CN113279825A - 核电汽轮机全周进汽室设计方法及全周进汽室 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种核电汽轮机全周进汽室的设计方法及全周进汽室，包含了剪切、放样等曲面造型方法，生成七个面片与进汽截面共同构成进汽室的包含一个进汽口的四分之一内表面，四分之一内表面通过两次镜像生成包含四进汽口的汽轮机全周进汽室，还可生成四个面片构成的不包含进汽口的四分之一内表面，包含一个进汽口的四分之一内表面与不包含进汽口的四分之一内表面通过镜像和拼接操作可生成两进汽口的垂直中分面对称的进汽室内表面或者以转子中心线为轴旋转180度对称的进汽室内表面。通过该方法得到的进汽室，其内表面过渡光滑、流动损失小，环形腔截面积可变，通过可变截面积的合理配置可使汽轮机第一级的进汽更加均匀。

Description

核电汽轮机全周进汽室设计方法及全周进汽室

技术领域

本发明涉及汽轮机进汽室的设计领域，尤其是涉及一种核电汽轮机全周进汽室设计方法及全周进汽室。

背景技术

随着经济的快速发展，电力工业发展迅速，但经济的快速发展对环境带来了巨大的压力，为缓解这一矛盾，我国正大力建设大容量、高功率的核电汽轮发电机组。目前汽轮发电机组向大容量、高参数方向发展，汽流激振发生的可能性也随之増加。随着1000MW及以上的高功率机组大量投运，汽流激振己成为机组面临的主要振动问题之一，其中进汽方式不当引起不均匀蒸汽力和力矩是引起汽流激振关键因素之一。

通常核电机组不参与电网调峰、调频，大部分启动时间内满负荷运行，所以大部分机组采用节流配汽、进汽室采用全周进汽。核电汽轮机的进汽参数比火电机组低，当前1000MW等级的机组进汽压力才6MPa左右，这导致核电汽轮机的容积流量大得多。与此相矛盾的是，进汽室的压损，或者说是进汽损失，通常与进汽速度正相关，为了减小进汽损失，同时提高进汽室内流动的稳定性，必须减小蒸汽从进汽管道进入进汽室的平均速度。因此，在施工条件允许的情况下，核电汽轮机的进汽管道直径会设计的比较大，并采用更多的管道同时进汽(通常是4根)，进汽管道的截面积会比进汽室环形腔的截面大得多。更大的管道截面积带来的设计难点在于，如何从较大截面的圆形进汽管道截面光滑、平缓地过渡到截面积较小的进汽室环形腔。

为了减小进汽管道对汽轮机平台侵占(方便施工)，同时也为了保证进汽管道对进汽室施加的力更容易平衡，核电汽轮机的4个进汽口均采用垂直进汽的方式，且上下、左右对称布置。因此同侧上下两个进汽口的汽流相互对冲，同侧左右两个进汽口的汽流相互趋于分离。这种情况下，该布置的设计难点在于如何保证第一级叶栅进汽均匀。

因此，实有必要设计一种核电汽轮机全周进汽室设计方法，以克服上述问题。

发明内容

为了避免上述问题，提供了一种核电汽轮机全周进汽室设计方法及全周进汽室，适用于四/二进汽、双分流的大功率、大流量核电汽轮机；该方法将进汽室的设计和造型步骤标准化，为这类汽轮机进汽室的设计提供一套基本的流程，通过该方法得到的进汽室，其进汽管道到环形腔过渡光滑、流动损失小，环形腔截面积可变，通过可变截面积的合理配置可使汽轮机第一级的进汽更加均匀。

本发明提供的一种核电汽轮机全周进汽室设计方法，包括步骤如下：

1)根据汽轮机高压缸通流设计进汽室垂直截线和水平截线的位置及角度，其中，垂直截线所在平面与水平截线所在平面垂直且两平面的相交线与汽轮机的转子中心线重合，垂直截线和水平截线均包括闭合连接的旋转不变截线和旋转可变截线，靠近转子中心线的为旋转不变截线，远离转子中心线的为旋转可变截线，旋转不变截线绕汽轮机转子中心线旋转360°构成进汽室的出口流道；

