用于半速大容量核電汽輪機(jī)的次次末級動葉片的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種用于半速大容量核電汽輪機(jī)的次次末級動葉片，包括：圍帶、葉片工作部、中間體和葉根。葉片工作部的高度為905mm，型線為變截面扭葉片，其截面面積隨葉片截面高度的升高逐漸減小，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(yīng)力集中的樅樹型葉根。中間體位于葉片工作部與葉根之間，與葉根軸向?qū)挾认嗤?。圍帶、葉片工作部、中間體和葉根一體成型。靜態(tài)時(shí)兩個(gè)相鄰圍帶的工作面間的間隙為零；工作轉(zhuǎn)速下相鄰的圍帶相互耦合使次次末級動葉片整圈聯(lián)接成組。該次次末級動葉片可適用于AP1000及今后CAP1400/CAP1700核電汽輪發(fā)電機(jī)組，能很好地滿足半速大容量核電汽輪機(jī)在氣動性能和強(qiáng)度方面的要求。
【專利說明】用于半速大容量核電汽輪機(jī)的次次末級動葉片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種用于半速大容量核電汽輪機(jī)的次次末級動葉片。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的發(fā)展，人類活動范圍的擴(kuò)大，人類對能源的訴求已不僅僅局限于擴(kuò)大規(guī)模，而更多的考慮環(huán)境保護(hù)。核電以其功率大、效率高、環(huán)境污染可控，和碳排放極低的特性，贏得了各國的青睞。可以預(yù)見，核電在中國有著巨大的市場，受到國內(nèi)外電站制造業(yè)的密切關(guān)注。作為大容量核電汽輪機(jī)的關(guān)鍵部件，低壓長葉片性能的優(yōu)劣在很大程度上決定了核電汽輪機(jī)的功率等級和效率。通常，汽輪機(jī)長葉片所指代的是低壓末三級葉片，其設(shè)計(jì)開發(fā)稱為汽輪機(jī)長葉片開發(fā)。每個(gè)低壓末級長葉片和與其匹配的次末級、次次末級動葉片稱為一個(gè)長葉片系列。
[0003]目前市場上用于百萬等級核電汽輪機(jī)組的低壓次次末級動葉片主要有:為匹配排汽面積約20m2的低壓末級長葉片而設(shè)計(jì)的600mm高度等級的次次末級動葉片，和為匹配排汽面積約25m2的低壓末級長葉片而設(shè)計(jì)的700mm高度等級的次次末級動葉片。由于第三代反應(yīng)堆機(jī)組容量比目前1000MW等級的機(jī)組容量增加了 20% -80%，加上沿海和中、北部地區(qū)低冷卻水溫的要求，原有的600mm、700_高度等級的次次末級長葉片排汽面積偏小，已不能滿足現(xiàn)有需求。對于CAP1400/CAP1700 (China Advanced Passive-簡稱CAP，表示中國先進(jìn)非能動核電技術(shù))等不同背壓、機(jī)組等級的核電汽輪機(jī)的容量，亟需一種適用于單側(cè)排汽面積為30m2的低壓缸的專用次末級長葉片。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)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(yīng)堆機(jī)組的容量，設(shè)計(jì)合理、安全可靠的用于半速大容量核電汽輪機(jī)的次次末級動葉片。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種用于半速大容量核電汽輪機(jī)的次次末級動葉片，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型線，所述葉片工作部的截面面積隨葉片截面高度的升高逐漸減小，所述葉片工作部相鄰兩截面的型線之間有相對扭轉(zhuǎn)；
[0006]所述葉片工作部的高度為905mm，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]軸向?qū)挾戎芟驅(qū)挾认议L安裝角相對BT高截面面積
_ mmmmmmmm°mmmm2
1—12091312241.82233 05121
2—21931342131.826340.14794
3—31761362041.831330.24486
4—41551381941.839310.33942
5—51371401871.846280.43325
6—6119__142__183__L8__52__24__05__2657
7—71041481801,858190.62088 8 — 8901551791.862160.71725
9-9771611781.866120.81410
10—10 711611761.768100.91197
11 — 11 661611741.66991.0973
[0008]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(shí)，相鄰的兩個(gè)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次末級動葉片整圈聯(lián)接成組。
[0009]優(yōu)選地，所述葉根為側(cè)裝、大圓角、低應(yīng)力集中的揪樹型葉根。
[0010]優(yōu)選地，所述葉根的軸向?qū)挾葹?24mm。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述中間體與所述葉根的軸向?qū)挾认嗤?br> [0012]優(yōu)選地，所述葉根底部的兩側(cè)開有定位凹槽。
