用于半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種用于半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片，包括：圍帶、葉片工作部、中間體和葉根。葉片工作部的高度為1286mn，型線為變截面扭葉片，隨葉片截面高度的升高其截面面積逐漸減小，相鄰兩截面間有相對扭轉(zhuǎn)。圍帶位于葉片工作部的頂部；葉根位于葉片工作部的底部，為側(cè)裝、大圓角、低應力集中的樅樹型葉根。中間體位于葉片工作部與葉根之間，與葉根的軸向?qū)挾认嗤鷰?、葉片工作部、中間體和葉根一體成型。靜態(tài)時相鄰的兩個圍帶的工作面之間的間隙為零；工作轉(zhuǎn)速下相鄰的圍帶相互耦合使次末級動葉片整圈聯(lián)接成組。該次末級動葉片可適用于AP1000及今后CAP1400/CAP1700核電汽輪發(fā)電機組，可以很好地滿足半速大容量核電汽輪機在氣動性能和強度方面的要求。
【專利說明】用于半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種汽輪機的動葉片，特別是涉及一種用于半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片。

【背景技術(shù)】
[0002]長葉片是大容量核電汽輪機的關(guān)鍵部件，其性能的優(yōu)劣決定了汽輪機組的效率和安全性。通常，低壓末二級或末三級葉片的設(shè)計開發(fā)統(tǒng)稱為汽輪機長葉片開發(fā)。每個低壓末級長葉片和與其匹配的次末級動葉片、次次末級動葉片，稱為一個長葉片系列。
[0003]目前市場上用于百萬等級核電汽輪機組的低壓次末級動葉片主要包括為匹配排汽面積約20 Hl2的低壓末級長葉片而設(shè)計的900mm高度等級的次末級動葉片，和為匹配排汽面積約25 Hf的低壓末級長葉片而設(shè)計的IlOOmm高度等級的次末級動葉片。由于第三代反應堆機組容量比目前1000麗等級的機組容量增加了 20% -80%，對于CAP1400/CAP1700 (China Advanced Passive-簡稱CAP,表示中國先進非能動核電技術(shù))等不同背壓、機組等級的核電汽輪機的容量，亟待適用于單側(cè)排汽面積為30m2的低壓缸的專用次末級長葉片。加上沿海和中、北部地區(qū)低冷卻水溫的要求，原有的900mm、1100mm高度等級的次末級長葉片排汽面積偏小，已不能滿足現(xiàn)有需求。
實用新型內(nèi)容
[0004]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種適用于第三代反應堆機組的容量，設(shè)計合理、安全可靠的用于半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片。
[0005]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實用新型提供一種用于半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片，包括:圍帶、葉片工作部、中間體和葉根；所述葉片工作部的型線為變截面扭葉片，隨葉片截面高度的升高其截面面積逐漸減小，相鄰兩截面間有相對扭轉(zhuǎn)；
[0006]所述葉片工作部的高度為1286mm，將所述葉片工作部十等分取截面，截面號為
1-1至11-11，各截面基本參數(shù)如下表:
[0007]
麵號μ向弦長 ? $裝角 H _葉_截_積
-----O---^-?-
__mm__mm__mm__nun_____πιπι___mm
卜 I294__Γ79__31|__3J__18__56__0__12143
2—2 I 2701842962.4 I 24 [ 52 | 0.110513
[0008]3-3243__187__281__25__30__48____8926
4-4216__190__269__25__37__45__W__7551
5— 5__188__194__261__25__44__40__^__6320
6-6__162__201__256__23__51__33____5185
7-7__B6__215__253__2J>__58__27____4129
8-8__Π6__223__250__Z5__63__22____3442
9-9__U)0__230__250__Z5__67__19__^__2957
10-1086__234__248__3J__70__15____2570
11-11722352453.574131-02301