2)根据汽轮机高压缸通流选取入口截线，入口截线沿垂直或水平方向拉伸一定距离形成入口柱面；

3)构建V形截面，V形截面的两个截面均与进汽中心面垂直，V形截面与入口柱面相交得到两个圆柱截线，两个圆柱截线将入口柱面分成两部分，靠近入口截线的那一部分构成进汽室内表面的进汽面片；

4)垂直截线的旋转不变截线绕转子中心线旋转90°形成旋转不变面片，垂直截线的旋转不变截线旋转后与水平截线的旋转不变截线重合；

5)垂直截线的旋转可变截线与水平截线的旋转可变截线及两个圆柱截线放样形成旋转连接面片；

6)进汽面片、旋转不变面片及旋转连接面片构成进汽室的包含一个进汽口的四分之一内表面；

其中，步骤3)和4)的先后顺序是可调的。

优选地，还包括：

步骤7)将包含一个进汽口的四分之一内表面通过垂直截线所在平面与水平截线所在平面镜像得到包含四进汽口进汽室的全部内表面。

优选地，还包括：

步骤7)将垂直截线的旋转可变截线与水平截线的旋转可变截线放样形成旋转可变面片，旋转不变面片和旋转可变面片构成不包含进汽口的四分之一内表面；

步骤8)将不包含进汽口的四分之一内表面及包含一个进汽口的四分之一内表面通过镜像或旋转构成两进口进汽室内表面。

优选地，包括步骤如下：

1)为进行空间定位定义如下：进汽室水平中分面与进汽室流道的相交的截面为水平截面，水平截面的边界为水平截线，进汽室垂直中分面与进汽室流道的相交的截面为垂直截面，垂直截面的边界为垂直截线，水平中分面、垂直中分面和进汽中心面相互垂直，水平中分面与垂直中分面的交线为汽轮机转子中心线；

2)根据汽轮机通流设计确定进汽室出口截线的位置和角度，出口截线绕汽轮机转子中心线旋转360°即为进汽室出口截面；

3)根据进汽室出口截线设计进汽室出口导流型线，型线包括两条，每条型线的端点分别与进汽室出口截线的两个端点相连接，两条导流型线与出口截线绕汽轮机转子中心线旋转360°构成进汽室出口流道，出口流道应保证进汽室内的汽流流畅地进入汽轮机第一级静叶栅；

4)水平截线和垂直截线均包括两部分：旋转不变截线和旋转可变截线，导流型线和出口截线构成旋转不变截线，水平截线中的旋转不变截线绕转子中心线逆时针或顺时针旋转90°后与垂直截线中的旋转不变截线相互重合；

根据进汽室通流设计旋转可变截线，其包括三段：其中两段为长度相等的延长线段，均为旋转不变截线两个端点处的延长线，旋转可变截线的第三段为一条样条线，称为可变样条线，可变样条线的两端分别与两条延长线段的另一端重合；

旋转不变截线的两个端点通过旋转可变截线连接，水平截线中的旋转可变截线绕转子中心线逆时针或顺时针旋转90°后与垂直截线中的旋转可变截线不一定重合，通过控制水平截线和垂直截线的旋转可变截线改变水平截面和垂直截面的形状和面积；

5)在距离水平中分面合适的入口平面上选取入口截线，入口平面到水平中分面的距离大于垂直截线到水平中分面最远的距离，入口截线选取为圆形，其直径接近于汽轮机进汽管道的内径，圆心投影到水平中分面中的点接近于水平截面的形心，入口截线围成入口截面，入口截面的面积大于水平截面和垂直截面的面积；

6)入口截线沿垂直方向拉伸合适距离，形成入口柱面；

7)在进汽中心面上构建V形截线，V形截线包括两条线段，其中靠近垂直中分面的那条线段称为第一圆柱截线、远离垂直中分面的那条线段称为第二圆柱截线，两条线段的两个端点重合于V点，V点位于入口柱面内，另外两个端点位于柱面外的不同侧，V点到垂直中分面的投影点位于垂直截面内，沿转子中心线双向拉伸第一圆柱截线和第二圆柱截线形成第一圆柱截面和第二圆柱截面，两个截面与柱面相交形成两条端点重合的椭圆弧线，其中靠近垂直中分面的那一段为第一椭圆弧线，远离垂直中分面的那一段为第二椭圆弧线，两段椭圆弧线将入口柱面分成两部分，其中靠近入口截面的那一部分构成了进汽室内表面的面片一；

