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汽輪機(jī)葉片的腐蝕原因分析及積鹽的對(duì)策

2021-03-09 14:44:44 作者：本網(wǎng)整理來(lái)源：電力E族分享至：

汽輪機(jī)是火力發(fā)電廠三大主機(jī)——鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)之一，本體由轉(zhuǎn)動(dòng)部分和固定部分組成。轉(zhuǎn)動(dòng)部分由葉輪、主軸、聯(lián)軸器和葉片組成；固定部分由噴嘴、汽缸、汽封、隔板、緊固件、軸承等組成。

在火力發(fā)電過(guò)程中，把熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的是汽輪機(jī)，電廠的效率以及機(jī)組的安全直接受汽輪機(jī)的影響。在汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)，蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)的過(guò)程中會(huì)攜帶各種雜質(zhì)，從而形成積垢腐蝕。尤其是末級(jí)葉片在極苛刻的條件下運(yùn)行，承受高溫、高壓、離心力、蒸汽作用力、蒸汽激振力、腐蝕和振動(dòng)以及濕蒸汽區(qū)水滴沖蝕的共同作用，面臨著更為嚴(yán)峻的損傷風(fēng)險(xiǎn)。而且隨著負(fù)荷的提高，汽輪機(jī)葉片的腐蝕、積鹽情況會(huì)更為加劇，機(jī)組安全運(yùn)行和工作效率隨之也會(huì)受到更為顯著的影響。

當(dāng)汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)，如果通入的過(guò)熱蒸汽質(zhì)量未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，此時(shí)如果投入運(yùn)行，將使鹽分通過(guò)蒸汽的溶解和攜帶進(jìn)入汽輪機(jī)，逐漸沉積在各級(jí)汽輪機(jī)葉片上，使葉片質(zhì)量增加，對(duì)汽輪機(jī)出力產(chǎn)生影響；積鹽不平衡還會(huì)引起質(zhì)量不均勻，很有可能引起振動(dòng)；在積垢下對(duì)葉片腐蝕，會(huì)嚴(yán)重破壞葉片的材質(zhì)及強(qiáng)度，容易在汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)引發(fā)惡性事故。

汽輪機(jī)葉片的加工過(guò)程

1 葉片腐蝕的原因

01 酸腐蝕

汽輪機(jī)酸性腐蝕是由于蒸汽中的酸性物質(zhì)在汽輪機(jī)低壓缸初凝區(qū)汽-液兩相之間，主要存在于汽相，而酸性物質(zhì)在初凝水中濃縮，使pH值降低，導(dǎo)致對(duì)酸性物質(zhì)比較敏感的鑄鐵、鋼件產(chǎn)生腐蝕。

經(jīng)過(guò)高壓缸做功后，主蒸汽進(jìn)入低壓缸，由于氣缸容積的擴(kuò)大和溫度、壓力的降低，主蒸汽將可能變成飽和蒸汽，甚至是濕蒸汽，最終形成凝結(jié)水，從而使蒸汽中的雜質(zhì)在此區(qū)域內(nèi)進(jìn)行重新分配，這時(shí)凝結(jié)水中的酸性將會(huì)升高。這些酸性升高的凝結(jié)水，隨著葉片的運(yùn)動(dòng)打到內(nèi)壁上，將造成酸性腐蝕。此時(shí)若氣缸內(nèi)空氣較多，如空氣漏入汽輪機(jī)、溶解氧含量超標(biāo)等，則會(huì)加劇這種腐蝕。

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02 氧腐蝕

氧腐蝕一般與溫度、pH值、溶解氧、負(fù)荷和流速等因素有關(guān)。其中最重要的因素是溶解氧和pH值。葉片表面上會(huì)形成保護(hù)膜，這層保護(hù)膜的主要成分為氧化鐵，當(dāng)這層保護(hù)膜因各種因素被破壞，在表面接觸到的水和保護(hù)膜的表面之間就會(huì)形成局部電池，使鐵從陽(yáng)極析出，形成腐蝕。