[0009]所述圍帶位于葉片工作部的頂部；所述葉根位于所述葉片工作部的底部；所述中間體位于所述葉片工作部與所述葉根之間；所述圍帶、葉片工作部、中間體和葉根一體成型；靜態(tài)時，相鄰的兩個所述圍帶的工作面之間的間隙為零；工作轉(zhuǎn)速下，相鄰的所述圍帶相互耦合使所述次末級動葉片整圈聯(lián)接成組。
[0010]優(yōu)選地，還包括防水蝕區(qū)，所述防水蝕區(qū)位于所述次末級動葉片的進汽邊頂部的背弧處，所述防水蝕區(qū)覆蓋有司太立合金。
[0011]優(yōu)選地，所述葉根為側(cè)裝、大圓角、低應力集中的揪樹型葉根。
[0012]優(yōu)選地，所述葉根的軸向?qū)挾葹?40mm。
[0013]優(yōu)選地，所述中間體與所述葉根的軸向?qū)挾认嗤?br> [0014]優(yōu)選地，所述葉根底部的兩側(cè)開有定位凹槽。
[0015]如上所述，本實用新型提供的用于半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片，具有以下有益效果:整個次末級動葉片一體成型，避免應力集中，增加了整體剛度，安全可靠性提高；葉片工作部的高度長達1286mm，增加了次末級動葉片的面積，使排氣損失得到有效的降低；葉片采用先進的自帶圍帶整圈自鎖結(jié)構(gòu)形式，相鄰兩個次末級動葉片的圍帶的工作面之間的間隙在靜止時和工作轉(zhuǎn)速下均為零，調(diào)頻振型少，頻率穩(wěn)定性好，抗顫振性能好，能夠在惡劣強度環(huán)境下工作，且更有利于裝配調(diào)整，因此本實用新型提供的用于半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片可適用于AP1000 (Advanced Passive-簡稱AP,表示先進非能動核電技術(shù))及今后CAP1400/CAP1700核電汽輪發(fā)電機組，可以很好地滿足半速大容量核電汽輪機在氣動性能和強度方面的設(shè)計要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1顯示為本實用新型的半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片的主視圖。
[0017]圖2顯示為本實用新型的半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片的側(cè)視圖。
[0018]圖3顯示為本實用新型的半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片的俯視圖。
[0019]圖4顯示為本實用新型的半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片的型線積疊示意圖。
[0020]圖5顯示為本實用新型的半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片的型線尺寸示意圖。
[0021]元件標號說明
[0022]I 葉片工作部
[0023]2 葉根
[0024]3圍帶
[0025]4防水蝕區(qū)
[0026]5中間體
[0027]6定位凹槽

【具體實施方式】
[0028]以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點與功效。本實用新型還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。
[0029]請參閱圖1至圖5。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本實用新型中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復雜。
[0030]圖1至圖3顯示為本實用新型提供的用于半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，該用于半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片(以下簡稱次末級動葉片)包括:圍帶3、葉片工作部1、中間體5和葉根2，整個次末級動葉片一體成型，采用同一種高強度性能的合金鋼整體鍛造而成，避免了焊接等成型技術(shù)帶來的應力集中的缺點，增強了次末級動葉片的整體剛度，提高了安全可靠性。
[0031]葉片工作部I的型線為變截面扭葉片，截面形狀沿截面高度的變化而變化，隨次末級動葉片截面高度的升高其截面面積逐漸減小，而且相鄰兩截面間有相對扭轉(zhuǎn)，在氣動性能方面具有更好的變工況運行性能。由于動葉片流道中的流動特性復雜，沿徑向存在從亞音速-跨音速-超音速流動變化，本實用新型中，采用全三維反動式葉片的設(shè)計方法，以氣動性能最佳為設(shè)計目標進行葉片工作部I的型線設(shè)計，并且采用大型全三維粘性流場軟件進行流場優(yōu)化，在保證安全可靠性的前提下，大大降低了次末級動葉片的氣動損失，使該次末級動葉片具有良好的氣動特性。同時還對靜葉進行了全三維優(yōu)化設(shè)計，以工作效率最高為設(shè)計目標，使動葉片與靜葉片間具備最佳的匹配關(guān)系，令動、靜葉片達到最佳的工作效率。