8)水平截线中的旋转不变截线绕转子中心线旋转90°形成面片二且与垂直截线中的旋转不变截线重合，面片二以水平截线和垂直截面中的旋转不变截线以及两条90°圆弧线为边界，两条90°圆弧线为旋转不变截线两个端点绕中心线旋转90°的路径；

9)水平截线中的延长线段与垂直截面中延长线段的长度不一定相等，因此无法通过上一步中旋转90°重合，水平截线和垂直截线在进汽中心面同侧的两条延长线段以同侧的90°圆弧线为引导线放样得到面片三和面片四，面片三和面片四分别以两条延长线段、一条90°圆弧线和一条放样线为边界，其中面片三上的放样线称为面片三放样线，面片四上的放样线称为面片四放样线；

10)第二圆柱截面所在的无限平面称为平面一，平面一与面片三放样线和面片四放样线相交于点一和点二，点一、点二和第二椭圆弧线位于同一平面，第二椭圆弧线上靠近点一的那个端点称为点三、靠近第二的那个端点称为点四，点一与点三通过一条样条线连接，样条线在点三处与第二椭圆弧线相切，称为第一椭圆弧延长线，点二和点四通过第二椭圆弧延长线连接，第一椭圆弧延长线与第二椭圆弧延长线以进汽中心面镜像对称；

11)第一椭圆弧延长线、第二椭圆弧线和第二椭圆弧延长线共同构成截线一，水平可变截线中的样条线和截线一通过三条引导线放样得到面片五，其中两条引导线分别为面片三放样线和面片四放样线，一条引导线为进汽中分面上的样条线，该样条线的两端分别与水平可变截线和第二椭圆弧线的中点重合，且样条线两个端点处的切线与水平中分面垂直；

12)在进汽中心面上构建一条样条线，称为面片六七引导线，该样条的一端为第一椭圆弧线的中点，且样条线在该端点上的切线垂直于水平中分面，另一端为垂直截线中旋转可变截线的中点，且样条线在该端点上的切线垂直于垂直中分面；

13)构建一个无限平面，称为平面二，平面二经过点一和点二且与面片六七引导线垂直相交于点五，在平面二上构建一条样条线，该样条线以点一和点二为端点，点五为中点，称为面片六七界线；

14)面片六七界线和第一椭圆弧线通过三条引导线放样得到面片六，其中两条引导线分别为第一椭圆弧延长线和第二椭圆弧延长线，一条引导线为面片六七引导线，要求面片六在和第一椭圆弧线处与柱面相切；

15)面片六七界线和垂直可变截线中的样条线通过三条引导线放样得到面片七，其中两条引导线分别为面片三放样线和面片四放样线，一条引导线为面片六七引导线，要求面片七在垂直可变截线中的样条线处与垂直中分面垂直；

16)面片一至面片七与入口截面共同构成进汽室的包含一个进汽口的四分之一内表面。

优选地，对于双分流的汽缸设计，进汽室出口的两个导流型线中靠近汽轮机转子中心线的那条型线为第一导流型线、靠近汽缸外表面的那条型线为第二导流型线，进汽室有两个出口流道，两个出口流道沿进汽中心面对称布置，两个出口流道的第一导流型线端点在进汽中心面上重合；其中对称布置的两条第一导流型线、两条第二导流型线和两条出口截线共六条线共同构成旋转不变截线。

优选地，包含进汽口的四分之一内表面通过垂直中分面和水平中分面镜像两次得到包含四进汽口进汽室的全部内表面。

优选地，水平可变截线和垂直可变截线以步骤9)中的两条90°圆弧线为引导线放样得到面片八，面片二、面片三、面片四和面片八共同构成不包含进汽口的四分之一内表面。

优选地，包含进汽口的四分之一内表面通过垂直中分面镜像得到一象限内表面，不包含进汽口四分之一内表面通过水平中分面镜像得到三象限内表面，三象限内表面通过垂直中分面镜像得到四象限内表面，一二三四象限内表面共同构成垂直中分面对称的两进汽口进汽室内表面。

