CN211008777U - 一种汽轮机空心静叶压力面抽吸除水结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种汽轮机空心静叶压力面抽吸除水结构，包括N个低压补水室和凝汽器；N个低压补水室包括依次串接连通的第一低压补水室、第二低压补水室、…、第N低压补水室，第N低压补水室的出口连通至凝汽器的进口，每个低压补水室通过管道与对应的湿蒸汽级的静叶连通，该湿蒸汽级的静叶开设有静叶空心引汽通道，且压力面处开设有若干顺排或叉排布置的与静叶空心引汽通道连通的截面渐缩形抽吸孔，汽轮机运行时，利用主气流与低压捕水室的压力差引起的抽吸作用破坏压力面水膜，从而大大减少二次水滴的直径与数目。本实用新型结构简单，能够有效地减缓动叶前缘的材料水蚀速度，且不会对主流结构和级效率产生过多影响，有利于汽轮机组安全、经济运行。

Description

一种汽轮机空心静叶压力面抽吸除水结构

技术领域

本实用新型属于工业设备技术领域，具体涉及一种汽轮机空心静叶压力面抽吸除水结构。

背景技术

我国约80％的电力是由汽轮机发电机产生的，汽轮机在能源、电力和动力等领域中具有举足轻重的作用。近年来，为了满足节能减排的要求，电站汽轮机朝着大容量、高参数等方向发展，汽轮机末级叶片的长度越来越长以进一步提高汽轮机的循环热效率；大力发展核能、有效替代煤炭资源对实施可持续发展战略大有益处，核电汽轮机、核动力舰用汽轮机等也迅速发展。但是大功率电站汽轮机，核电汽轮机、核动力舰用汽轮机等的末几级叶片都工作在湿蒸汽环境下，叶片的水蚀问题越来越严重。水蚀会对叶片叶身部分造成破坏，严重时会使叶片断裂，不利于汽轮机的安全、可靠运行，这吸引了许多国内外研究人员开展对机组除湿技术的研究。

汽轮机在运行时，蒸汽在汽轮机级通道中膨胀，当膨胀到过饱状态极限位置Wilson点时，蒸汽自发凝结产生大量微小的凝结核心，蒸汽与凝结核心不断进行传热与传质过程，其在凝结核心上继续凝结产生粒径为0.01～1.0μm的一次水滴，并逐渐生长。一次水滴中大部分直径较小的水滴由于惯性力小，其运动主要受到湍流扩散作用的影响，可以很好的跟随主流向叶栅下游运动，而小部分直径较大的水滴惯性力相对较大，湍流扩散作用对它的影响较弱，其在湍流扩散作用下被带到边界层附近，依靠布朗运动穿越边界层，并最终沉积在静叶表面形成水膜，在高速气流剪切力的作用下向静叶出汽边运动。当水膜发展到一定厚度时，被高速流动的蒸汽撕裂成为尺寸较大的二次水滴(半径范围为20～200μm)。虽然二次水滴的绝对速度远比主流蒸汽的绝对速度低，但是由于二次水滴的惯性的大，动叶片旋转速度高，水滴撞击动叶片的相对速度很大，汽轮机运行一段时间后，动叶片会出现水蚀损坏。

从水蚀的机理来看，二次水滴是造成叶片水蚀的主要原因，而二次水滴又是由静叶压力面的水膜被高速流动的蒸汽撕裂形成。因此，破坏静叶压力面水膜的生成能够减弱二次水滴对动叶表面的水蚀作用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种汽轮机空心静叶压力面抽吸除水结构，在湿蒸汽级静叶上设计空心通道，通过将静叶一侧与低压捕水室连接，在静叶压力面开设顺排或叉排布置的截面渐缩形抽吸孔。在汽轮机运行时，利用主气流与低压捕水室的压力差引起的抽吸作用破坏压力面水膜，从而减弱二次水滴对动叶表面的水蚀作用。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案来实现的：

一种汽轮机空心静叶压力面抽吸除水结构，包括N个低压补水室和凝汽器；其中，N个低压补水室包括依次串接连通在一起的第一低压补水室、第二低压补水室、…、第N低压补水室，第N低压补水室的出口连通至凝汽器的进口，每个低压补水室上的蒸汽进口通过管道与对应的湿蒸汽级的静叶连通，该湿蒸汽级的静叶开设有静叶空心引汽通道，且压力面处开设有若干顺排或叉排布置的与静叶空心引汽通道连通的截面渐缩形抽吸孔。

