660mw等级汽轮机的给水系统及其给水泵汽轮机末级动叶片的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及660MW等级汽轮机的给水系统及其给水栗汽轮机末级动叶片，该末级动叶片适用于功率22丽?35丽，单向排汽(1个排气口)，转速2600?6380rpm的变转速、超超临界660MW等级汽轮机的100%容量给水栗汽轮机。
【背景技术】
[0002]在超超临界六十万等级汽轮机领域，西门子等国内外厂家的设计方案是，大机是两排汽结构，配置两台50%容量的给水栗汽轮机，由2个排汽口分别向两台给水栗汽轮机供汽(见图1)，故给水栗汽轮机的功率小，效率低。
[0003]给水栗汽轮机是一种特殊的蒸汽轮机，特殊性表现在:它经常处于高转速，变转速，变功率工况运行，以适应大机的负荷变化，蒸汽压力低，温度低，这些运行条件极大地限制了末级动叶片的设计。且给水栗汽轮机的经济性与安全性在很大程度上与其末级的热力、气动、强度、振动设计密切相关，其中尤以末级动叶片设计难度最大，必须统筹兼顾，进行繁杂的多因素约束条件下的方案设计优选，才能设计出高性能的给水栗汽轮机末级动叶片。
[0004]给水栗汽轮机的功率越大，末级动叶片就越长，机组进汽参数低、功率大、需要排汽面积大、驱动给水栗的汽轮机转速高、末级动叶片汽道高度很高、末级动叶片离心力大、应力水平超高、振动复杂、在跨音速中运行、设计难度很大。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题之一，是给水栗汽轮机的功率小、效率低的问题，提供一种大型汽轮机的给水系统，所采用的技术方案是:
一种660MW等级汽轮机的给水系统，该汽轮机的给水栗由一部给水栗汽轮机驱动。
[0006]本发明所要解决的技术问题之二，是提供一种适合上述100%的给水栗汽轮机的末级动叶片，所采用的技术方案是:
一种给水栗汽轮机末级动叶片，具有整体结构的叶根、叶身和围带，所述围带位于叶身的顶部，叶根位于叶身的根部;所述叶身是由若干特征截面按一特定规律迭合而成的异形体，其有效高度为H、根径为Dr;所述特征截面的轮廓型线是由内弧曲线和背弧曲线围成的封闭曲线，具有特征参数安装角cl、弦长bl、最大厚度wl、截面积A;截面的迭合规律是:沿叶高方向自根端向顶端，各截面连续光滑过渡;叶高Η的相对值由0.0单调增加到1.0;与之相对应，安装角cl由83.03°单调减小到16.55° ;从根截面到顶截面的面积A变化规律为:8.935 >A> 1.0,从根截面到顶截面的轴向宽度Xa变化规律为:5.602 2 Xa 2 1.0，从根截面到顶截面的弦长bl变化规律为:1.63 >bl>1.0,从根截面到顶截面的最大厚度wl变化规律为:4.2272wl > 1.0ο
[0007]所述叶身的有效高度为H=530mm、根径为Dr=1000mm。
[0008]所述围带具有背弧工作面S1和内弧工作面P1，背弧工作面S1和内弧工作面P1是相互平行的平面;围带的截面形状具有特征参数:背弧工作面S1和内弧工作面P1间的距离Al，背弧工作面S1和内弧工作面P1几何中心间的距离T1;所述背弧工作面S1与汽轮机转子中轴线X轴的夹角B1满足关系式:
A1=T1.C0SB1；35° <Bl<52°；
围带厚度HI满足关系式:
8mm<Hl<18mm0
[0009]所述叶根是4齿直线轴向装入型纵树型叶根。
[0010]本发明的技术效果是:
