CN103154436A - 用于蒸汽轮机的具有盖板的转子叶片 - Google Patents

Abstract

一种用于蒸汽轮机的转子叶片（1）具有叶身（2）和盖板（5），所述叶身（2）具有叶片前缘（3）和叶片顶端（4）。盖板（5）具有底板（7）和罩板（6），所述底板安装在叶身（2）的叶片顶端（4）上并且在安装状态下基本上平行于蒸汽轮机的机器轴线（8），所述罩板在叶片前缘（3）的上游构成在底板（7）上并且从所述底板径向向内地伸出，使得当转子叶片（1）被蒸汽轮机的主蒸汽流流过时，叶片顶端（4）的在叶片前缘（3）处的区域位于罩板（6）的背风区中。

Description

用于蒸汽轮机的具有盖板的转子叶片

技术领域

本发明涉及一种用于蒸汽轮机的具有盖板的转子叶片。

背景技术

现代的蒸汽轮机必须在其效率和其可用性方面满足高要求。为了达到这些要求，已知的是，例如对转子叶片设有盖板或覆盖带，由此能够减少蒸汽轮机中的间隙损耗。在覆盖带上构成多个密封尖部，由此减少了覆盖带和蒸汽轮机壳体之间的间隙宽度。由此，穿过间隙的间隙流能够最小化，进而提高了蒸汽轮机的热力学效率。

尤其地，低压涡轮机的末级的转子叶片的径向延伸构成为长的，并且必须因此承受转子叶片的叶片顶端上的高的周向速度的负荷和由于在末级中出现的通风效应增加而承受增大的加热的负荷。也能够对末级使用材料钛，所述材料钛的特征除高的耐腐蚀性之外还在于高的强度和低的比重。通常对最末的转子排设有覆盖带。为了将由于通过覆盖带引起的离心力而导致的转子叶片的机械负荷保持为尽可能小，必要的是将覆盖带构造成是尽可能重量轻的。因此，覆盖带的密封宽度沿其轴向延伸短于沿其分配给所属的转子叶片的宽度。这减小了覆盖带的密封效果，从而降低了蒸汽轮机的效率。

此外，在转子叶片的叶片顶端和覆盖带之间的由于切口应力集中效应始终承受强负荷的过渡区域直接受到液滴冲击。液滴冲击导致转子叶片的连续的冲击负荷，由此转子叶片可能遭受显著的表面磨蚀，这伴随着转子叶片的明显缩短的使用寿命。

发明内容

本发明基于如下目的，即实现一种用于蒸汽轮机的转子叶片，其中尽量克服了上述问题并且保护转子叶片不受到液滴冲击侵蚀。

根据本发明，借助于根据权利要求1所述的用于蒸汽轮机的转子叶片来实现所述目的。本发明的有利的改进形式在从属权利要求中描述。

根据本发明的用于蒸汽轮机的转子叶片具有叶身和盖板，所述叶身具有叶片前缘和叶片顶端。盖板具有底板和罩板，所述底板安装在叶身的叶片顶端上并且在安装状态下基本上平行于蒸汽轮机的机器轴线，所述罩板在叶片前缘的上游构成在底板上并且从所述底板径向向内地伸出，使得当转子叶片被蒸汽轮机的主蒸汽流流过时，转子顶端的在叶片前缘处的区域位于罩板的背风区中。因此，转子叶片的设置在罩板的背风区中的区域被保护不受到由于主蒸汽流造成的液滴冲击侵蚀。此外，在根据本发明构成的转子叶片中，从叶片顶端到底板的尤其承受负荷的过渡区域被保护不受到液滴冲击侵蚀，由此不必进行用于强化所述过渡区域的昂贵的结构措施。

叶片顶端在罩板和底板之间由抗侵蚀的保护材料覆盖，使得在叶片前缘的区域中保护叶片顶端不受到液滴冲击侵蚀。对此，保护材料手套型地在其应当保护的转子叶片区域上，例如，在叶片顶端和/或底板和/或罩板的区域上延伸。此外，保护材料能够在维修或检查工作期间被更换。因此得出，保护材料在其耐久性方面仅根据其需要形成，例如通过预设的维修或检查时间间隔来进行预设。此外，借助于保护材料的造型能够对盖板的绕流产生有利影响。因此，优选地，叶片顶端在罩板和底板之间由抗侵蚀的保护材料覆盖，使得罩板在径向内缘处能够被主蒸汽流无分离地绕流。此外，优选的是，叶片前缘由抗侵蚀的保护材料覆盖，由此叶片前缘被保护不受到液滴冲击侵蚀。

罩板优选地设置成在叶片前缘迎风侧上相对于叶片前缘是轴向隔开的，由此底板的轴向延伸、进而盖板的轴向密封宽度是大的。因此，在所属的蒸汽轮机运行时在转子叶片上出现的蒸汽泄漏是最小化的，从而改进了蒸汽轮机的效率。

罩板的径向延伸优选地构成为，使得在蒸汽轮机运行时在背风侧上在罩板的背风区中构成的涡流区在轴向上沿整个底板延伸。涡流区尤其构成为是再循环的并且主蒸汽流沿着涡流区不与底板直接接触，使得通过罩板的内缘的径向位置得出盖板的在流体力学上有效的上升角。因为由此盖板下侧不直接引导主蒸汽流，所以盖板下侧不需要相应地与主蒸汽流接触。因此，在盖板该结构情况下仅需要考虑到强度要求，由此盖板与传统的结构相比构成为是更轻的，进而在叶片顶端上出现更小的离心力负荷。此外，优选地，罩板被结构化成，使得涡流区在绕流转子叶片期间保持为是连续的并且例如不能够出现与罩板不稳定的涡流分离。因此确保了，在蒸汽轮机的整个运行期间从叶片顶端到底板的过渡区域被保护不受到液滴冲击侵蚀。此外，阻止了由于涡流分离造成的振动的出现。

