王健
百色百矿发电有限公司 邮编：533700
摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，国内的各项事业也都有了巨大的发展和进步，电力成为了人们日常生活生产的必需品。汽轮机作为电力生产的主要设备之一，研究其发展现状和趋势对于促进电力行业的发展有着至关重要的作用。鉴于此，文章重点分析了汽轮机技术研究现状及发展趋势，以供业内人士参考。
关键字：汽轮机技术；发展现状；发展趋势
引言
电力行业是国民经济的支撑,作为生产发电设备主机之一的汽轮机制造业的发展水平是国家综合实力的重要体现之一，也是科学技术的衡量标准之一。作为生产力的重要设备，汽轮机在作业经常出现各种故障，给行业带来不少危害和不便，通过研究汽轮机技术的发展情况，积极提升我国的汽轮机发展技术，创新改革。
1我国汽轮机制造业的发展史
1.1体系的建立
国际上第一台汽轮机产生于19世纪，是单级冲动式，第二台便是单级反动式。虽然无法与现在的汽轮机相比，可是汽轮机的鼻祖，也推动了汽轮机技术的大力发展和应用。1955年我国第一台汽轮机，由上海汽轮机厂生产，这是中国第一家汽轮机制造厂,成立于1953。而后国家又分别建立了哈尔滨汽轮机厂，北京重型电机厂及东方汽轮机厂,先后又建立了8个汽轮机制造厂，汽轮机制造体系较为完整。从1955年起先后制造出6MV、12MN、25MV频率等级以及中高压等四个参数等级的汽轮机，这是我们国家汽轮机技术的巨大进步，先后开发了各种功率等级的火电、核电、工业汽轮机产品系列。在60年代后期还开发了三大种功率的中间热机型，这些组机填补汽轮机型号的空白，抽汽压力在0.118-4.4MPa范围内的单抽汽或双抽汽供热、背压、抽背式6-50MW汽轮机产品系列。企业大规模建立产品研究机构，像自控实验室、疲劳实验室、空动实验台等，并成立了研究所和研发中心，形成中国汽轮机技术发展框架。
1.2技术引进发展阶段
从八十年代起，中国汽轮机制造业开始引进国外大功率、高性能的先进结束，在设计、研究、工艺等水平上了一个台阶，也为我国自主研发具有世界先进水平的产品体系迈出成功的第一步。1981年引进美国300MW和600MWde汽轮机设计制造技术，我们通过实践，于1985制造出我国首台310MW机组，并于1991年在秦山核电站运行，到2002年哈尔滨汽轮机厂与西屋公司合作制造出我国首台650MW核电机组。
1.3技术全面优化
“七五”期间我国的设计研究所和高校联合研究汽轮机气动设计方法，转子动力学，叶片自动设计系统等一系列高尖端技术。“八五”期间又完成了“优化汽轮机研制”项目，经济性提高3%，可靠性和自动化水平都有长足进展，制造工艺、性能达到国外先进技术水平。
2汽轮机技术现状分析
2.1油系统故障
汽轮机在运行的过程中，如果内部的油温升高，并超过设定的温度标准值时，就会出现油系统溢流现象，造成系统阀门故障。另外，如果油箱中冷却水温度高于30℃，冷却水的水压就会出现急剧降低现象引发系统故障，这两种故障都是在实践检修时，汽轮机的油系统发生挂闸，油动机难以打开阀门，发生阀门卡死或油系统漏油现象，而形成的故障。
2.2汽轮机叶片故障
汽轮机叶片作为汽轮机组重要的组成部分，在运行过程中极易出现故障，而造成汽轮机叶片故障的原因有以下几点：第一，油系统中掺入低劣油；第二，系统的轴颈部、尾部和轴瓦出现磨损，影响电网汽轮机组正常运行，甚至可能造成整个机组停机；第三，汽轮机叶片遭受破损。
2.3汽轮机异常震动
2.3.1汽轮机组振动过大
电厂汽轮机设备的机组振动过大问题，是汽轮机故障中较难处理的问题之一，而造成这种现象的主要原因有以下几种：第一，汽轮机组中的叶片发生损坏；第二，汽轮机连接部位的螺栓安装不牢固；第三，汽轮机运行时使用的润滑油质量不高，甚至含有大量的杂质，这些都会造成汽轮机组发生故障，一旦汽轮机在运行中机组振动过大，就会对其轴承座和汽缸连接部等带来伤害。