[0013]如上所述，本實(shí)用新型提供的用于半速大容量核電汽輪機(jī)的次次末級動葉片，具有以下有益效果:整個(gè)次次末級動葉片一體成型，避免應(yīng)力集中，增加了整體剛度，安全可靠性提高；葉片工作部的高度即汽道高度達(dá)905mm，增加了次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(jìn)的自帶圍帶整圈自鎖結(jié)構(gòu)形式，相鄰兩個(gè)次次末級動葉片的圍帶的工作面之間的間隙在靜止時(shí)和工作轉(zhuǎn)速下均為零，提高了葉片的剛性，大幅度降低動應(yīng)力水平，使葉片具有較小的調(diào)頻階數(shù)，頻率穩(wěn)定性好，抗顫振性能好，能夠在惡劣強(qiáng)度環(huán)境下工作，且更有利于裝配調(diào)整。因此本實(shí)用新型提供的用于半速大容量核電汽輪機(jī)的次次末級動葉片可適用于AP1000 (Advanced Passive-簡稱AP,表示先進(jìn)非能動核電技術(shù))及今后CAP1400/CAP1700等不同背壓、機(jī)組等級的核電汽輪發(fā)電機(jī)組，可以很好地滿足半速大容量核電汽輪機(jī)在氣動性能和強(qiáng)度方面的設(shè)計(jì)要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1顯示為本實(shí)用新型的半速大容量核電汽輪機(jī)的次次末級動葉片的主視圖。
[0015]圖2顯示為本實(shí)用新型的半速大容量核電汽輪機(jī)的次次末級動葉片的側(cè)視圖。
[0016]圖3顯示為本實(shí)用新型的半速大容量核電汽輪機(jī)的次次末級動葉片的俯視圖。
[0017]圖4顯示為本實(shí)用新型的半速大容量核電汽輪機(jī)的次次末級動葉片的型線積疊示意圖。
[0018]圖5顯示為本實(shí)用新型的半速大容量核電汽輪機(jī)的次次末級動葉片的型線尺寸示意圖。
[0019]元件標(biāo)號說明
[0020]I葉片工作部
[0021]2 葉根
[0022]3 圍帶
[0023]4 中間體
[0024]5定位凹槽

【具體實(shí)施方式】
[0025]以下通過特定的具體實(shí)例說明本實(shí)用新型的實(shí)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(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本實(shí)用新型還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本實(shí)用新型的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0026]請參閱圖1至圖5。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實(shí)用新型的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本實(shí)用新型中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)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(fù)雜。
[0027]圖1至圖3顯示為本實(shí)用新型提供的用于半速大容量核電汽輪機(jī)的次次末級動葉片的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1至圖3所示，該用于半速大容量核電汽輪機(jī)的次次末級動葉片(以下簡稱次次末級動葉片)包括:圍帶3、葉片工作部1、中間體4和葉根2，整個(gè)次次末級動葉片一體成型，采用同一種高強(qiáng)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(yīng)力集中的缺點(diǎn)，增強(qiáng)了次次末級動葉片的整體剛度，提高了安全可靠性。
[0028]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(yùn)行性能。由于動葉片流道中的流動特性復(fù)雜，沿徑向存在從亞音速-跨音速-超音速流動變化。本實(shí)用新型中，采用全三維反動式葉片的設(shè)計(jì)方法，以氣動性能最佳為設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行葉片工作部I的型線設(shè)計(jì)，并采用大型全三維粘性流場軟件進(jìn)行流場優(yōu)化，在保證安全可靠性的前提下，大大降低了次次末級動葉片的氣動損失，使該次次末級動葉片具有良好的氣動特性。同時(shí)還對靜葉進(jìn)行了全三維優(yōu)化設(shè)計(jì)，以工作效率最高為設(shè)計(jì)目標(biāo)，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(dá)到最佳的工作效率。
[0029]本實(shí)用新型提供的次次末級動葉片的葉片工作部I的高度(圖2中由G表示)即汽道長度達(dá)到905mm，大大增加了次次末級動葉片的面積，其最大容積流量是現(xiàn)有次次末級動葉片的1.4倍，可滿足CAP1400/CAP1700等核電機(jī)組的容量。將本實(shí)用新型提供的次次末級動葉片用于單側(cè)排汽面積為30m2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(gè)低壓缸，降低了生產(chǎn)成本，會為電廠帶來極大的經(jīng)濟(jì)效益。
[0030]圖4顯示為本實(shí)用新型的次次末級動葉片的型線積疊示意圖，圖5顯示為次次末級動葉片的型線尺寸，圖5中W代表次次末級動葉片型線的軸向?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:
[0031]
軸向?qū)挾戎??寬度弦長安裝角相對葉高截面面積
__mm__mm__mm__mm__^__mm__mm2 —
1-12091312241.8223305121
2-21931342131.826340.14794
3-31761362041.831330.24486
4-4155__JJ8__194__L8__39__31__OJ__3942
5-51371401871.846280.43325
6-6119 142 183 1.8 52 24 0.52657 7 — 7104 148 180 1,8 58 19 0.62088
8-8901551791,862160.71725
9—9771611781.866120.81410
10-10711611761.768100.91197
11— 11661611741.66991.0973