本发明在总结新一代超超临界1000MW等级汽轮机末级叶片设计经验基础上，为满足市场对超超临界660MW等级汽轮机的100%容量给水栗汽轮机的需求，应用当代先进的设计技术，成功完成了适用于100%容量给水栗汽轮机末级叶片的设计。新开发的5 30mm末级动叶片具有较先进的结构型式一-阻尼式自带围带，叶根采用大承载的直线轴向装入型纵树型叶根设计，使叶片的技术水平达到世界先进水平，提高了机组的效率，具有较高的经济性和可靠性。它不但适用于超超临界660MW等级汽轮机的100%容量给水栗汽轮机要求，而且为提高电站系统的整体经济性提供支持，采用1个排汽口的单排汽结构，将两台50%给水栗汽轮机合并为一台100%给水栗汽轮机，从而可减少一台给水栗汽轮机组，大大减少设备投资和基建及运行维修费用，具有广阔的市场应用前景。
【附图说明】
[0011]图1是原来二台50%容量给水栗汽轮机示意图；
图2是本发明用一台100%容量给水栗汽轮机取代2台50%容量给水栗汽轮机示意图；
图3是本叶片的结构示意图；
图4是围带结构示意图；
图5是叶身截面示意图。
【具体实施方式】
[0012]本发明的第一个发明点，是对660MW等级汽轮机的给水系统进行改进，参见图2，用一台100%容量给水栗汽轮机取代二台50%容量给水栗汽轮机，这样，可提高给水栗汽轮机的效率。
[0013]本发明的第二个发明点，是研发出上述给水栗汽轮机的末级动叶片，参见图3:采用合适的合金钢叶片和转子材料，按本专利设计图制造的动叶片由3个部分组成，分别是:围带体1，叶身2，叶根3。围带体1位于叶身2的顶部，上述叶身2、叶根3、围带1是用同一种高强度性能的合金钢整体地制造完成。叶片通过叶根3安装在转轴外圆上的叶轮槽中，每圈轮槽安装74只叶片，当叶轮上一周的叶轮槽中均装上叶片后，就形成了大功率给水栗汽轮机的末级动叶片。叶根3是4齿直线轴向装入型纵树型叶根。
[0014]对超超临界660MW等级汽轮机的100%容量给水栗汽轮机，每台大机组只需要一台100%容量给水栗汽轮机，一台100%容量给水栗汽轮机仅1级末级动叶片(1个排气口)，只有具有大的排汽面积的给水栗汽轮机才能满足大机给水要求，同时提高整个电站经济性。为发电厂节省大量的设备投资和维修费用，提高其经济效益。
[0015]本动叶片的设计载体选择超超临界660MW等级汽轮机的100%容量给水栗汽轮机，此机最适宜的设计背压为5.0Kpa，在此设计背压范围内，最终方案确定的末级动叶片汽道高Η(叶身的有效高度)为530mm，根径Dr为1000 mm，其环形面积等于2.548m2，以此根径和叶高为基准设计完成了给水栗汽轮机的通流。本设计以100%容量给水栗汽轮机通流为设计对象，给定进口压力、焓值、流量和背压，在保证子午流道光顺的前提下，优化各级的焓降、速比和级内反动度匹配。
[0016]在整缸通流优化匹配的基础上，末级级内可控涡流型设计是一项复杂的多次循环设计过程。首先设计基本的静、动叶基型型线，按可控涡流型设计的沿叶高出气角分布，设计静、动叶的空间成型规律，再用全三维流场计算分析来优化级内流场，并进一步调整静、动叶的空间成型规律，以气动最优为设计目标。
[0017]本发明的给水栗汽轮机末级动叶片的叶身2是由若干特征截面按一特定规律迭合而成的异形体，特征截面的轮廓型线是由内弧曲线和背弧曲线围成的封闭曲线，参见图3、图4、图5，具有以下特征参数(即本设计的变量定义):
H:给水栗汽轮机末级动叶片的汽道高度，叶身2顶截面与叶身2根截面之间的距离。
[0018]Dr:叶根的根径。
[0019]H1—围带体1厚度。
[0020]A1—围带工作面S1、P1之间的距离。
[0021 ] B1—围带工作面S1、P1与X轴的水平夹角。
[0022]T1 一节距:相邻两叶片同一高度围带截面在周向的安装距离。
[0023]wl—叶身2截面切向宽度(即最大厚度)。
[0024]bl—弦长:叶身截面进、出汽边的距离。
[0025]Xa—叶身2根截面轴向宽度。
[0026]01—叶身2根截面出口喉宽:出口边与相邻叶身2截面背弧的最小距离。
[0027]al°—出口几何角:sin-l(01/T)。
[0028]cl°—叶型安装角:弦长线与周向(Y向)的夹角。
[0029]T 一节距:相邻两叶片同一高度型线截面在周向的安装距离。