专利名称：轴流汽轮机用非对称隔板静叶栅和喷嘴组内非对称叶片的制作方法
技术领域：
本发明涉及轴流汽轮机技术领域，是一种轴流汽轮机用非对称隔板静叶栅和喷嘴 组内非对称叶片，应用于存在严重非均勻来流的轴流汽轮机隔板静叶栅和喷嘴组。
背景技术：
传统的轴流式汽轮机的隔板静叶栅和喷嘴组设计均采用轴向对称、周向均勻的叶 片布置方式。而实际汽轮机中存在大量非对称非均勻蒸汽来流，在这种情况下采用轴向对 称、周向均勻的叶片布置方式，将导致叶片存在很大且变化不一的攻角，由此导致叶片通道 内出现程度不一的汽流分离，一方面增加了当地的流动损失，另一方面导致了相应叶片通 道内汽流分布的不均勻性。叶片通道内汽流分布的不均勻一方面增加了叶片通道内的流动 损失，另一方面导致了相应叶片通道内汽流分布的不均勻性。叶片通道内汽流分布的不均 勻一方面增加了叶片通道内的流动损失，另一方面增加了叶片通道出口的汽流激振力的频 率和幅值的变化范围，对相邻的动叶产生复杂的蒸汽激振，影响汽轮机的安全运行。见图1，为一个常规隔板静叶栅上半沿节圆位置的展开图及非均勻来流情况下流 场示意图。一般情况下汽轮机内存在严重蒸汽来流不均勻的部位有以下几类1.采用喷嘴配汽的调节级喷嘴组大量汽轮机采用喷嘴配汽方式，一般情况下蒸汽室内的汽流存在严重的不均勻 性，调节级的焓降在汽轮机高压缸中占了较大比重，其效率的提高对于整个汽轮机影响较 大，此外调节级动叶片处于复杂的运行环境下，在汽轮机故障中占较大比重，减少汽流的不 均勻性，降低由此引发的汽流激振力的幅值和频率变化范围对汽轮机的安全运行非常重要。2.前一级部分进汽度较小的压力级小型汽轮机的高压前几级通常会采用部分进汽，而且有时候部分进汽度会很小， 在这种情况下，该级出口的蒸汽会很不均勻，也就是后一级蒸汽来流非常不均勻。若采用传 统的均勻布置的静叶栅结构，势必会造成较大的流动损失，同时由于叶片通道中汽流分布 的不均勻性导致的汽流激振力的幅值和频率变化范围也会很大，对相邻动叶片叶片的安全 运行很不利。3.存在非均勻进汽的再热第一级、存在大量非调整抽汽的抽汽口后级、存在大量 非对称补汽的级。很多汽轮机的再热进汽进汽室设计不好，由此导致再热第一级蒸汽来流严重不均 勻；大量汽轮机中存在着非调整抽汽，一般的回热抽汽对不均勻性的影响较小，而某些汽轮 机的非调整抽汽量很大，由此导致了其级后蒸汽的不均勻性加大；对于余热利用型和联合 循环汽轮机，经常存在着大量的补充蒸汽，大量补充蒸汽进入汽轮机也导致了蒸汽流动的 不均勻性。同样，上述情况下流动的不均勻性一方面导致效率降低，另一方面对相邻动叶片 造成较大幅度和频率变化范围的激振力。
发明内容
本发明的目的是公开一种轴流汽轮机用非对称隔板静叶栅和喷嘴组内非对称叶 片，以解决现有技术中的问题，降低流动损失，减少激振力的幅值和频率变化范围，提高相 邻动叶片的安全性。为达到上述目的，本发明的技术解决方案是一种轴流汽轮机用非对称隔板静叶栅和喷嘴组内非对称叶片，其隔板静叶栅和喷 嘴组内的叶片为轴向非对称、周向非均勻设计。所述的轴流汽轮机用非对称隔板静叶栅和喷嘴组内非对称叶片，其所述轴向非对 称、周向非均勻设计，是隔板静叶栅，采用大、小叶片分流叶栅结构，小叶片为一种型线，大 叶片进汽段各不相同，各叶片出汽边节距、出汽角相同。