[0032]圍帶3位于葉片工作部I的頂部，為次次末級動葉片的自帶圍帶。次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(jì)增加了葉片阻尼，同時(shí)也降低了次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(jì)算進(jìn)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(dá)到最佳的減振效果。在本實(shí)用新型中，靜態(tài)時(shí)，次次末級動葉片為單片結(jié)構(gòu)，相鄰的兩個(gè)圍帶3的工作面之間的間隙為零；工作轉(zhuǎn)速下，次次末級動葉片扭轉(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次末級動葉片形成整圈自鎖阻尼，提高了次次末級動葉片整體的剛性，并且大幅度降低了動應(yīng)力，使次次末級動葉片具有較小的調(diào)頻階數(shù)及調(diào)整振型，具有更好的頻率穩(wěn)定性和抗顫振性能，也更便于裝配調(diào)整。
[0033]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(yīng)力集中的揪樹型葉根，可大幅度減少應(yīng)力集中，降低葉根2和輪槽的最大應(yīng)力，提高了抗低周疲勞及抗應(yīng)力腐蝕的強(qiáng)度性能。葉根2的軸向?qū)挾?圖2中由B表示)為224_。葉根2底部的兩側(cè)開有定位凹槽5，裝配時(shí)在定位凹槽5中裝入撐條以免次次末級動葉片沿軸向發(fā)生竄動。
[0034]中間體4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(shí)施例中，中間體4的軸向?qū)挾扰c葉根2的軸向?qū)挾认嗤?，從而增?qiáng)了次次末級動葉片的整體剛度，便于生產(chǎn)加工，使次次末級動葉片工作時(shí)更為安全穩(wěn)固。
[0035]綜上所述，本實(shí)用新型提供的用于半速大容量核電汽輪機(jī)的次次末級動葉片，整個(gè)次次末級動葉片一體成型，整體剛度增加，安全可靠性提高，可滿足較長的次次末級動葉片的剛度需求；葉片工作部的高度達(dá)905mm，使次次末級動葉片可使得單側(cè)排汽面積增加到30m2，有效地降低了排氣損失，提高了生產(chǎn)效益；采用先進(jìn)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(qiáng)度環(huán)境下工作；靜態(tài)時(shí)相鄰兩個(gè)次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。。因此本實(shí)用新型提供的用于半速大容量核電汽輪機(jī)的次次末級動葉片可適用于APlOOO及今后CAP1400/CAP1700核電汽輪發(fā)電機(jī)組，可以很好地滿足半速大容量核電汽輪機(jī)在氣動性能和強(qiáng)度方面的設(shè)計(jì)要求，無論是在經(jīng)濟(jì)性、安全可靠性方面均達(dá)到國際先進(jìn)水平。所以，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0036]上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)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(shí)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(yīng)由本實(shí)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(jī)的次次末級動葉片，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型線，所述葉片工作部的截面面積隨葉片截面高度的升高逐漸減小，所述葉片工作部相鄰兩截面的型線之間有相對扭轉(zhuǎn)； 所述葉片工作部的高度為905mm，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:軸向?qū)挾戎芟驅(qū)挾认议L 1: 安裝角入相對葉高截面面枳 mmmmmmmm0mmmm2 1— 12091312241.8)3305121 2-21931342131.896340.14794 3 — 31761362041.831330.24486 4-41551381941.839310.33942 5-51371401871.846280.43325 6-61191421831.852240.52657 7-71041481801.858190.62088 8 — 8 90155179i 862160.71725 9—9__77__^61__178__I 866120.81410 10-10 711611761,768100.91197 11 — 11 661611741,66991.0973 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(shí)，相鄰的兩個(gè)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(jī)的次次末級動葉片，其特征在于:所述葉根為側(cè)裝、大圓角、低應(yīng)力集中的揪樹型葉根。
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(jī)的次次末級動葉片，其特征在于:所述葉根的軸向?qū)挾葹?24_。
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(jī)的次次末級動葉片，其特征在于:所述中間體與所述葉根的軸向?qū)挾认嗤?br> 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(jī)的次次末級動葉片，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】F01D5/30GK204024720SQ201420373167
【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】關(guān)啟輝, 吳曉明, 周英, 陸偉, 徐德強(qiáng), 李元元, 金光勛 申請人:上海電氣電站設(shè)備有限公司