2.3.2油膜振荡
电厂的汽轮机发电转子在通电高速运行后，经常会由于油膜难以承受压力，导致发生振荡现象，破坏了油膜的稳定性，一旦出现油膜振荡故障，汽轮振动的速度会进一步加快，这就使汽轮机转轴发生剧烈跳动，发生这一现象的主要原因是油膜和汽轮机间存有较大摩擦力。
3汽轮机技术未来发展趋势研究
3.1大型铸锻件的生产
在汽轮机结构设计时，应考采用新设计方法，使结构紧凑，尽量减少镍基合金使用量。要达到这一点，在电厂设计和透平的结构上应有一个完全的新概念，同时在材料的研究上也要使铁素体钢的强度达到最大。大型铸锻件汽缸、转子等整体采用镍基材料不但难度大，且费用十分昂贵，解决镍基材料与铁素体钢的焊接或连接方式也成为突出的问题。另外，镍基高温合金的无损探伤检查技术，是当前正在重点研究和发展的项目。
3.2热力循环
随着初温的提高对原超临界机组的热力循环进行改动，以达到提高热效率的目的显得特别必要，首先应考虑采取二次再热循环，由于采用中间再热将使汽轮机、锅炉等结构复杂，调节系统要求提高，电站设备的金属消耗量和维护费用增加。在目前的参数下，机组采用一次中间再热，收益较为显著，而采用二次再热，收益就较小，但目前仍有少量的二次再热机组在运行。由于当前机组初始温度、压力的明显提高，采用二次中间再热显得十分必要和合理。对二次再热的先进超超临界汽轮机，在高中低压缸的基础上要增加配置一个超高压缸。当机型容量较大时，中压缸可采用双流、低压缸采用二缸四流幽，另一种是采用1个超高压缸加1个高中压合缸或1个低压缸。
3.3超高压通流部分和结构的优化设计
对先进的超超临界汽轮枧增加的一只超高压缸的设计显然有其特点和困难之处，由于初始温度和压力的提高，与同等功率的超临界机组相比，随着机组的总焓降的增加，质量流量下降；随着初参数的提高进汽蒸汽比容明显下降，机组的进口容积流量下降。比较小的容积流量，会使叶高和出气角较小，增加该缸通流部分设计的难度。合理选取级数和级的反动度，有效减少二次流损失是实现该缸通流部分优化要重点考虑的问题。在超高压部分能量的密度比较大，对转子的稳定性、能量密度将造成转子设计方面的困难。因此，必须注意转子的刚性，注意把静止部件和转动部件之间的漏气减小到最小。对先进的超超临界汽轮机，高温部件的强度与冷却仍是一个突出的问题。虽然采用的镍基材料有较高的高温强度性能，但由于材料的昂贵，仍要重视高温部件的冷却，这里包括超高压缸以及二次再热后的开始段通流部分，积极采用各种转子、汽缸等的冷却技术与结构优化设计，减少镍基材料的用量。
3.4汽封的材料和漏气性能
随着蒸汽参数的提高，必将增加汽轮机中各轴端汽封、隔板汽封及叶顶汽封的漏气量。对同等容量机组而言，先进的超超临界机组又比超临界机组有更小的质量流量，这样使漏气损失在机组总损失中的比重增大。无论从机组的经济性或是安全性，漏气损失在先进的超超临界汽轮机仍是一个突出的问题。针对汽封的研究重点应放在小间隙汽封上，包括软性材料的高低齿汽封涂层汽封接触汽封等，减小各类汽封的主要关键是间隙的大小，其可保证机组能安全运行才是重点追求的技术目标。
结束语
综上所述，汽轮机作为火力发电系统中的主流机组，其在未来的国民经济建设进程中依然会起着举足轻重的作用，针对其开展的相关科学研究依然有着显著意义。
参考文献：
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[2]叶钟,毛汉忠,魏剑鹏.模块化工业汽轮机的现状和发展趋势[J].汽轮机技术,2006(04):244-246.