[0032]本實用新型提供的次末級動葉片為目前國際上最長的次末級核電專用長葉片，葉片工作部I的高度(圖2中由G表示)即汽道長度達到1286_，大大增加了次末級動葉片的面積，可滿足CAP1400/CAP1700等核電機組的容量。將本實用新型提供的次末級動葉片用于單側(cè)排汽面積為30 m2的低壓缸，其排汽損失明顯降低，在一定的背壓條件下，可以減少使用一個低壓缸，降低了生產(chǎn)成本，會為電廠帶來極大的經(jīng)濟效益。
[0033]圖4顯示為本實用新型的次末級動葉片的型線積疊示意圖，圖5顯示為次末級動葉片的型線尺寸，圖5中W代表次末級動葉型線的軸向?qū)挾龋琀代表周向?qū)挾?，L代表弦長，D代表型線最大厚度。如圖4和圖5所示，將葉片工作部I十等分取截面，截面號為1-1至
11-11，相對葉高為各截面在葉片工作部I中的高度與葉片工作部I高度的比例，各截面基本參數(shù)如下表:
[0034]截面號1_雛湖雛賊 L 鍊_獅Bi a 截面面積
mmmm mm mm °mmmm2
1 — 1 294__YB__311__3Λ__18__56__O__12143
2—2 270__184__296__2Λ__24__52__OJ__10513
3 — 3 243__187__281__Z5__30__48__02__8926
4—4 216__^90__269__25__37__45__03__7551
5— 5188__194__261__15__44__40__0Λ__6320
6— 6162__201__256__2,5__51__33____5185
7— 7 136__215__253__Z6__58__27____4129
8— 8116__223__250__2,5__63__22__OJ__3442
9— 9__UK)__230__250__15__67__19____2957
10—10 86__234__248__13__70__15__(X9__2570
11— 1172 235 245 3.5 | 74 | 13 | 1.02301
[0035]圍帶3位于葉片工作部I的頂部，為次末級動葉片的自帶圍帶。次末級動葉片在工作轉(zhuǎn)速下通過離心力的作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)，依靠自帶圍帶形成整圈聯(lián)接，這樣的設(shè)計增加了葉片阻尼，同時也降低了次末級動葉片的加工裝配難度，提高了生產(chǎn)效率。圍帶3的間隙通過計算進行選擇，圍帶3之間的間隙配合使葉片呈現(xiàn)整圈振動特性，從而達到最佳的減振效果。在本實用新型中，靜態(tài)時，次末級動葉片為單片結(jié)構(gòu)，相鄰的兩個圍帶3的工作面之間的間隙為零；工作轉(zhuǎn)速下，次末級動葉片扭轉(zhuǎn)變形，相鄰圍帶3的工作面之間的間隙仍為零，但其相互耦合使次末級動葉片整圈聯(lián)接成組，在離心力的反扭矩作用下次末級動葉片形成整圈自鎖阻尼，提高了次末級動葉片整體的剛性，并且大幅度降低了動應力，使次末級動葉片具有較小的調(diào)頻階數(shù)，更便于裝配調(diào)整。
[0036]葉根2位于葉片工作部I的底部，葉根2為側(cè)裝、大圓角、低應力集中的揪樹型葉根，可大幅度減少應力集中，降低葉根2和輪槽的最大應力，提高了抗低周疲勞及抗應力腐蝕的強度性能。葉根2的軸向?qū)挾?圖2中由B表示)為340_。葉根2底部的兩側(cè)開有定位凹槽6，裝配時在定位凹槽6中裝入撐條以免次末級動葉片沿軸向發(fā)生竄動。
[0037]中間體5位于葉片工作部I與葉根2之間，用以連接葉片工作部I與葉根2。于實施例中，中間體5與葉根2的軸向?qū)挾认嗤瑥亩鰪娏舜文┘墑尤~片的整體剛度，便于生產(chǎn)加工，使次末級動葉片工作時更為安全穩(wěn)固。
[0038]本實用新型提供的次末級動葉片還包括防水蝕區(qū)4，如圖2所示，防水蝕區(qū)4位于次末級動葉片的進汽邊頂部的背弧處。防水蝕區(qū)4覆蓋有司太立合金，與葉片母材相比，司太立合金具有更好地抗水蝕性能，因而提高了次末級動葉片的抗水蝕能力。
