CN1057090A - 用于部分进汽运行的改进型控制级喷嘴叶片 - Google Patents

用于部分进汽运行的改进型控制级喷嘴叶片 Download PDF

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Abstract

能在部分进汽运行方式工作的汽轮机，装设有与 其它喷嘴叶片相比具有较厚出汽边的喷嘴叶片，从而 避免了在部分负荷运行时由于大的压力负荷造成的 冲蚀。

Description

本发明一般涉及到多种蒸汽透平，尤其涉及到一种用在部分进汽运行的改进型控制级喷咀叶片。
蒸汽透平的各旋转和静止叶片安装在多个叶栅和级中，通常，给定叶栅上的各叶片彼此是完全相同的。
每一个旋转或静止叶片的叶形或叶片段包括一个进汽边、一个出汽边、一个凹形表面和一个凸形表面。在专用的透平中，特定叶栅叶片共同的叶形不同于每一其它叶栅叶片的叶形，同样，两种不同设计的透平不会有相同的叶形，叶形结构不同，导致空气动力特性、应力分布型式、工作温度和叶片的固有频率有很大差异。这些差异又决定了在边界条件（透平进汽温度、压气机压力比和机器转速）下的叶片工作寿命，而确定工作寿命通常是先于叶片断面形状或叶片形状的研究。
在图1中示出了两个相邻的控制级喷咀叶片，一般用数字10和12表示，每个叶片分别有一个凸形的负压表面14、16和背面的凹形或压力侧表面18和20。每一个叶片分别有一个进汽边22、24和出汽边26和28。出汽边26和凸形表面16之间的直线距离称为“喉部开口”并用数字30表示。“节距”是相邻两叶片的出汽边之间的距离，用数字32表示，叶片的特征尺寸是喉部尺寸和节距的比率，是设计叶片时的一个关键参数。
在非高峰负荷或低负荷时，诸如在夜间，尽管必须保持所规定的转速，却不需汽轮机满功率运行。为了实现这种工况，汽轮机通常设计成具有多个进汽弧段。例如，如图2中所示意出的，一个蒸汽室分成四个部分或四个进汽弧室36、38、40和42，每个进汽弧室分别设有一个调节阀44、46、48和50，在满负荷运行时，这些阀全部打开让蒸汽进入每个喷咀室（进汽弧段可能包含不只一个喷咀室）。
在低负荷时，可能仅需要让蒸汽进入一个或一小组喷咀室，例如，阀门44处于打开位置，而阀门46、48和50关闭，以使进入透平的所有蒸汽都通过喷咀室36，对此，一般说是透平处于部分进汽运行;在这种情况下，喷咀室36代表主进汽弧段。
静叶的第一列52被称为控制级喷咀叶片，喷咀叶片的出汽边经受着冲蚀，尤其在主进汽弧中更是如此，这是因为在部分负荷运行时，它们受到很大的压力负载的缘故。换言之，由于事实上只有一个蒸汽室进汽，控制级喷咀叶片经受了高的压力差，由这种压力负载造成的损坏使叶片需要更频繁地更换或修理，而导致更高的维修费用。
本发明的目的是提供一种控制级喷咀叶片设计，这种设计避免了喷咀叶片出汽边的冲蚀，尤其是主进汽弧段中的叶片冲蚀。从而降低总的维修费用。
根据此目的，本发明用于这样一台汽轮机，它包含一列喷咀叶片，这些叶片又分成在圆周上配置的弧段，至少有一个弧段是蒸汽的主进汽弧段，每一个喷咀叶片有一个出汽边、一个进汽边、一个压力侧表面，和一个负压侧表面，其特征在于：至少在主进汽弧段中的喷咀叶片的出汽边比其余的喷咀叶片的出汽边厚。
从对以下仅作为举例示出的实例的描述本发明将变得更容易明了，在附图中：
图1是一张表示已知设计的两个相邻喷咀叶片的剖视图;
图2是一张表示四个进汽弧段的汽轮机简图;
图3为根据本发明设计的两个相邻喷咀叶片的剖视图。
本发明提供的喷咀叶片与其余弧段喷咀叶片相比，有较厚的出汽边，至少在如图2中36那样的主进汽弧段上是如此。把不同形状的叶片设于同一叶栅，这是有悖常识的，但据信由于减轻了叶片冲蚀使带喷咀叶片的透平运行效益的降低及维修费用，会超过出汽边加厚造成的效率下降。
出汽边中的改变如图3中所示，新的出汽边和26a和28a所示，旧有的出汽边用虚线示出。
在增加出汽边厚度后，必须保持喉部通道和节距不变以保持通过喷咀出口的汽流分布均匀。为了实现这个目的，需增大主进汽弧段上时片的曲变半径。如图3所示，借助沿负压侧表面14和16增大曲率半径，而不改变喉部通道30或节距32的办法使出汽边厚度增加，曲率半径加大发生在从点B延伸到出汽边的弧段表面上，喉部通道就是在B点测量的。如图3，可以在正常出汽边厚度和加厚出汽边之间作一比较，后者的叶片负压侧表面的曲率半径已然加大。具有较厚出汽边的叶片与其它叶片一样具有相同的喉部通道和节距。
当汽轮机在部分进汽工作状况下运行时，例如在低负荷期间，调节阀46、48和50关闭，而调节阀44保持开启，这样弧段36变成为主进汽弧段，为了经受由于部分负荷运行而造成的大的压力负载，在弧段36中的叶片设有较厚的出汽边，一旦某个弧段被确定作为主进汽弧段，则该弧段中的叶片有较厚出汽边，汽轮机就只通过弧段36作部分进汽运行。
尽管可以提供第二个具有较厚出汽边的弧段，但最好只提供一个弧段作为主进汽弧段。

Claims (3)

1、一台包括有被分成多个圆周布置弧段(36、38、40、42)的喷咀叶栅的汽轮机，至少一个弧段为主进汽弧段，每个喷咀叶片都有一个出汽边(26a、28a)、一个进汽边(22、24)，一个压力侧表面(18、20)和一个负压侧表面(14、16)，其特征在于：至少主进汽弧段中的喷咀叶片(10、12)的出汽边(26A、28A)是比其它喷咀叶片的出汽边厚。
2、如权利要求1所述的一台汽轮机，特征在于：主进汽弧段喷咀叶片（10、12）和其它喷咀叶片具有相同的喉部通道（30）和节距（32）。
3、如权利要求1或2所述的一台汽轮机，特征在于：主进汽弧段的喷咀叶片（10、12），从喉部通道的测量点延伸到出汽边（26A、28A）的一段负压侧表面（14、16）的弧形段上，具有一个增大的曲率半径。
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