优选地，包含进汽口四分之一内表面为二象限内表面，以转子中心线为轴旋转180度得到四象限内表面，不包含进汽口四分之一内表面通过水平中分面镜像得到三象限内表面，三象限内表面以转子中心线为轴旋转180度得到一象限内表面，一二三四象限内表面共同构成以转子中心线为轴旋转180度对称的两进口进汽室内表面。

一种核电汽轮机全周进汽室，任一上述核电汽轮机全周进汽室设计方法设计的全周进汽室。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明将汽轮机进汽室的设计和造型的步骤标准化，大大降低了模型的生成以及后续进一步优化的时间；

2.本发明通过曲面造型保证了进汽室内表面大部分区域是光滑的，从而降低了蒸汽经过进汽室的压降，意味着降低了进汽损失；

3.本发明水平截线和垂直截线均包含旋转可变截线，意味着水平截面和垂直截面的面积可变，适当减小水平截面面积、增加垂直截面面积，可使得蒸汽从入口到水平截面的压降趋近于入口到垂直截面的压降，从而使汽轮机第一级的进汽更加均匀。

附图说明

图1为本发明一优选实施例的核电汽轮机全周进汽室设计方法的步骤1)和步骤2)示意图；

图2为本发明一优选实施例的核电汽轮机全周进汽室设计方法的步骤3)至步骤6)示意图；

图3为本发明一优选实施例的核电汽轮机全周进汽室设计方法的步骤6)示意图；

图4为本发明一优选实施例的核电汽轮机全周进汽室设计方法的步骤7)至步骤9)示意图；

图5为本发明一优选实施例的核电汽轮机全周进汽室设计方法的步骤10)至步骤11)示意图；

图6为本发明一优选实施例的核电汽轮机全周进汽室设计方法的步骤12)至步骤13)示意图；

图7为本发明一优选实施例的核电汽轮机全周进汽室设计方法的步骤14)至步骤17)示意图；

图8为本发明实施例一的核电汽轮机全周进汽室设计方法得到的全周进汽室示意图；

图9为本发明实施例二和实施例三的核电汽轮机全周进汽室设计方法的步骤18)示意图；

图10为本发明实施例二的核电汽轮机全周进汽室设计方法得到的全周进汽室示意图；

图11为本发明实施例三的核电汽轮机全周进汽室设计方法得到的全周进汽室示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚，完整地描述。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”，“上”，“下”，“左”，“右”，“竖直”，“水平”，“内”，“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”，“第二”，“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”，“相连”，“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

根据本发明提供的汽轮机进汽室设计和造型方法，针对1000MW级汽轮机设计高压缸进汽室的步骤如下：

1)为了对几何进行定位，进行如下定义：如图1所示，进汽室水平中分面与进汽室流道的相交的截面为水平截面，水平截面的边界为水平截线，进汽室垂直中分面与进汽室流道的相交的截面为垂直截面，垂直截面的边界为垂直截线，水平中分面、垂直中分面和进汽中心面相互垂直，水平中分面与垂直中分面的交线为汽轮机转子中心线；

2)根据汽轮机高压缸通流设计确定进汽室出口截线1的位置和角度，第一级静叶叶高约120mm，因此截线1的长度设置为120mm，由于汽轮机高压缸第一级采用斜置静叶，因此出口截线1与垂直方向设计夹角约45°，出口截线1的中点到转子中心线的距离为900mm；

3)根据进汽室出口截线1设计进汽室出口导流型线，型线包括两条，其中靠近汽轮机转子中心线的那条型线为第一导流型线2、靠近汽缸外表面的那条型线为第二导流型线3，每条型线的端点分别与进汽室出口截线的两个端点相连接，两条导流型线与出口截线在端点处垂直，如图2所示，第一导流型线2为一条直线，第二导流型线3为一段圆弧线，该圆弧半径为80mm，弧度为45°，其中两条导流型线与出口截线绕汽轮机转子中心线旋转360°可构成进汽室一侧出口流道；

4)对于双分流的汽缸设计，进汽室有两个出口流道，两个出口流道沿进汽中心面对称布置，两个出口流道的第一导流型线的端点在进汽中心面上相互重合；

5)水平截线和垂直截线均包括两部分：旋转不变截线和旋转可变截线，如图2所示，其中对称布置的两条第一导流型线2、两条第二导流型线3和两条出口截线1共六条线共同构成旋转不变截线，垂直截线中的旋转不变截线绕转子中心线逆时针或顺时针旋转90°后与水平截线中的旋转不变截线相互重合；

