CN102251812A - 用于半转速核电汽轮机上的1800mm末级动叶片 - Google Patents

用于半转速核电汽轮机上的1800mm末级动叶片 Download PDF

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杨其国
张秋鸿
吕智强
杜连庆
管继伟
李宇峰
李庆
吴波
刘长春
郑磊
王丽华
刘书秀
梅永林
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用于半转速核电汽轮机上的1800mm末级动叶片，它涉及一种大功率半转速核电汽轮机动叶片，以解决现有半转速核电汽轮机组的动叶片长度均为1400mm等级，其叶片排汽面积小，不能用于1400MW～1700MW等级的半转速核电汽轮机组上的问题。围带、叶片工作部分和叶根由上至下模锻成一体，凸台拉筋位于叶片工作部分的中部，且与叶片工作部分制成一体，叶片工作部分上部的进气侧贴有司太立合金片，叶片工作部分的高度为1800mm、根部轴向宽度为372mm、根部直径为φ2750mm，叶片工作部分的排汽面积25.73m2，叶根的轴向宽度为410mm。本发明用于功率在1250MW～1700MW的半转速核电汽轮机组上。

Description

用于半转速核电汽轮机上的1800mm末级动叶片
技术领域
本发明涉及一种大功率半转速核电汽轮机动叶片。
背景技术
面对核电的迅速发展，核电汽轮机组单机功率越来越大，这就迫切需要更长的末级动叶片。目前，我国核电机组1400MW～1700MW等级的半转速核电汽轮机组属首次生产，1400MW～1700MW等级的半转速核电汽轮机组的末级动叶片，其长度为1800mm，通常所处的环境比较恶劣，因此，对它的强度振动和安全性能要求更为严格；而现有半转速核电汽轮机组的动叶片长度均为1400mm等级，其叶片排汽面积小，不能用于1400MW～1700MW等级的半转速核电汽轮机组上。
发明内容
本发明的目的是为解决现有半转速核电汽轮机组的动叶片长度均为1400mm等级，其叶片排汽面积小，不能用于1400MW～1700MW等级的半转速核电汽轮机组上的问题，提供一种用于半转速核电汽轮机上的1800mm末级动叶片。
本发明由叶片工作部分、叶根、围带、凸台拉筋和司太立合金片组成，围带、叶片工作部分和叶根由上至下模锻成一体，凸台拉筋位于叶片工作部分的中部，且与叶片工作部分制成一体，叶片工作部分的型线为变截面扭叶片，即相邻两截面间有相对扭转，叶片工作部分从根部至顶部的截面面积逐渐减小，叶片工作部分上部的进气侧贴有司太立合金片，叶片工作部分的高度为1800mm，叶片工作部分的根部轴向宽度为372mm，叶片工作部分的根部直径为φ2750mm，叶片工作部分的排汽面积25.73m2，叶根为斜齿纵树形叶根，叶根的轴向宽度为410mm，围带的厚度为50mm，围带工作面轴向距离为84.93mm。
本发明的优点是：一、本发明1800mm长叶片以一维/准三维/全三维气动、热力分析计算为基础，采用了弯扭联合成型全三维设计，动叶沿叶高扭曲形成扭曲长叶片级，其叶片排汽面积大，可适应大功率半转速核电汽轮机的需求，叶片顶部采用自带围带，减少损失，顶部可装配多片气封齿，减少漏气，提高机组效率；装配方便，通过予扭装配使动叶片形成整圈连接，有利于调频，运行安全可靠，本发明已成功应用在1400MW～1700MW等级的半转速核电汽轮机组上，解决了国内外市场上未有1400MW～1700MW等级的半转速核电汽轮机组的末级动叶片的难题，本发明的设计标志着中国核电汽轮机长叶片已达到国际先进水平。二、本发明采用流体动力和结构强度综合优化，解决了气动/结构一体化设计优化问题，使1800mm叶片的流动效率和强度振动特性都达到了最优。三、使用1800mm叶片后，可将现有的1250MW四缸六排汽核电机组在功率不变的情况下，缩小至三缸四排汽；或保持现有结构将机组功率由1250MW提升至1500MW。四、汽轮机末级叶轮上一圈有78只动叶片，78只动叶片组成的叶轮可作为功率变化范围1250MW～1700MW等级的半转速核电汽轮机组的末级叶片，无论是在经济性，强度振动特性、静强度及保证机组的安全可靠性方面均达到先进水平。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图，图2是围带3的俯视图，图3是叶片工作部分1各截面断层叠合示意图，图4是凸台拉筋4的俯视图(图中标记X为凸台拉筋X轴，Y为凸台拉筋Y轴)，图5是叶片工作部分1横截面示意图，图6是图5的II局部放大图，图7是图5的I局部放大图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～图5说明本实施方式，本实施方式由叶片工作部分1、叶根2、围带3、凸台拉筋4和司太立合金片5组成，围带3、叶片工作部分1和叶根2由上至下模锻成一体，凸台拉筋4位于叶片工作部分1的中部，且与叶片工作部分1制成一体，叶片工作部分1的型线为变截面扭叶片，即相邻两截面间有相对扭转，叶片工作部分1从根部至顶部的截面面积逐渐减小，叶片工作部分1上部的进气侧贴有司太立合金片5，司太立合金片5用于防止水蚀；叶片工作部分1的高度L为1800mm，叶片工作部分1的根部轴向宽度V为372mm，叶片工作部分1的根部直径为φ2750mm，叶片工作部分1的排汽面积25.73m2，叶根2为斜齿纵树形叶根，叶根2的轴向宽度W为410mm，围带3的厚度h为50mm，围带3工作面轴向距离B1为84.93mm。在装配整个叶片时，叶根处装入锁紧片避免叶片轴向蹿动；叶顶为自带冠阻尼围带；整个叶片松装配(松装配就是相邻叶片的围带和围带、拉筋和拉筋之间不接触)，运行时通过扭转恢复，相邻叶片的围带和围带接触、拉筋和拉筋接触，使动叶片形成整圈连接。
具体实施方式二：结合图1、图5、图6和图7说明本实施方式，本实施方式的叶片工作部分1的根部轴向宽度V至叶片工作部分1的顶部轴向宽度V1的变化范围为372mm～80.27mm、弦长b的变化范围为376.18mm～289.14mm、安装角βy的变化范围为82°～15.82°、型线最大厚度T的变化范围为41.75mm～13.36mm、进口角α的变化范围为61.46mm～147.37mm，出口角θ的变化范围为39.74mm～32.91mm。采用上述结构参数，在保证叶片的外形结构尺寸满足设计要求的同时，还可使叶片容易装配。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1、图5、图6和图7说明本实施方式，本实施方式的叶片工作部分1的高度L分别为180mm、540mm、900mm、1260mm、1620mm处所对应的叶片工作部分1的轴向宽度V依次分别为：328.26mm、265.34mm、211.67mm、144.48mm、87.13mm，所对应的弦长b依次分别为：333.19mm、291.71mm、269.24mm、285.46mm、292.53mm，所对应的安装角βy依次分别为：80.59°、70.69°、51.89°、30.20°、17.03°，所对应的型线最大厚度T依次分别为：41.95mm、39.97mm、29.54mm、20.06mm、13.72mm，所对应的进口角α依次分别为：53.61°、55.55°、73.64°、117.70°、143.14°，所对应的出口角θ依次分别为：39.32°、35.25°、29.96°、34.36°、33.16°。采用上述结构参数，在保证叶片的外形结构尺寸满足设计要求的同时，还可使叶片容易装配。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的叶根2的总高度K为159.4mm。这种结构使叶片能牢固地装入轮缘，装配稳定、安全可靠。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图4说明本实施方式，本实施方式的凸台拉筋4的横截面为椭圆形，其长轴f为50mm，短轴t为20mm。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
各截面具体参数如下表：
Figure BDA0000070681870000031
Figure BDA0000070681870000041

