wetsteamturbine

其他名稱：濕蒸汽汽輪機定義：主蒸汽為飽和或接近飽和狀態的汽輪機。

所屬學科：電力（一級學科）；汽輪機、燃氣輪機（二級學科）

簡介

以飽和狀態的蒸汽作為新蒸汽的汽輪機，也稱濕蒸汽輪機。它廣泛用於常用堆型的核電站（見核電站汽輪機）和核動力船艦中，在地熱能動力裝置和太陽能動力裝置中也可套用。與同樣功率的常規大型電站汽輪機相比，核電站用飽和蒸汽輪機有一定的特點和要求。

①用飽和蒸汽作為進汽：一般採用5～7兆帕的飽和蒸汽。由於壓力、溫度都較低，單位質量的蒸汽在汽輪機內膨脹作功時發出的可用熱量（焓降）約少一半，即單位功率所需的新汽質量流量約大 1倍。又因進汽壓力低，容積流量約大3～4倍。因此在較大功率的飽和蒸汽輪機中，高壓缸也常與低壓缸一樣採用分流結構。

②不用中壓缸：由於蒸汽的焓降比常規電站汽輪機小得多，汽輪機內所需的級數大大減少，所以不需要中壓缸。同時汽輪機的進、排汽部分和管道系統中的汽流能量損失相對增大。

③大多採用半轉速結構：在相同的低壓缸排汽壓力下，排汽容積流量約增大1倍,即相應的末級葉片通流面積也約增大 1倍。末級葉片是大功率汽輪機設計的關鍵，它受到結構強度和氣體動力學特性的限制。因此，電站用大功率飽和蒸汽輪機常採用1500轉／分(50赫)或1800轉／分（60赫）的半轉速結構，可以在相同的材料允許強度下獲得大得多的末級葉片通流面積，但與全轉速汽輪機相比,半轉速汽輪機的高和寬都增加近1倍。低壓缸數目雖可減少但汽輪機的總量仍增大50％左右。隨著技術的進步，20世紀70年代末，50赫的大功率機組已開始採用全轉速結構。

④設定汽水分離－再熱器：這是為了減少進入低壓缸蒸汽的濕度，提高汽輪機可靠性和效率。高壓缸的排汽流經汽水分離－再熱器分離掉蒸汽中絕大部分水滴並再次加熱，然後通入低壓缸膨脹作功。這種方法可使效率相對提高約2％。由於經濟和安全原因,汽水分離－再熱器一般布置在低壓缸兩側，採用新汽或同時採用高壓缸的抽汽加熱。低壓缸的進汽壓力一般取新汽壓力的10～20％。圖1為飽和蒸汽輪機的典型熱力系統圖。

飽和蒸汽輪機

⑤採用除濕、防腐結構：高壓缸的各級都在濕蒸汽環境中工作，高速濕蒸汽流中的微小水滴不僅影響汽輪機的效率，而且對汽輪機零部件有很大的磨蝕和腐蝕作用。為了及時去除或減少蒸汽中的水滴和降低其磨蝕和腐蝕的影響，在飽和蒸汽輪機高壓部分採用特殊的除濕、防蝕結構，主要有以下兩種：一是動、靜葉片表面及其間的除濕結構。動葉片表面的典型除濕結構使投向動葉背部的水滴，在離心力作用下沿一些溝槽甩向外緣而被抽除。靜葉片上典型的除濕結構是將靜葉片做成空心或溝槽式，空腔與壓力較低部位相通以形成吸力，將葉片表面上的水膜抽走。圖2為動、靜葉片間的典型除濕結構之一。由於汽流受鏇轉離心力作用，蒸汽中水滴因密度較大,被甩向外緣,通過圖中隔板外緣腔室除濕槽收集後，經疏水孔逐級排向壓力較低的級疏出。當濕度很大而動葉片葉尖速度又很高時，為防止蒸汽中水滴對葉片產生嚴重的沖蝕，常在低壓缸末幾級動葉片上部進汽邊約三分之一處鑲焊硬質合金片層。二是靜止部件防縫隙侵蝕結構。在汽輪機靜止部件中，重要的是要防止和減少縫隙部位受濕蒸汽漏泄引起的侵蝕，如在汽缸和汽封等的中分面上、隔板與汽缸的接觸密封面上，採用鈦、高鎳鉻合金和蒙乃爾合金等抗蝕材料的噴塗覆蓋層或密封環。