6)旋转不变截线的两个端点通过旋转可变截线连接，垂直截线中的旋转可变截线绕转子中心线逆时针或顺时针旋转90°后与水平截线中的旋转可变截线不一定重合，通过控制水平截线和垂直截线的旋转可变截线可以改变水平截面和垂直截面的形状和面积；

其中，垂直截线中的旋转可变截线包括三段，其中两段为长度相等的延长线段4，长度为40mm，且与第二导流型线3相切，旋转可变截线的第三段为一条样条线，称为可变样条线5，可变样条线的两端分别与两条延长线段4的另一端重合，本实施例中可变样条线5包括15个控制点，且沿进汽中心面对称布置；水平截线中的旋转可变截线同样包括三段，只是三段线的尺寸与垂直截线略有不同，图3中虚线为垂直截线、实线为水平截线，水平截线和垂直截线的旋转不变截线相互重合、旋转可变截线重合，其中水平截线围成的截面积大于垂直截线的截面积；

7)如图4，在距离水平中分面1500mm的平面上选取入口截线7，入口截线为圆形，其直径为800mm，圆心位于进汽中心面上，到垂直中分面的距离为也为800mm；

8)入口截线7沿垂直方向拉伸，形成入口柱面8；

9)在进汽中心面上构建V形截线，V形截线包括两条线段，其中靠近垂直中分面的那条线段称为第一圆柱截线9、远离垂直中分面的那条线段称为第二圆柱截线10，两条线段的两个端点重合于V点，V点到垂直中分面的距离为750mm，到水平中分面的距离为1100mm，第一圆柱截线9与水平中分面的夹角为40°，第二圆柱截线10与水平中分面的夹角为25°。沿转子中心线双向拉伸第一圆柱截线9和第二圆柱截线形10成第一圆柱截面11和第二圆柱截面12，两个截面与柱面相交形成两条端点重合的椭圆弧线，其中靠近垂直中分面的那一段为第一椭圆弧线13，远离垂直中分面的那一段为第二椭圆弧线14，两段椭圆弧线将入口柱面8分成两部分，其中靠近入口截线7的那一部分构成了进汽室内表面的面片一15；

10)如图5，垂直截线中的旋转不变截线绕转子中心线旋转90°形成面片二16，面片二16以水平截线和垂直截面中的旋转不变截线以及两条90°圆弧线17为边界，两条90°圆弧线17为旋转不变截线两个端点绕转子中心线旋转90°的路径；

11)垂直截线中的延长线段4与水平截面中延长线段18的长度不相等，其中垂直截面中延长线段4长度为45mm，因此延长线段4无法通过上一步中旋转90°与延长线段18重合，水平截线和垂直截线在进汽中心面同侧的延长线段4和延长线段18以同侧的90°圆弧线17为引导线放样得到面片三19和面片四20，面片三19和面片四20分别以延长线段4和延长线段18、一条90°圆弧线17和一条放样线为边界，其中面片三上的放样线称为面片三放样线21，面片四上的放样线称为面片四放样线22；

12)如图6，第二椭圆弧线14所在的无限平面称为平面一23，平面一23与面片三放样线21和面片四放样线22相交于点一24和点二25，点一24、点二25和第二椭圆弧线14位于同一平面，第二椭圆弧线14上靠近点一24的那个端点称为点三26、靠近点二25的那个端点称为点四27，点一24与点三26通过平面一23上的一条样条线连接，样条线在点三26处与第二椭圆弧线14相切，称为第一椭圆弧延长线28，点二25和点四27通过第二椭圆弧延长线29连接，第一椭圆弧延长线28与第二椭圆弧延长线29以进汽中心面镜像对称；

13)第一椭圆弧延长线28、第二椭圆弧线14和第二椭圆弧延长线29共同构成截线一30，水平可变截线中的样条线31和截线一30通过三条引导线放样得到面片五6，其中两条引导线分别为面片三放样线21和面片四放样线22，一条引导线为进汽中分面上的样条线32，样条线32的两端分别与样条线31和第二椭圆弧线14的中点重合，且样条线32两个端点处的切线与水平中分面垂直，要求面片五31在样条线31处与水平中分面垂直；