本实用新型进一步的改进在于，汽轮机静叶设计空心引汽通道，叶片吸力面和压力面两侧壁面厚度相等。

本实用新型进一步的改进在于，湿蒸汽级的静叶的压力面处开设有若干抽吸孔，抽吸孔采用顺排或叉排布置。

本实用新型进一步的改进在于，抽吸孔形式为截面渐缩的圆形抽吸孔或截面渐缩的椭圆抽吸孔或截面渐缩的劈缝抽吸孔。

本实用新型进一步的改进在于，抽吸孔的中心线与湿蒸汽级的静叶表面垂直。

本实用新型进一步的改进在于，每个低压捕水室出口均设置压力计以监测压力值。

本实用新型进一步的改进在于，低压补水室与对应的湿蒸汽级的静叶连通的管道上均设置有调节阀。

本实用新型进一步的改进在于，第N低压补水室的出口连通至凝汽器的进口管道上设置有调节阀。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益的技术效果：

本实用新型提供的一种汽轮机空心静叶压力面抽吸除水结构，在其湿蒸汽级的静叶上设计静叶空心引汽通道，叶片吸力面和压力面两侧壁面厚度相等以便于各吹扫孔的布置。通过将静叶与低压捕水室连接，在静叶压力面开设顺排或叉排布置的截面渐缩形抽吸孔，静叶压力面截面渐缩形抽吸孔采用顺排或叉排布置，顺排对主流影响小，不会对级效率产生过多影响，叉排虽然对主流影响大，但是可以更好地破坏静叶表面的水膜结构，延长动叶的水蚀寿命。在汽轮机运行时，可以利用主气流与低压捕水室的压力差引起的抽吸作用破坏压力面水膜，从而减弱二次水滴对动叶表面的水蚀作用，同时不会对主流结构和级效率产生过多影响。

综上，本实用新型利用汽轮机级间压力差异，在不引入多余辅助设备的条件下，采用主动的防水蚀思路，通过一种新型静叶结构和与之匹配的捕水室连通方式，有效破坏了静叶压力面沉积水膜的生成，进而减缓了动叶前缘的材料水蚀速度，同时不会对主流结构和级效率产生过多影响。

附图说明

图1是本实用新型一种汽轮机空心静叶压力面抽吸除水结构整体示意图；

图2是空心静叶压力面截面渐缩形抽吸孔采用顺排布置的抽吸除水结构示意图；其中图 2(a)空心静叶压力面截面渐缩的圆形抽吸孔采用顺排布置的抽吸除水结构前视示意图，图2 (b)空心静叶压力面截面渐缩的圆形抽吸孔采用顺排布置的抽吸除水结构横截面示意图，图2(c) 空心静叶压力面截面渐缩的椭圆抽吸孔采用顺排布置的抽吸除水结构前视示意图，图2(d)空心静叶压力面截面渐缩的椭圆抽吸孔采用顺排布置的抽吸除水结构横截面示意图，图2(e)空心静叶压力面截面渐缩的劈缝抽吸孔采用顺排布置的抽吸除水结构前视示意图，图2(f)空心静叶压力面截面渐缩的劈缝抽吸孔采用顺排布置的抽吸除水结构横截面示意图；

图3是空心静叶压力面截面渐缩形抽吸孔采用叉排布置的抽吸除水结构示意图；其中图 3(a)空心静叶压力面截面渐缩的圆形抽吸孔采用叉排布置的抽吸除水结构前视示意图，图3(b) 空心静叶压力面截面渐缩的圆形抽吸孔采用叉排布置的抽吸除水结构横截面示意图，图3(c)空心静叶压力面截面渐缩的椭圆抽吸孔采用叉排布置的抽吸除水结构前视示意图，图3(d)空心静叶压力面截面渐缩的椭圆抽吸孔采用叉排布置的抽吸除水结构横截面示意图，图3(e)空心静叶压力面截面渐缩的劈缝抽吸孔采用叉排布置的抽吸除水结构前视示意图，图3(f)空心静叶压力面截面渐缩的劈缝抽吸孔采用叉排布置的抽吸除水结构横截面示意图。

附图标记说明：

1-湿蒸汽级的空心静叶；2-第一调节阀；3-第一低压捕水室；4-静叶空心引汽通道；5- 第二调节阀；6-第二低压捕水室；7-压力计；8-第N调节阀；9-第N低压捕水室；10-调节阀； 11-凝汽器；12-截面渐缩的圆形抽吸孔；13-截面渐缩的椭圆抽吸孔；14-截面渐缩的劈缝抽吸孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明

参见图1，本实用新型提供的一种汽轮机空心静叶压力面抽吸除水结构，包括湿蒸汽级的静叶1，通过管道将对应的湿蒸汽级的静叶1分别与第一低压补水室3、第二低压补水室 6、…、第N低压补水室9相连通，连通管道上分别设置有第一调节阀2、第二调节阀5、…、第N调节阀8。该湿蒸汽级的静叶1开设有静叶空心引汽通道4，且压力面处开设有若干与静叶空心引汽通道4连通的截面渐缩的圆形抽吸孔12或截面渐缩的椭圆抽吸孔13或截面渐缩的劈缝抽吸孔14，工作时，静叶压力面附着的水滴被吸入静叶空心引汽通道4内，经由管道流入对应的第一低压补水室3、第二低压补水室6、…、第N低压补水室9，第一低压补水室3、第二低压补水室6、…、第N低压补水室9出口均设置压力计以监测压力值，通过调节阀调控以保证抽吸液体顺利流出，液体最终通过调节阀10后汇集到凝汽器11中。