附图说明

在下文中根据示意附图来阐明根据本发明的转子叶片的优选的实施形式。示出：

图1示出根据本发明的具有盖板的转子叶片的第一实施形式，所述盖板具有罩板和底板，

图2-4示出根据本发明的转子叶片的其他实施形式，其中叶片顶端由抗侵蚀的保护材料覆盖，并且

图5示出具有覆盖带的传统的转子叶片。

具体实施方式

在图1至4中示出用于蒸汽轮机的转子叶片1。转子叶片1包括叶身2以及盖板5，所述叶身具有叶片前缘3和叶片顶端4。盖板5包括罩板6和底板7，盖板5借助于所述底板安装在叶片顶端4上。底板7在安装状态下定向成基本上平行于蒸汽轮机的机器轴线8。罩板6在底板7上构成为径向向内地伸出，所述罩板此外设置成与叶片前缘3间隔开。盖板5还具有用于密封在底板7和蒸汽轮机壳体10之间的间隙的多个密封尖部9。

在图1中示出的转子叶片1加载有通过箭头11示出的主蒸汽流，所述主蒸汽流绕流叶身2和盖板5。主蒸汽流在罩板6的径向内缘12处断流，由此在盖板6的背风侧上构成涡流区13，所述涡流区在轴向上沿着底板7延伸。涡流区13设置在叶片顶端4和底板7之间的过渡区域14处。

涡流区13由涡流15形成，从所述涡流引导出主蒸汽流。涡流15限定盖板5的在流体力学上有效的上升角16，所述上升角可通过盖板6的结构预先确定。因为上升角16与罩板6的在径向上位于内部的边缘的位置相关，并且不与底板7在转子叶片侧的轮廓相关，所以底板7构造成是平板型的、从而是重量轻的。因此，底板7能够在其轴向延伸上构成为是长的，而转子叶片1没有不可靠地承受高机械负荷。因为底板7的大的轴向延伸，能够在底板7上设有附加的密封尖部9，由此增大了盖板5的密封效果，进而提高了所属的蒸汽轮机的热力学效率。

图2示出根据本发明的转子叶片1，所述转子叶片设有抗侵蚀的保护材料17。该保护材料17安装在罩板6和底板7之间在叶片顶端4的区域中，并且保护由于液滴冲击侵蚀而尤其危险的过渡区域14和叶片前缘3的部分。此外，保护材料17形成为，使得在维修和检查工作期间能够容易地被更换。在图3中保护材料17安装在叶片前缘3处，由此所述区域被保护不受到液滴冲击侵蚀。图4示出具有已安装的保护材料17的转子叶片1的另一个实施例。由于保护材料17的造型，转子叶片1的绕流受到有利影响，由此过渡区域14被保护。此外，保护材料17在罩板6的尤其承受负荷的区域上被保护抵御液滴冲击，由此用于更换保护材料17的时间间隔长。

与此相对地，图5示出根据现有技术的用于蒸汽轮机的转子叶片101。通过箭头102示出的主蒸汽流在转子叶片101的叶片顶端103的区域中借助于覆盖带104来引导。覆盖带104必须与此相应地构成为是有结构化的，以便能够在其转子叶片侧的轮廓105上引导主蒸汽流并且在其面向蒸汽轮机壳体（没有示出）的侧上借助于密封尖部106来封闭间隙。覆盖带104的质量由于所述结构与根据本发明的盖板5的质量相比是大的，使得覆盖带104的轴向延伸必须保持成短的。因此，仅还能够在覆盖带104上设有少量的密封尖部106。这损害了覆盖带104的密封效果，进而损害了蒸汽轮机的热力学效率。

Claims (5)

1.用于蒸汽轮机的转子叶片（1），

所述转子叶片具有叶身（2）和盖板（5），所述叶身具有叶片前缘（3）和叶片顶端（4），

其中所述盖板（5）具有底板（7）和罩板（6），所述底板安装在所述叶身（2）的所述叶片顶端（4）上并且在安装状态下基本上平行于所述蒸汽轮机的机器轴线（8），所述罩板在所述叶片前缘（3）的上游构成在所述底板（7）上并且从所述底板径向向内地伸出，使得当所述转子叶片（1）被所述蒸汽轮机的主蒸汽流流过时，所述叶片顶端（4）的在叶片前缘（3）处的区域位于所述罩板（6）的背风区中，

其特征在于，

所述叶片顶端（4）在所述罩板（6）和所述底板（7）之间由抗侵蚀的保护材料（17）覆盖，使得所述叶片顶端（4）在所述叶片前缘（3）的区域中被保护不受到液滴冲击侵蚀。

2.根据权利要求1所述的转子叶片，

其中所述罩板（6）设置成在所述叶片前缘（3）的迎风侧上相对于所述叶片前缘是轴向隔开的。

3.根据权利要求1或2所述的转子叶片，

其中所述罩板（6）的径向延伸构成为，使得在所述蒸汽轮机运行时在背风侧上在所述罩板（6）的背风区中构成的涡流区（13）在轴向上沿着整个底板（7）延伸。

4.根据权利要求1所述的转子叶片，

其中所述叶片顶端（4）在所述罩板（6）和所述底板（7）之间由抗侵蚀的所述保护材料（17）覆盖，使得所述罩板（6）在径向内缘（12）处能够被所述主蒸汽流无分离地绕流。

5.根据权利要求1或4所述的转子叶片，

其中所述叶片前缘（3）由抗侵蚀的所述保护材料（17）覆盖，使得整个叶片前缘（3）被保护不受到液滴冲击侵蚀。

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