14)如图7，在进汽中心面上构建一条样条线，称为面片六七引导线33，该样条的一端为第一椭圆弧线13的中点，且样条线在该端点上的切线垂直于水平中分面，另一端为垂直截线中旋转可变截线的中点34，且样条线在该端点上的切线垂直于垂直中分面；

15)构建一个无限平面，称为平面二35，平面二35经过点一24和点二25且与面片六七引导线33垂直相交于点五36，在平面二35上构建一条样条线，该样条线以点一24和点二25为端点，点五36为中点，称为面片六七界线37；

16)面片六七界线37和第一椭圆弧线13通过三条引导线放样得到面片六38，其中两条引导线分别为第一椭圆弧延长线28和第二椭圆弧延长线29，一条引导线为面片六七引导线33，要求面片六38在和第一椭圆弧线13处与柱面8相切；

17)面片六七界线37和垂直可变截线中的样条线39通过三条引导线放样得到面片七40，其中两条引导线分别为面片三放样线21和面片四放样线22，一条引导线为面片六七引导线33，要求面片七40在样条线39处与垂直中分面垂直；

18)面片一至面片七与入口截面共同构成进汽室的包含一个进汽口的四分之一内表面，通过垂直中分面和水平中分面镜像两次可以得到如图8所示包含四进汽口进汽室的全部内表面。

实施例二：

实施例二的1)到17)步与实施例一1)到17)步相同，不同的是还包括如下步骤：

18)如图9，水平可变截线和垂直可变截线以面片三放样线21和面片四放样线22为引导线放样得到面片八41，面片二16、面片三19、面片四20和面片八41共同构成不包含进汽口的四分之一内表面；

19)面片一至面片七与入口截面共同构成进汽室的包含一个进汽口的四分之一内表面，通过垂直中分面镜像得到一象限内表面，步骤18)中的不包含进汽口四分之一内表面通过水平中分面镜像得到三象限内表面，三象限内表面通过垂直中分面镜像得到四象限内表面，一二三四象限内表面共同构成如图10所示的垂直中分面对称的两进口进汽室内表面。

实施例三：

实施例三的1)到18)步与实施例二1)到18)步相同，不同的是还包括如下步骤：

19)面片一至面片七与入口截面共同构成进汽室的包含一个进汽口的四分之一内表面，以转子中心线为轴旋转180度得到四象限内表面，步骤18)中的不包含进汽口四分之一内表面通过水平中分面镜像得到三象限内表面，三象限内表面以转子中心线为轴旋转180度得到一象限内表面，一二三四象限内表面共同构成如图11所示的以转子中心线为轴旋转180度对称的两进口进汽室内表面。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种核电汽轮机全周进汽室设计方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)根据汽轮机高压缸通流设计进汽室垂直截线和水平截线的位置及角度，其中，垂直截线所在平面与水平截线所在平面垂直且两平面的相交线与汽轮机的转子中心线重合，垂直截线和水平截线均包括闭合连接的旋转不变截线和旋转可变截线，靠近转子中心线的为旋转不变截线，远离转子中心线的为旋转可变截线，旋转不变截线绕汽轮机转子中心线旋转360°构成进汽室的出口流道；

2)根据汽轮机高压缸通流选取入口截线，入口截线沿垂直或水平方向拉伸一定距离形成入口柱面；

3)构建V形截面，V形截面的两个截面均与进汽中心面垂直，V形截面与入口柱面相交得到两个圆柱截线，两个圆柱截线将入口柱面分成两部分，靠近入口截线的那一部分构成进汽室内表面的进汽面片；