参见图2，湿蒸汽级的静叶1压力面处的截面渐缩的圆形抽吸孔12或截面渐缩的椭圆抽吸孔13或截面渐缩的劈缝抽吸孔14采用顺排布置的抽吸除水结构，包括在汽轮机末几级处于湿蒸汽环境中的湿蒸汽级的静叶1上设计静叶空心引汽通道4。湿蒸汽级的静叶1压力面上开设有3列截面渐缩的圆形抽吸孔12或截面渐缩的椭圆抽吸孔13或截面渐缩的劈缝抽吸孔14，截面渐缩的圆形抽吸孔12或截面渐缩的椭圆抽吸孔13或截面渐缩的劈缝抽吸孔14 采用顺排布置。

参见图3，湿蒸汽级的静叶1压力面处的截面渐缩的圆形抽吸孔12或截面渐缩的椭圆抽吸孔13或截面渐缩的劈缝抽吸孔14采用叉排布置的抽吸除水结构，包括在汽轮机末几级处于湿蒸汽环境中的湿蒸汽级的静叶1上设计静叶空心引汽通道4。湿蒸汽级的静叶1压力面上开设有3列截面渐缩的圆形抽吸孔12或截面渐缩的椭圆抽吸孔13或截面渐缩的劈缝抽吸孔14，截面渐缩的圆形抽吸孔12或截面渐缩的椭圆抽吸孔13或截面渐缩的劈缝抽吸孔14 采用叉排布置。

为了对本实用新型进一步了解，现对其工作过程做一说明。

湿蒸汽级的静叶1与对应的第一低压补水室3、第二低压补水室6、…、第N低压补水室9连接，主气流与第一低压补水室3、第二低压补水室6、…、第N低压补水室9的压力差引起抽吸作用，叶片压力面附着的水滴被吸入静叶空心通道内，流入与湿蒸汽级的静叶1 相连的第一低压补水室3、第二低压补水室6、…、第N低压补水室9，第一低压补水室3、第二低压补水室6、…、第N低压补水室9出口均设置压力计以监测压力值，通过调节阀调控以保证抽吸液体顺利流出，液体最终汇集到凝汽器11中。有效地破坏了压力面水膜，从而大大减少静叶压力面由于撕裂等原因形成的二次水滴的直径与数目，实现减弱或消除二次水滴对动叶表面水蚀的目的。

Claims (8)

1.一种汽轮机空心静叶压力面抽吸除水结构，其特征在于，包括N个低压补水室和凝汽器；其中，N个低压补水室包括依次串接连通在一起的第一低压补水室、第二低压补水室、…、第N低压补水室，第N低压补水室的出口连通至凝汽器的进口，每个低压补水室上的蒸汽进口通过管道与对应的湿蒸汽级的静叶连通，该湿蒸汽级的静叶开设有静叶空心引汽通道，且压力面处开设有若干顺排或叉排布置的与静叶空心引汽通道连通的截面渐缩形抽吸孔。

2.根据权利要求1所述的一种汽轮机空心静叶压力面抽吸除水结构，其特征在于，汽轮机静叶设计空心引汽通道，叶片吸力面和压力面两侧壁面厚度相等。

3.根据权利要求1所述的一种汽轮机空心静叶压力面抽吸除水结构，其特征在于，湿蒸汽级的静叶的压力面处开设有若干抽吸孔，抽吸孔采用顺排或叉排布置。

4.根据权利要求3所述的一种汽轮机空心静叶压力面抽吸除水结构，其特征在于，抽吸孔形式为截面渐缩的圆形抽吸孔或截面渐缩的椭圆抽吸孔或截面渐缩的劈缝抽吸孔。

5.根据权利要求3所述的一种汽轮机空心静叶压力面抽吸除水结构，其特征在于，抽吸孔的中心线与湿蒸汽级的静叶表面垂直。

6.根据权利要求1所述的一种汽轮机空心静叶压力面抽吸除水结构，其特征在于，每个低压捕水室出口均设置压力计以监测压力值。

7.根据权利要求1所述的一种汽轮机空心静叶压力面抽吸除水结构，其特征在于，低压补水室与对应的湿蒸汽级的静叶连通的管道上均设置有调节阀。

8.根据权利要求1所述的一种汽轮机空心静叶压力面抽吸除水结构，其特征在于，第N低压补水室的出口连通至凝汽器的进口管道上设置有调节阀。

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