专利名称：汽轮机排汽系流的集水器的制作方法
技术领域：
本发明是关于汽轮机的，特别涉及一个用于减少汽轮机排汽系统中的锈蚀的系统。
大家知道，汽轮机排汽系统中的水沫会使该系统锈蚀，水沫在排汽系统表面撞击和流动而产生的这种侵蚀，称为流助蚀。锈蚀的后果在排汽管中尤为显著，在管道弯曲部更为严重。管道弯曲部由于蒸汽流过时的涌动而形成水沫，这一水沫形成现象是人所共知的，并且，人们尽了各种努力以减少在管道弯曲部形成的水沫。解决管道弯曲部水沫形成问题的一种典型方法，就是在管道弯曲部安装旋转叶片组，从而使蒸汽分别流向多种不同渠道，使涡流强度减弱，这样即可限制蒸汽的涌动，并将水沫的形成化为最小。旋转叶片组的主要作用是减缓高速流动蒸汽中不期望出现的流动特性的发展。但是，旋转叶片也产生另外的问题，即汽流中的水沫往往聚集在叶片上和弯道的内壁上，并再度汇入汽流，其体积变大，因而侵蚀性更强。
曾有人提出各种建议，以尽力减轻由蒸汽中的水沫引起的锈蚀问题。按一般常识，可在排汽管内安装集水设施以便吸收水沫并将其从汽流中排出。与高速汽流的排放相关的集水设施，有一个不利之处，即这种设施不得对汽流性能产生不良影响，而且要确实能够汇集其近旁的大部分水份。该设施还须安装于某个合适的位置，以保证尽可能多的水通过某个入口而汇集。为汇集在旋转叶片上形成的水份，起码已有一些集水器安装于这些叶片的真空面或出口侧。然而，在旋转叶片上这样的安装未必总能解决把集水器安装在水份易于集中之处的问题。此外，集水器的实际集水效能也受到其附近压差的不利影响。横贯旋转叶片表面的压差，从叶片前缘到后缘之间相差可以非常大。据有些设计资料记载，集水面某个区段的压力会高于另一个区段，其结果是，水从高压区段进入并被从低压区段排出而返回到汽流中。
本发明的主要目的，就是为汽轮机的集水提供一套系统，该系统的位置能使生成于排汽系统中大部分的水份有一个排出通道。
考虑到这个目的，本发明属于汽轮机排汽系统的一个集水系统。该排汽系统由具有至少一个弯道的排汽管和安装于该排汽管弯道的许多叶片组成，叶片的取向适于导引汽流通过该弯道，叶片横展于该管道中，其两端连接于管道壁，其特征是在邻近叶片末端的管道壁中构成多个槽，这些槽位于相邻的叶片之间并穿过管壁上处于实际零压差的区域，叶片连接在该段管壁上。
通过下述最佳实施例的具体介绍，配合附图就很容易了解本发明
图1是一幅汽轮机排汽管弯道的横截面图，表示安装于弯道中用以重新导引汽流绕过弯道的一组旋转叶片;
图2所示为沿图1中的线2-2截取的剖视图;
图3是一对旋转叶片的横截图例，表示汽流以及旋转叶片后缘附近大致恒压的范围;
图4是一个圆柱形管的弯道横截面图，显示该管道中流体的第二个流动特征;
图5是叶片环的局部横截面图，显示按照本发明的集水器的一组槽所在的位置。
首先来看图1，它表示一个汽轮机排汽管10的弯道的横截剖面俯视图。弯道大致如12所指，它使蒸汽沿线头14所指方向旋转90度角。在弯道12中装置的一组旋转叶片16，有助于减缓蒸汽的不良流动性能生发，这些叶片尤其有助于防止弯道中产生涌动和涡流。然而如前所述，旋转叶片也产生另外的复杂问题，即蒸汽中的水沫容易聚集于叶片上以及弯道的管壁上或弯道接头处，然后再以较前为体积更大的水沫重新汇入汽流中，因而形成更具侵蚀性的水沫。但是，这些叶片的确有助于减缓汽流中的涡流，减少水沫的形成。叶片通常安装于图示的环18之中，该环可嵌入排汽管的所需位置上。叶片环18可根据弯道的弯度变化而具有不同的形状，以适应弯道。
图2所示为沿图1的线条2-2处通过旋转叶片组而横截的剖面图，显示一组旋转叶片适合于90度弯道中使用，注意该弯道中的叶片组呈椭圆形。在此图中，叶片环清晰地表示为构件18，叶片表示为一组构件16。减缓振动的加劲杆17贯串于叶片组16的中央。