4)垂直截线的旋转不变截线绕转子中心线旋转90°形成旋转不变面片，垂直截线的旋转不变截线旋转后与水平截线的旋转不变截线重合；

5)垂直截线的旋转可变截线与水平截线的旋转可变截线及两个圆柱截线放样形成旋转连接面片；

6)进汽面片、旋转不变面片及旋转连接面片构成进汽室的包含一个进汽口的四分之一内表面；

其中，步骤3)和4)的先后顺序是可调的。

2.如权利要求1中所述的核电汽轮机全周进汽室设计方法，其特征在于：还包括：

步骤7)将包含一个进汽口的四分之一内表面通过垂直截线所在平面与水平截线所在平面镜像得到包含四进汽口进汽室的全部内表面。

3.如权利要求1中所述核电汽轮机全周进汽室设计方法，其特征在于：还包括：

步骤7)将垂直截线的旋转可变截线与水平截线的旋转可变截线放样形成旋转可变面片，旋转不变面片和旋转可变面片构成不包含进汽口的四分之一内表面；

步骤8)将不包含进汽口的四分之一内表面及包含一个进汽口的四分之一内表面通过镜像或旋转构成两进口进汽室内表面。

4.如权利要求1中所述的核电汽轮机全周进汽室设计方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)为进行空间定位定义如下：进汽室水平中分面与进汽室流道的相交的截面为水平截面，水平截面的边界为水平截线，进汽室垂直中分面与进汽室流道的相交的截面为垂直截面，垂直截面的边界为垂直截线，水平中分面、垂直中分面和进汽中心面相互垂直，水平中分面与垂直中分面的交线为汽轮机转子中心线；

2)根据汽轮机通流设计确定进汽室出口截线的位置和角度，出口截线绕汽轮机转子中心线旋转360°即为进汽室出口截面；

3)根据进汽室出口截线设计进汽室出口导流型线，型线包括两条，每条型线的端点分别与进汽室出口截线的两个端点相连接，两条导流型线与出口截线绕汽轮机转子中心线旋转360°构成进汽室出口流道，出口流道应保证进汽室内的汽流流畅地进入汽轮机第一级静叶栅；

4)水平截线和垂直截线均包括两部分：旋转不变截线和旋转可变截线，导流型线和出口截线构成旋转不变截线，水平截线中的旋转不变截线绕转子中心线逆时针或顺时针旋转90°后与垂直截线中的旋转不变截线相互重合；

根据进汽室通流设计旋转可变截线，其包括三段：其中两段为长度相等的延长线段，均为旋转不变截线两个端点处的延长线，旋转可变截线的第三段为一条样条线，称为可变样条线，可变样条线的两端分别与两条延长线段的另一端重合；

旋转不变截线的两个端点通过旋转可变截线连接，水平截线中的旋转可变截线绕转子中心线逆时针或顺时针旋转90°后与垂直截线中的旋转可变截线不一定重合，通过控制水平截线和垂直截线的旋转可变截线改变水平截面和垂直截面的形状和面积；

5)在距离水平中分面合适的入口平面上选取入口截线，入口平面到水平中分面的距离大于垂直截线到水平中分面最远的距离，入口截线选取为圆形，其直径接近于汽轮机进汽管道的内径，圆心投影到水平中分面中的点接近于水平截面的形心，入口截线围成入口截面，入口截面的面积大于水平截面和垂直截面的面积；

6)入口截线沿垂直方向拉伸合适距离，形成入口柱面；

7)在进汽中心面上构建V形截线，V形截线包括两条线段，其中靠近垂直中分面的那条线段称为第一圆柱截线、远离垂直中分面的那条线段称为第二圆柱截线，两条线段的两个端点重合于V点，V点位于入口柱面内，另外两个端点位于柱面外的不同侧，V点到垂直中分面的投影点位于垂直截面内，沿转子中心线双向拉伸第一圆柱截线和第二圆柱截线形成第一圆柱截面和第二圆柱截面，两个截面与柱面相交形成两条端点重合的椭圆弧线，其中靠近垂直中分面的那一段为第一椭圆弧线，远离垂直中分面的那一段为第二椭圆弧线，两段椭圆弧线将入口柱面分成两部分，其中靠近入口截面的那一部分构成了进汽室内表面的面片一；

8)水平截线中的旋转不变截线绕转子中心线旋转90°形成面片二且与垂直截线中的旋转不变截线重合，面片二以水平截线和垂直截面中的旋转不变截线以及两条90°圆弧线为边界，两条90°圆弧线为旋转不变截线两个端点绕中心线旋转90°的路径；

9)水平截线中的延长线段与垂直截面中延长线段的长度不一定相等，因此无法通过上一步中旋转90°重合，水平截线和垂直截线在进汽中心面同侧的两条延长线段以同侧的90°圆弧线为引导线放样得到面片三和面片四，面片三和面片四分别以两条延长线段、一条90°圆弧线和一条放样线为边界，其中面片三上的放样线称为面片三放样线，面片四上的放样线称为面片四放样线；