[0039]綜上所述，本實用新型提供的用于半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片，整個次末級動葉片一體成型，整體剛度增加，安全可靠性提高，可滿足較長的次末級動葉片的剛度需求；葉片工作部的高度達1286mm，使次末級動葉片的面積大為增加，有效地降低了排氣損失，提高了生產(chǎn)效益；采用先進的自帶圍帶整圈自鎖結(jié)構(gòu)形式，與同長度等級的其他結(jié)構(gòu)型式的次末級動葉片相比，調(diào)頻振型更少，頻率穩(wěn)定性和抗顫振性更好，能夠在惡劣強度環(huán)境下工作；靜態(tài)時相鄰兩個次末級動葉片的圍帶的工作面之間無間隙，工作轉(zhuǎn)速下相鄰圍帶在離心力的作用下耦合，工作面間隙仍為零，次末級動葉片利用離心力的反扭矩形成整圈自鎖阻尼，有利于調(diào)整和調(diào)頻，便于裝配調(diào)整；防水蝕區(qū)葉片進汽邊背弧覆蓋有司太立合金，具有更高的抗水蝕能力。因此本實用新型提供的用于半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片可適用于APlOOO及今后CAP1400/CAP1700核電汽輪發(fā)電機組，可以很好地滿足半速大容量核電汽輪機在氣動性能和強度方面的設(shè)計要求，無論是在經(jīng)濟性、安全可靠性方面均達到國際先進水平。所以，本實用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0040]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種用于半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片，其特征在于，包括:圍帶、葉片工作部、中間體和葉根；所述葉片工作部的型線為變截面扭葉片，隨葉片截面高度的升高其截面面積逐漸減小，相鄰兩截面間有相對扭轉(zhuǎn)； 所述葉片工作部的高度為1286mm，將所述葉片工作部十等分取截面，截面號為1_1至11-11，各截面基本參數(shù)如下表: 麵號I軸向?qū)挾菼周向?qū)挾菼賊 %氣度邊錄角I型il大I相對葉高I截面面枳--------7-__mm__mm__mm__mm__°__mm___mm~ 卜 I294__IJ9__311__3Λ__18__56__O__12143 2—2270__184__2%__Z4__24__52____10513 3-3__243__187__281__2,5__30__48____8926 4-4216__WO__269__25__37__45__03__7551 5—5__188__194__261__25__44__40__0Λ__6320 6— 6162__201__256__15__51__33__^__5185 7-7136__215__253____58__27__^__4129 8-8__Π6__223__250__Z5__63__22__OJ__3442 9-9__UK)__230__250__25__67__19____2957 10—10 86__234__248__33__70__15__^__2570 H-1l 722352453.5 | 74 | 13 | ?.02301 所述圍帶位于葉片工作部的頂部；所述葉根位于所述葉片工作部的底部；所述中間體位于所述葉片工作部與所述葉根之間；所述圍帶、葉片工作部、中間體和葉根一體成型；靜態(tài)時，相鄰的兩個所述圍帶的工作面之間的間隙為零；工作轉(zhuǎn)速下，相鄰的所述圍帶相互耦合使所述次末級動葉片整圈聯(lián)接成組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片，其特征在于:還包括防水蝕區(qū)，所述防水蝕區(qū)位于所述次末級動葉片的進汽邊頂部的背弧處，所述防水蝕區(qū)覆蓋有司太立合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片，其特征在于:所述葉根為側(cè)裝、大圓角、低應力集中的揪樹型葉根。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片，其特征在于:所述葉根的軸向?qū)挾葹?40mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片，其特征在于:所述中間體與所述葉根的軸向?qū)挾认嗤?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于半速大容量核電汽輪機的次末級動葉片，其特征在于:所述葉根底部的兩側(cè)開有定位凹槽。
【文檔編號】F01D5/30GK204024719SQ201420373025
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】顧玫玫, 王恭義, 費惟慶, 周英, 陸偉, 單鵬, 張紅梅 申請人:上海電氣電站設(shè)備有限公司