所述的轴流汽轮机用非对称静叶栅和喷嘴组内非对称叶片，其所述轴向非对称、 周向非均勻设计，是在喷嘴配汽的调节级喷嘴组内的叶片，其进汽段各不相同，各叶片出汽 边节距相同、出汽角相同。所述的轴流汽轮机用非对称静叶栅和喷嘴组内非对称叶片，其所述轴向非对称、 周向非均勻设计，是隔板静叶栅不采用大小叶片分流叶栅结构，对应于不均勻的蒸汽来流 设计不同的叶片进汽段；设计时，按照当地来流的方向，调整叶片的进汽段，使得当地叶片 攻角不超过士 10°，并保持进汽段与叶身的光滑连接，使相邻叶片形成收敛通道，各叶片的 出汽边节距和出汽角度相同。所述的轴流汽轮机用非对称静叶栅和喷嘴组内非对称叶片，其所述采用大、小叶 片分流叶栅结构，为轴流式汽轮机隔板静叶栅时，其叶片的分布为在靠近中分面的位置， 叶片的分布为1个大叶片+1个小叶片，其余位置为1个大叶片+2或3个小叶片。所述的轴流汽轮机用非对称静叶栅和喷嘴组内非对称叶片，其所述轴流式汽轮机 隔板静叶栅，其大叶片的进汽段各不相同，依据不均勻的蒸汽来流设计；设计时，按照当地 来流的方向，调整大叶片的进汽段，使得当地叶片攻角不超过士 10°，并保持进汽段与叶身 的光滑连接，使相邻叶片形成收敛通道，大小叶片的出汽边节距、出口角度相同。所述的轴流汽轮机用非对称静叶栅和喷嘴组内非对称叶片，其所述调节级喷嘴 组，根据蒸汽室内蒸汽来流的方向，且考虑蒸汽室隔筋的影响，分别设计喷嘴组内叶片进汽 段，设计时，按照当地来流的方向，调整叶片的进汽段，使得当地叶片攻角不超过士 10°， 并保持进汽段与叶身的光滑连接，使相邻叶片形成收敛通道，各叶片出汽边节距、出汽角相 同。本发明的轴流汽轮机用非对称静叶栅和喷嘴组内非对称叶片，针对蒸汽来流不均 勻性设计的非对称隔板静叶栅则可以改善汽流不均勻性，能够很好地降低因非均勻来流导 致的攻角损失、改善叶片通道内汽流分布的均勻性、降低叶片通道损失、降低由于非均勻性 引发的汽流激振力的幅值和频率变化范围，从而为汽轮机运行的经济性和安全性提供强有 利的技术保障。
图1为一个常规隔板静叶栅上半沿节圆位置的展开图及非均勻来流情况下流场 示意图2为本发明的实施例1 隔板静叶栅(分流叶栅结构)上半沿节圆位置的展开 图及非均勻来流情况下流场示意图；图3为本发明的实施例2 喷嘴组上半沿节圆位置的展开图及非均勻来流情况下 流场示意图；图4为本发明的实施例3 隔板静叶栅(非分流叶栅结构)上半沿节圆位置的展 开图及非均勻来流情况下流场示意图。
具体实施例方式本发明的一种轴流汽轮机用非对称静叶栅或喷嘴组内非对称叶片，对现有技术存 在的问题，依序解决如下1.采用喷嘴配汽的调节级喷嘴组根据蒸汽来流方向且考虑蒸汽室隔筋的影响，将喷嘴组内的叶片进汽段设计为适 应来流方向，而出汽边节距和出汽角保持一致，由此可以大大降低流动损失，并降低由来流 不均勻引发的汽流激振力，提高汽轮机的效率和安全可靠性。2.前一级部分进汽度较小的压力级采用本发明的非对称静叶叶栅结构。静叶叶栅中各个叶片的进气角度按照来流的 不均勻性设计，可以有效引导汽流进入叶片通道，降低静叶进口的攻角损失和通道内流动 损失，提高汽流分布的均勻性，由此可大幅度降低由汽流不均勻性导致的汽流激振力的幅 值和频率变化范围，可有效提高叶片运行的安全性。3.