10)第二圆柱截面所在的无限平面称为平面一，平面一与面片三放样线和面片四放样线相交于点一和点二，点一、点二和第二椭圆弧线位于同一平面，第二椭圆弧线上靠近点一的那个端点称为点三、靠近第二的那个端点称为点四，点一与点三通过一条样条线连接，样条线在点三处与第二椭圆弧线相切，称为第一椭圆弧延长线，点二和点四通过第二椭圆弧延长线连接，第一椭圆弧延长线与第二椭圆弧延长线以进汽中心面镜像对称；

11)第一椭圆弧延长线、第二椭圆弧线和第二椭圆弧延长线共同构成截线一，水平可变截线中的样条线和截线一通过三条引导线放样得到面片五，其中两条引导线分别为面片三放样线和面片四放样线，一条引导线为进汽中分面上的样条线，该样条线的两端分别与水平可变截线和第二椭圆弧线的中点重合，且样条线两个端点处的切线与水平中分面垂直；

12)在进汽中心面上构建一条样条线，称为面片六七引导线，该样条的一端为第一椭圆弧线的中点，且样条线在该端点上的切线垂直于水平中分面，另一端为垂直截线中旋转可变截线的中点，且样条线在该端点上的切线垂直于垂直中分面；

13)构建一个无限平面，称为平面二，平面二经过点一和点二且与面片六七引导线垂直相交于点五，在平面二上构建一条样条线，该样条线以点一和点二为端点，点五为中点，称为面片六七界线；

14)面片六七界线和第一椭圆弧线通过三条引导线放样得到面片六，其中两条引导线分别为第一椭圆弧延长线和第二椭圆弧延长线，一条引导线为面片六七引导线，要求面片六在和第一椭圆弧线处与柱面相切；

15)面片六七界线和垂直可变截线中的样条线通过三条引导线放样得到面片七，其中两条引导线分别为面片三放样线和面片四放样线，一条引导线为面片六七引导线，要求面片七在垂直可变截线中的样条线处与垂直中分面垂直；

16)面片一至面片七与入口截面共同构成进汽室的包含一个进汽口的四分之一内表面。

5.如权利要求4中所述的核电汽轮机全周进汽室设计方法，其特征在于：对于双分流的汽缸设计，进汽室出口的两个导流型线中靠近汽轮机转子中心线的那条型线为第一导流型线、靠近汽缸外表面的那条型线为第二导流型线，进汽室有两个出口流道，两个出口流道沿进汽中心面对称布置，两个出口流道的第一导流型线端点在进汽中心面上重合；其中对称布置的两条第一导流型线、两条第二导流型线和两条出口截线共六条线共同构成旋转不变截线。

6.如权利要求4中所述的核电汽轮机全周进汽室设计方法，其特征在于：包含进汽口的四分之一内表面通过垂直中分面和水平中分面镜像两次得到包含四进汽口进汽室的全部内表面。

7.如权利要求4中所述的核电汽轮机全周进汽室设计方法，其特征在于：水平可变截线和垂直可变截线以步骤8)中的两条90°圆弧线为引导线放样得到面片八，面片二、面片三、面片四和面片八共同构成不包含进汽口的四分之一内表面。

8.如权利要求7中所述的核电汽轮机全周进汽室设计方法，其特征在于：包含进汽口的四分之一内表面通过垂直中分面镜像得到一象限内表面，不包含进汽口四分之一内表面通过水平中分面镜像得到三象限内表面，三象限内表面通过垂直中分面镜像得到四象限内表面，一二三四象限内表面共同构成垂直中分面对称的两进汽口进汽室内表面。

9.如权利要求7中所述的核电汽轮机全周进汽室设计方法，其特征在于：包含进汽口四分之一内表面为二象限内表面，以转子中心线为轴旋转180度得到四象限内表面，不包含进汽口四分之一内表面通过水平中分面镜像得到三象限内表面，三象限内表面以转子中心线为轴旋转180度得到一象限内表面，一二三四象限内表面共同构成以转子中心线为轴旋转180度对称的两进口进汽室内表面。

10.一种核电汽轮机全周进汽室，其特征在于：根据权利要求1至9中任一所述核电汽轮机全周进汽室设计方法设计的全周进汽室。

Images