專利名稱：用于部分進汽運行的改進型控制級噴嘴葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及到多種蒸汽透平，尤其涉及到一種用在部分進汽運行的改進型控制級噴咀葉片。
蒸汽透平的各旋轉(zhuǎn)和靜止葉片安裝在多個葉柵和級中，通常，給定葉柵上的各葉片彼此是完全相同的。
每一個旋轉(zhuǎn)或靜止葉片的葉形或葉片段包括一個進汽邊、一個出汽邊、一個凹形表面和一個凸形表面。在專用的透平中，特定葉柵葉片共同的葉形不同于每一其它葉柵葉片的葉形，同樣，兩種不同設計的透平不會有相同的葉形，葉形結(jié)構(gòu)不同，導致空氣動力特性、應力分布型式、工作溫度和葉片的固有頻率有很大差異。這些差異又決定了在邊界條件(透平進汽溫度、壓氣機壓力比和機器轉(zhuǎn)速)下的葉片工作壽命，而確定工作壽命通常是先于葉片斷面形狀或葉片形狀的研究。
在

圖1中示出了兩個相鄰的控制級噴咀葉片，一般用數(shù)字10和12表示，每個葉片分別有一個凸形的負壓表面14、16和背面的凹形或壓力側(cè)表面18和20。每一個葉片分別有一個進汽邊22、24和出汽邊26和28。出汽邊26和凸形表面16之間的直線距離稱為“喉部開口”并用數(shù)字30表示?！肮?jié)距”是相鄰兩葉片的出汽邊之間的距離，用數(shù)字32表示，葉片的特征尺寸是喉部尺寸和節(jié)距的比率，是設計葉片時的一個關(guān)鍵參數(shù)。
在非高峰負荷或低負荷時，諸如在夜間，盡管必須保持所規(guī)定的轉(zhuǎn)速，卻不需汽輪機滿功率運行。為了實現(xiàn)這種工況，汽輪機通常設計成具有多個進汽弧段。例如，如圖2中所示意出的，一個蒸汽室分成四個部分或四個進汽弧室36、38、40和42，每個進汽弧室分別設有一個調(diào)節(jié)閥44、46、48和50，在滿負荷運行時，這些閥全部打開讓蒸汽進入每個噴咀室(進汽弧段可能包含不只一個噴咀室)。
在低負荷時，可能僅需要讓蒸汽進入一個或一小組噴咀室，例如，閥門44處于打開位置，而閥門46、48和50關(guān)閉，以使進入透平的所有蒸汽都通過噴咀室36，對此，一般說是透平處于部分進汽運行;在這種情況下，噴咀室36代表主進汽弧段。
靜葉的第一列52被稱為控制級噴咀葉片，噴咀葉片的出汽邊經(jīng)受著沖蝕，尤其在主進汽弧中更是如此，這是因為在部分負荷運行時，它們受到很大的壓力負載的緣故。換言之，由于事實上只有一個蒸汽室進汽，控制級噴咀葉片經(jīng)受了高的壓力差，由這種壓力負載造成的損壞使葉片需要更頻繁地更換或修理，而導致更高的維修費用。
本發(fā)明的目的是提供一種控制級噴咀葉片設計，這種設計避免了噴咀葉片出汽邊的沖蝕，尤其是主進汽弧段中的葉片沖蝕。從而降低總的維修費用。
根據(jù)此目的，本發(fā)明用于這樣一臺汽輪機，它包含一列噴咀葉片，這些葉片又分成在圓周上配置的弧段，至少有一個弧段是蒸汽的主進汽弧段，每一個噴咀葉片有一個出汽邊、一個進汽邊、一個壓力側(cè)表面，和一個負壓側(cè)表面，其特征在于至少在主進汽弧段中的噴咀葉片的出汽邊比其余的噴咀葉片的出汽邊厚。
從對以下僅作為舉例示出的實例的描述本發(fā)明將變得更容易明了，在附圖中圖1是一張表示已知設計的兩個相鄰噴咀葉片的剖視圖;
圖2是一張表示四個進汽弧段的汽輪機簡圖;
圖3為根據(jù)本發(fā)明設計的兩個相鄰噴咀葉片的剖視圖。
本發(fā)明提供的噴咀葉片與其余弧段噴咀葉片相比，有較厚的出汽邊，至少在如圖2中36那樣的主進汽弧段上是如此。把不同形狀的葉片設于同一葉柵，這是有悖常識的，但據(jù)信由于減輕了葉片沖蝕使帶噴咀葉片的透平運行效益的降低及維修費用，會超過出汽邊加厚造成的效率下降。
出汽邊中的改變?nèi)鐖D3中所示，新的出汽邊和26a和28a所示，舊有的出汽邊用虛線示出。
在增加出汽邊厚度后，必須保持喉部通道和節(jié)距不變以保持通過噴咀出口的汽流分布均勻。為了實現(xiàn)這個目的，需增大主進汽弧段上時片的曲變半徑。如圖3所示，借助沿負壓側(cè)表面14和16增大曲率半徑，而不改變喉部通道30或節(jié)距32的辦法使出汽邊厚度增加，曲率半徑加大發(fā)生在從點B延伸到出汽邊的弧段表面上，喉部通道就是在B點測量的。如圖3，可以在正常出汽邊厚度和加厚出汽邊之間作一比較，后者的葉片負壓側(cè)表面的曲率半徑已然加大。具有較厚出汽邊的葉片與其它葉片一樣具有相同的喉部通道和節(jié)距。
當汽輪機在部分進汽工作狀況下運行時，例如在低負荷期間，調(diào)節(jié)閥46、48和50關(guān)閉，而調(diào)節(jié)閥44保持開啟，這樣弧段36變成為主進汽弧段，為了經(jīng)受由于部分負荷運行而造成的大的壓力負載，在弧段36中的葉片設有較厚的出汽邊，一旦某個弧段被確定作為主進汽弧段，則該弧段中的葉片有較厚出汽邊，汽輪機就只通過弧段36作部分進汽運行。
盡管可以提供第二個具有較厚出汽邊的弧段，但最好只提供一個弧段作為主進汽弧段。
權(quán)利要求
1.一臺包括有被分成多個圓周布置弧段(36、38、40、42)的噴咀葉柵的汽輪機，至少一個弧段為主進汽弧段，每個噴咀葉片都有一個出汽邊(26a、28a)、一個進汽邊(22、24)，一個壓力側(cè)表面(18、20)和一個負壓側(cè)表面(14、16)，其特征在于至少主進汽弧段中的噴咀葉片(10、12)的出汽邊(26A、28A)是比其它噴咀葉片的出汽邊厚。
2.如權(quán)利要求1所述的一臺汽輪機，特征在于主進汽弧段噴咀葉片(10、12)和其它噴咀葉片具有相同的喉部通道(30)和節(jié)距(32)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一臺汽輪機，特征在于主進汽弧段的噴咀葉片(10、12)，從喉部通道的測量點延伸到出汽邊(26A、28A)的一段負壓側(cè)表面(14、16)的弧形段上，具有一個增大的曲率半徑。
全文摘要
能在部分進汽運行方式工作的汽輪機，裝設有與其它噴嘴葉片相比具有較厚出汽邊的噴嘴葉片，從而避免了在部分負荷運行時由于大的壓力負荷造成的沖蝕。
文檔編號F01D5/28GK1057090SQ9110386
公開日1991年12月18日 申請日期1991年6月5日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月7日
發(fā)明者曼克·海·特雷恩 申請人:西屋電氣公司