存在非均勻进汽的再热第一级、存在大量非调整抽汽的抽汽口后级、存在大量 非对称补汽的级。采用本发明的用于存在严重非对称非均勻蒸汽来流的汽轮机隔板静叶栅或喷嘴 组的设计方法，能够很好地降低因非均勻来流导致的攻角损失、改善叶片通道内汽流分布 的均勻性、降低叶片通道损失、降低由于非均勻性引发的汽流激振力的幅值和频率变化范 围，从而为汽轮机运行的经济性和安全性提供强有利的技术保障。图2为本发明的实施例1，本实施例用于某25MW汽轮机某一压力级，该压力级前 一级为部分进汽，且部分进汽度很低。其隔板静叶栅，若采用大小叶片分流叶栅结构，如图 2所示，其叶片的分布为在靠近中分面的位置叶片的分布为1个大叶片+1个小叶片，其余 位置为1个大叶片+2个或+3个小叶片。小叶片为同一种型线，大叶片进汽段各不相同，依 据不均勻的蒸汽来流设计。设计时，按照当地来流的方向，调整大叶片的进汽段，使得当地 叶片攻角不超过士 10°，并保持进汽段与叶身的光滑连接，使相邻叶片形成收敛通道，大小 叶片的出汽边节距、出口角度相同。大叶片共10种型线，在靠近中分面(件42、43)处各有5个不同的大叶片，左侧为 件2、件3、件4、件5、件6，右侧分别为件7、件8、件9、件10、件11。中间段的大叶片型线保 持一致，均为件6。各叶片出汽边节距、出汽角相同，仅进汽侧进汽角度不同。各大叶片的安 装角分布见表1，安装角在42. 53° 80. 08°之间。图3为本发明的实施例2，本实施例用于某300MW汽轮机喷嘴配汽的调节级喷嘴 组。喷嘴组内的叶片，如图3所示，根据蒸汽室内蒸汽来流的方向，且考虑蒸汽室隔筋的影 响，分别设计喷嘴组内叶片进汽段，设计时，按照当地来流的方向，调整叶片的进汽段，使得当地叶片攻角不超过士 10°，并保持进汽段与叶身的光滑连接，使相邻叶片形成收敛通道， 各叶片出汽边节距、出汽角相同。叶片共12种型线，在靠近调节级首块(件12)处有3种型线，分别为件13、14、15 ； 在靠近调节级中块(件19)处有5种型线，左侧有2种，分别为件17、18，右侧有3种，分别 为件20、21、22;在靠近调节级末块(件26)处有3种型线，分别为件23、24、25.其余叶片 为相同型线，均为件16。各叶片出汽边节距、出汽角相同，仅进汽侧进汽角度不同。图4为本发明的实施例3，本实施例用于某汽轮机某一压力级，该压力级前一级为 非调整抽汽，且抽汽量很大。其隔板静叶栅，若不采用大小叶片分流叶栅结构，如图4所示， 叶片进汽段设计依据不均勻的蒸汽来流进行设计。设计时，按照当地来流的方向，调整叶片 的进汽段，使得当地叶片攻角不超过士 10°，并保持进汽段与叶身的光滑连接，使相邻叶片 形成收敛通道，各叶片的出汽边节距和出汽角度相同。叶片共11种型线，在靠近中分面(件40、41)处各有5个不同的叶片，左侧为件 29、件30、件31、件32、件33，右侧分别为件35、件36、件37、件38、件39。中间段的叶片型 线保持一致，均为件34。各叶片出汽边节距、出汽角相同，仅进汽侧进汽角度不同。本发明可用于轴流汽轮机中喷嘴配汽的调节级喷嘴、上一级部分进汽度压力级、 存在大量非调整抽汽的抽汽口后级、非对称进汽的再热第一级以及存在大量非对称补汽的 级。表 权利要求
1.一种轴流汽轮机用非对称隔板静叶栅和喷嘴组内非对称叶片，其特征在于，该隔板 静叶栅和喷嘴组内的叶片为轴向非对称、周向非均勻设计。
