一种船用10MW级汽轮机空心静叶除湿结构的制作方法

一种船用10mw级汽轮机空心静叶除湿结构
技术领域
1.本发明涉及一种船用汽轮机空心静叶，尤其是一种用于船用10mw级汽轮机空心静叶除湿结构。


背景技术：

2.汽轮机作为原动机，将高温高压蒸汽的热能转化为汽轮机转子高速转动的机械能，蒸汽流经末几级叶片时，蒸汽干度下降，湿度增加，蒸汽中会出现大大小小的液滴，会对末几级叶片产生冲击，造成叶片水蚀，从而使汽轮机效率降低、引起汽轮机振动增大，使叶片产生疲劳裂纹等危害。
3.汽轮机通流除湿及防水蚀设计常见的措施有
①
设置级间除湿沟槽并逐级疏水、
②
适当增大级间间隙、
③
屋形动叶除湿结构、
④
优化动、静叶片设计、
⑤
低压叶片进行表面处理等。
4.空心静叶结构是汽轮机通流除湿的一种措施，安装汽轮机末级隔板上，除湿效果较为显著。在单个静叶片的压力面和吸力面合适的位置开设除湿缝隙，利用缝隙通向级后形成压差抽吸静叶表面上的流动水膜或溪流，减少水膜或溪流在静叶出口边由于撕裂而形成的大水滴数目，达到通流除湿目的；或者向空心静叶片通高温蒸汽，对静叶壁面加热使得附着在叶片表面的水膜受热蒸发；或空心静叶尾缘开缝，通高温蒸汽喷出击碎从尾缘脱落的大水滴。
5.现有的船用10mw级汽轮机空心静叶结构主要存在以下问题：
6.(1)船用汽轮机无相关空心静叶除湿结构设计。
7.(2)空心静叶结构主要运用于高湿度大功率机组，小型汽轮机的受限于空间及结构设计难度大，无相关使用记录。
8.(3)大量文献都着重分析了空心静叶的除湿性能，缺少对整体疏水除湿结构的设计及实际运用案例。


技术实现要素：

9.本发明所要解决的问题是提供一种船用10mw级汽轮机空心静叶除湿结构，用于解决以下技术问题：
10.1、空心静叶除湿结构在10mw级汽轮机末级静叶中同样适用：由于小型汽轮机末级静叶较小，空心静叶设计难度大，10mw级汽轮机的侵蚀指数仍较大，有必要使用空心静叶除湿结构，本发明设计能够满足使用要求。
11.2、空心静叶除湿结构设计合理，在满足强度及工艺要求下，设计优化结构的缝隙相对位置、缝隙宽度及角度、缝隙边缘处理，既要保证有高效的去水效率，又保证对叶栅通道内蒸汽流场影响小。
12.3、除湿效果显著，可以去除大部分对动叶有危害的水份，不仅减缓或消除动叶的水蚀，而且还可以减少大水滴所造成的摩擦和制动损失，提高汽轮机安全运行可靠性和提
高整个动力装置热效率。
13.本发明的技术方案是：一种船用10mw级汽轮机空心静叶除湿结构，由空心静叶片、隔板外环、隔板内围带、隔板内环组成；所述空心静叶片压力面开设双排抽吸缝隙，双排抽吸缝隙位于叶高上半，靠近空心静叶片出口边，隔板外环内设有抽吸孔，沿叶高分布的抽吸缝隙、空心静叶片内部空腔及抽吸孔整体通向级后，形成压差，能将附着在空心静叶片表面水膜抽吸到空心静叶片的空腔，防止空心静叶片表面水膜破裂形成大水滴进入动叶内形成水蚀。
14.进一步，所述空心静叶片采用精密铸造制成，沿叶高方向，整个叶片内部为空腔。
15.进一步，所述空心静叶片焊接在隔板内围带上并保证叶片与抽吸孔位置一致。
16.进一步，所述隔板内围带焊接在隔板内环上，空心静叶片顶部位于隔板外环内，隔板外环内开设抽吸孔，空心静叶片内部空腔通过抽吸孔通向级后。
17.进一步，所述空心静叶片的空腔内高速蒸汽所携带的水滴，大部分直接被抽到级后，未被抽走的水滴在重力作用下，汇集到隔板内围带的内环空腔，流向隔板外环下半，在压差作用下将水滴从空腔导向级后，从而起到除湿作用。
18.本发明的有益效果是：
19.本发明采用以上的技术方案，具有以下优点：
20.(1)得到一种小型汽轮机空心静叶结构，虽然小型汽轮机末级静叶较小，空间局促，结构设计及加工制造难度大，但经证实小型汽轮机仍适合采用空心静叶结构。
21.(2)理论除湿效果显著，通过不断优化结构，得到最合适的缝隙相对位置、缝隙宽度及角度、缝隙边缘处理的结构尺寸。
22.(3)完成了加工制造，运用于10mw级汽轮机末级静叶除湿，提高汽轮机安全运行的可靠性。
附图说明
23.图1是本发明的空心静叶除湿结构半剖视图；
24.图2是本发明的空心静叶除湿结构整体外观图
25.图3是单个空心静叶片结构示意图；
26.图4是空心静叶除湿结构安装图。
具体实施方式
27.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
28.如图1，2所示，本发明的空心静叶除湿结构由空心静叶片1、隔板外环5、隔板内围带3、隔板内环4组成。
29.空心静叶片1如图3所示，空心静叶片1采用精密铸造技术，沿叶高方向，整个叶片内部为空腔，在叶片压力面开设双排抽吸缝隙2，位置在叶高上半，尽量靠近空心叶片出口边，叶片结构设计合理，除湿效率达到理论最高。
30.空心静叶片1焊接在隔板内围带3上并保证叶片与抽吸孔6位置一致，配合整体结构设计，才能发挥除湿作用。
31.隔板内围带3焊接在隔板内环4上，空心静叶片1顶部位于隔板外环6内，隔板外环5
内开设抽吸孔6，空心静叶片1内部空腔及抽吸孔1通向级后8。
32.工作原理为：沿叶高分布的除湿缝隙、叶片内部空腔及抽吸孔整体通向级后8，形成压差，能将附着在空心静叶片1表面水膜抽吸到空腔内，防止静叶表面水膜破裂形成大水滴进入动叶内形成水蚀。空心静叶片1空腔内蒸汽速度较高，携带水滴能力强，能直接抽走大部分水滴到级后，未被抽走的水滴在重力作用下，汇集到隔板内围带3的内环空腔7，流向隔板内环4下半，在压差作用下将水滴从空腔导向级后，从而起到除湿作用。
33.汽轮机通流结构中，一个级由一组空心静叶片1与一组转子动叶9组成，是蒸汽膨胀做功的单元，整个通流结构可以分为很多级，空心静叶片叶除湿结构作为一组隔板静叶安装在汽轮机末级，如图4所示。