Claims (5)

1.一种用于半转速核电汽轮机上的1800mm末级动叶片，它由叶片工作部分(1)、叶根(2)、围带(3)、凸台拉筋(4)和司太立合金片(5)组成，围带(3)、叶片工作部分(1)和叶根(2)由上至下模锻成一体，凸台拉筋(4)位于叶片工作部分(1)的中部，且与叶片工作部分(1)制成一体，叶片工作部分(1)的型线为变截面扭叶片，即相邻两截面间有相对扭转，叶片工作部分(1)从根部至顶部的截面面积逐渐减小，叶片工作部分(1)上部的进气侧贴有司太立合金片(5)，其特征在于：叶片工作部分(1)的高度(L)为1800mm，叶片工作部分(1)的根部轴向宽度(V)为372mm，叶片工作部分(1)的根部直径为φ2750mm，叶片工作部分(1)的排汽面积25.73m2，叶根(2)为斜齿纵树形叶根，叶根(2)的轴向宽度(W)为410mm，围带(3)的厚度(h)为50mm，围带(3)工作面轴向距离(B1)为84.93mm。
2.根据权利要求1所述用于半转速核电汽轮机上的1800mm末级动叶片，其特征在于：所述叶片工作部分(1)的根部轴向宽度(V)至叶片工作部分(1)的顶部轴向宽度(V1)的变化范围为372mm～80.27mm、弦长(b)的变化范围为376.18mm～289.14mm、安装角(βy)的变化范围为82°～15.82°、型线最大厚度(T)的变化范围为41.75mm～13.36mm、进口角(α)的变化范围为61.46mm～147.37mm，出口角(θ)的变化范围为39.74mm～32.91mm。
3.根据权利要求2所述用于半转速核电汽轮机上的1800mm末级动叶片，其特征在于：所述叶片工作部分(1)的高度(L)分别为180mm、540mm、900mm、1260mm、1620mm处所对应的叶片工作部分(1)的轴向宽度(V)依次分别为：328.26mm、265.34mm、211.67mm、144.48mm、87.13mm，所对应的弦长(b)依次分别为：333.19mm、291.71mm、269.24mm、285.46mm、292.53mm，所对应的安装角(βy)依次分别为：80.59°、70.69°、51.89°、30.20°、17.03°，所对应的型线最大厚度(T)依次分别为：41.95mm、39.97mm、29.54mm、20.06mm、13.72mm，所对应的进口角(α)依次分别为：53.61°、55.55°、73.64°、117.70°、143.14°，所对应的出口角(θ)依次分别为：39.32°、35.25°、29.96°、34.36°、33.16°。
4.根据权利要求3所述用于半转速核电汽轮机上的1800mm末级动叶片，其特征在于：所述叶根(2)的总高度(K)为159.4mm。
5.根据权利要求1所述用于半转速核电汽轮机上的1800mm末级动叶片，其特征在于：所述凸台拉筋(4)的横截面为椭圆形，其长轴(f)为50mm，短轴(t)为20mm。
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