2.根据权利要求1所述的轴流汽轮机用非对称隔板静叶栅和喷嘴组内非对称叶片， 其特征在于，所述轴向非对称、周向非均勻设计，是隔板静叶栅，采用大、小叶片分流叶栅结 构，小叶片为一种型线，大叶片进汽段各不相同，各叶片出汽边节距、出汽角相同。
3.根据权利要求1所述的轴流汽轮机用非对称隔板静叶栅和喷嘴组内非对称叶片，其 特征在于，所述轴向非对称、周向非均勻设计，是在喷嘴配汽的调节级喷嘴组内的叶片，其 进汽段各不相同，各叶片出汽边节距相同、出汽角相同。
4.根据权利要求1所述的轴流汽轮机用非对称隔板静叶栅和喷嘴组内非对称叶片， 其特征在于，所述轴向非对称、周向非均勻设计，是隔板静叶栅不采用大小叶片分流叶栅结 构，对应于不均勻的蒸汽来流设计不同的叶片进汽段；设计时，按照当地来流的方向，调整 叶片的进汽段，使得当地叶片攻角不超过士 10°，并保持进汽段与叶身的光滑连接，使相邻 叶片形成收敛通道，各叶片的出汽边节距和出汽角度相同。
5.根据权利要求2所述的轴流汽轮机用非对称隔板静叶栅和喷嘴组内非对称叶片，其 特征在于，所述采用大、小叶片分流叶栅结构，为轴流式汽轮机隔板静叶栅时，其叶片的分 布为在靠近中分面的位置，叶片的分布为1个大叶片+1个小叶片，其余位置为1个大叶片 +2或3个小叶片。
6.根据权利要求5所述的轴流汽轮机用非对称隔板静叶栅和喷嘴组内非对称叶片，其 特征在于，所述轴流式汽轮机隔板静叶栅，其大叶片的进汽段各不相同，依据不均勻的蒸汽 来流设计；设计时，按照当地来流的方向，调整大叶片的进汽段，使得当地叶片攻角不超过 士 10°，并保持进汽段与叶身的光滑连接，使相邻叶片形成收敛通道，大小叶片的出汽边节 距、出口角度相同。
7.根据权利要求3所述的轴流汽轮机用非对称隔板静叶栅和喷嘴组内非对称叶片，其 特征在于，所述调节级喷嘴组，根据蒸汽室内蒸汽来流的方向，且考虑蒸汽室隔筋的影响， 分别设计喷嘴组内叶片进汽段，设计时，按照当地来流的方向，调整叶片的进汽段，使得当 地叶片攻角不超过士 10°，并保持进汽段与叶身的光滑连接，使相邻叶片形成收敛通道，各 叶片出汽边节距、出汽角相同。
全文摘要
本发明公开了一种轴流汽轮机用非对称隔板静叶栅和喷嘴组内非对称叶片，涉及轴流汽轮机技术，该隔板静叶栅和喷嘴组中的叶片为轴向非对称、周向非均匀设计，通过调整进汽段的角度来适应非均匀的蒸汽来流方向，可以顺利引导非均匀的气流进入叶栅通道，有效降低因非均匀来流导致的静叶进口攻角损失，并改善叶栅中及叶栅出口气流分布的均匀性，提高通流效率；同时可减少由气流非均匀性导致的非定常激振力，提高汽轮机叶片运行的安全可靠性。本发明的结构适用于轴流汽轮机中各种存在严重非均匀蒸汽来流的级，如喷嘴配汽的调节级、部分进汽度较小的压力级、存在较大量非调整抽汽的抽汽口后级、非对称进汽的再热第一级、存在大量补汽的压力级。
文档编号F01D9/02GK102052095SQ201010227259
公开日2011年5月11日 申请日期2010年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者史延馥, 张建英, 徐克鹏, 徐星仲, 李宝清, 王胜利, 陈春峰, 陈青 申请人:北京全四维动力科技有限公司