技术特征：
1.一种船用10mw级汽轮机空心静叶除湿结构，其特征在于：由空心静叶片、隔板外环、隔板内围带、隔板内环组成；所述空心静叶片压力面开设双排抽吸缝隙，双排抽吸缝隙位于叶高上半，靠近空心静叶片出口边，隔板外环内设有抽吸孔，沿叶高分布的抽吸缝隙、空心静叶片内部空腔及抽吸孔整体通向级后，形成压差，能将附着在空心静叶片表面水膜抽吸到空心静叶片的空腔，防止空心静叶片表面水膜破裂形成大水滴进入动叶内形成水蚀。2.根据权利要求1所述的船用10mw级汽轮机空心静叶除湿结构，其特征在于：所述空心静叶片采用精密铸造制成，沿叶高方向，整个叶片内部为空腔。3.根据权利要求1所述的船用10mw级汽轮机空心静叶除湿结构，其特征在于：所述空心静叶片焊接在隔板内围带上并保证叶片与抽吸孔位置一致。4.根据权利要求1所述的船用10mw级汽轮机空心静叶除湿结构，其特征在于：所述隔板内围带焊接在隔板内环上，空心静叶片顶部位于隔板外环内，隔板外环内开设抽吸孔，空心静叶片内部空腔通过抽吸孔通向级后。5.根据权利要求1所述的船用10mw级汽轮机空心静叶除湿结构，其特征在于：所述空心静叶片的空腔内高速蒸汽所携带的水滴，大部分直接被抽到级后，未被抽走的水滴在重力作用下，汇集到隔板内围带的内环空腔，流向隔板外环下半，在压差作用下将水滴从空腔导向级后，从而起到除湿作用。

技术总结
本发明涉及一种船用10MW级汽轮机空心静叶除湿结构，由空心静叶片、隔板外环、隔板内围带、隔板内环组成；所述空心静叶片压力面开设双排抽吸缝隙，双排抽吸缝隙位于叶高上半，靠近空心静叶片出口边，隔板外环内设有抽吸孔，沿叶高分布的抽吸缝隙、空心静叶片内部空腔及抽吸孔整体通向级后，形成压差，能将附着在空心静叶片表面水膜抽吸到空心静叶片的空腔，防止空心静叶片表面水膜破裂形成大水滴进入动叶内形成水蚀。本发明运用于10MW级汽轮机末级静叶除湿，提高汽轮机安全运行的可靠性。提高汽轮机安全运行的可靠性。提高汽轮机安全运行的可靠性。


技术研发人员：龙秀峰 李一兴 戴娜娜
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七〇四研究所
技术研发日：2022.11.15
技术公布日：2023/3/7