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03 水沖蝕

汽輪機(jī)在低負(fù)荷工況下運(yùn)行時(shí)，隨著單位功率的增大，汽輪機(jī)流道擴(kuò)張角會(huì)逐漸增大，當(dāng)其容積流量相對(duì)最優(yōu)設(shè)計(jì)工況下的容積流量，出現(xiàn)急劇減少時(shí)，會(huì)使整個(gè)流場(chǎng)的參數(shù)發(fā)生很大變化。負(fù)荷越低，回流區(qū)越大。在啟動(dòng)初始，回流的范圍會(huì)擴(kuò)大，甚至擴(kuò)大到整個(gè)排汽缸。而且對(duì)于大功率汽輪機(jī)，它的末級(jí)葉片的排汽濕度一般情況下都比較大，因此在末級(jí)動(dòng)葉后，液態(tài)水滴被汽流大量攜帶沖擊動(dòng)葉，最終形成水沖蝕。

溫度上升會(huì)導(dǎo)致動(dòng)葉片材料所能承受的許用應(yīng)力降低，與此同時(shí)，動(dòng)葉片負(fù)荷的增大又會(huì)導(dǎo)致動(dòng)葉片彎曲應(yīng)力增加，這些都將給動(dòng)葉片帶來(lái)很大影響，加上如果工作環(huán)境會(huì)使動(dòng)葉片腐蝕，則靜葉柵-噴嘴也很有可能受到腐蝕。噴嘴由于種種原因產(chǎn)生腐蝕，但被腐蝕程度不會(huì)恰好很均勻，這樣會(huì)使靜葉柵的蒸汽出口角變化，不符合設(shè)計(jì)工況，動(dòng)葉片所受蒸汽的大小及方向也會(huì)偏離設(shè)計(jì)工況，因此動(dòng)葉片會(huì)受到一個(gè)較大的作用力。

2 積鹽

當(dāng)過(guò)熱蒸汽變成飽和蒸汽，通過(guò)汽包引出，最終進(jìn)入汽輪機(jī)，被過(guò)熱蒸汽攜帶的各種雜質(zhì)就會(huì)發(fā)生沉積，結(jié)垢在汽輪機(jī)的一些部位上，這種現(xiàn)象就是汽輪機(jī)積鹽。污垢沉積在汽輪機(jī)的通流部分，將導(dǎo)致汽輪機(jī)的蒸汽通流面積越來(lái)越小。

積鹽會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)葉片變得更粗糙，嚴(yán)重時(shí)甚至使葉片的型線發(fā)生改變，影響蒸汽的流動(dòng)和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而影響汽輪機(jī)的運(yùn)行，使汽輪機(jī)的阻力增大。應(yīng)及時(shí)清除汽輪機(jī)內(nèi)形成的鹽類沉積物，以免日積月累，影響汽輪機(jī)的運(yùn)行。

汽輪機(jī)通流部分在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行后，動(dòng)靜葉片不可避免地會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢。這樣會(huì)導(dǎo)致蒸汽通流流道的光順程度降低，使汽輪機(jī)的效率隨之降低。如果結(jié)垢現(xiàn)象嚴(yán)重，高壓缸的前幾級(jí)流道的通流面積將會(huì)減小，不但影響汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，還可能會(huì)影響機(jī)組的軸向推力，從而危及機(jī)組的運(yùn)行安全。因此，每隔一段時(shí)間，都要對(duì)汽輪機(jī)的動(dòng)靜葉片進(jìn)行除垢清理。

機(jī)組在運(yùn)行中，要防止產(chǎn)生積鹽沉積物；機(jī)組在啟動(dòng)停止時(shí)，要防止金屬表面產(chǎn)生水膜，還要防止熱力系統(tǒng)通入氧氣。

對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生的積鹽的處理方法如下：

對(duì)溶于水的易溶鹽，可用濕蒸汽進(jìn)行清洗，即向蒸汽中噴加水分，在汽輪機(jī)持續(xù)運(yùn)行的情況下，通過(guò)蒸汽把水分送進(jìn)汽輪機(jī)進(jìn)行清洗；

對(duì)不易溶于水的沉積物，因其不溶于水，不可用濕蒸汽清洗，可以采用機(jī)械的方法，如噴砂等進(jìn)行清理。

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