先参考图4所示沿排汽管20横截蒸汽流动方向所绘的剖面图，再详述本方法和用于汽轮机排汽系统中的集水装置。管道20包括一个弯道22，该弯道把管道从图纸的平面上往外引出。虽然主汽流沿管道方向流动;但还有一个次汽流横截主汽流的流向，如图中箭头24所示。这种次汽流具有垂直于流路轴的分量，分量的轴与主流平行，形成漫射的涡流。在弯曲的管道或流路中，次流的运动在汽流中心附近是向外的，而在管壁附近是向内的。次流的特性使得水沫聚集于主流，并趋向于弯道的内半径，如图4中黑体区域26所示。图4所示的聚水流型26是高速流动的特性。随着流速减慢，重力就开始起作用，使得图示中26处聚集的水往管道中较低的垂直位置处移动。事实上，排汽管中的汽流一般是充足的，重力作用可以忽略不计。于是，就会发现排汽管中大部分水都聚集于弯道之内侧。
次流的作用不会因弯道内添加了旋转叶片就消失，而是被叶片加以变更或破坏，因而水分趋向于聚集在叶片的表面。次流的特性，使得聚集于叶片上的水分沿着叶片的受压面径向输送，水分从受压面流经叶片侧壁而至真空面。受压面通常是叶片的内旋转面，而真空面是叶片的外径面。参考图3，可以明了，每个旋转叶片16都包含一个高压面即受压面30，以及一个低压面即真空面32。由于流体的旋转，除了在出口处楔形区域34之处以外在邻近两叶片的受压面30与真空面32之间的流路范围内，受压面30所受的压力皆高于真空面32。
申请者业已发现，在旋转叶片16的后缘上，相对较大的一部分区域存在着实际的零压差。这个零压差区域如图中34所示，它通常由一个三角形区域组成，从一个叶片的低压面伸展到一个邻近叶片的后缘末端。一般来说，该区域由一条从一个叶片的后缘延伸到一个邻近叶片低压面的线段来确定，且该线段垂直于邻近叶片的一条切线。图3中所示线段36即该线段。三角形区域34由一条从某叶片后缘延伸到其邻近叶片后缘的线段进一步确定。发现了沿旋转叶片后缘存在着实际的零压差区域有好处。这样就提供了一个流体集中的汇集区域，该区域也在低压差之内。次流的特性可以连同低压区域34一起加以利用，提供一种方法和集水装置，处理聚集于排汽管弯道中的水。尤需注意的是，在图2中提供的一组槽38，它们穿过叶片环18而伸展于排汽管10的外部，槽38与区域34对准，位于旋转叶片的末端。由于次流的特性容易使水沫环绕旋转叶片循环，且易使水沫聚集于这些叶片末端的低压区域，槽就能校准成以最大限度地汇集水沫。
从图5中可以更加详细地了解槽38的配置，该图示是沿图2中线段5-5截取的叶片环18的一个剖面，从中可见槽穿过叶片环18的壁延伸出来且定向为与图3中线段36大体对准。尽管槽的位置能作某种变化，但槽落入图3中所标示的区域34之内却是关键的。在此配置中，实际的零压差允许水分从槽中流出，而不会流回蒸汽的流路。此外，次流的特性使得水分聚集于槽的位置上，这样就确保最大限量的水通过槽而排除。由于叶片环外面的压力能够调节得稍微低于排汽管内的压力，水分就能通过集水槽38而从排汽管中导引出来。
本发明取得的理想成果，即提供优良的集水装置，并减缓排汽系统的侵蚀，使额外的水沫不会输入汽流之中。原有技术尽管借助于再沸腾作用而把水沫喷成良好的雾状汇入汽流中，以图减缓侵蚀，这比起没有集水器已使水沫体积改小，但此技术却无法清除有效数量的水分，这是确信无疑的。本发明避免使水再沸腾而返回汽流中，并且确能消除排汽系统中有效数量的水份。早先的集水技术未能认识汽流的动态特性，而且也未发现聚集在旋转叶片后缘上的水，能用实际零压差区域内叶片环上排列的槽加以清除。
尽管本发明业已述及的内容目前还被认为是一个最佳的实施例，但对先本专中具有普通技术的人员来说，改进与变化将是明了的。从而，希望在附带的权利要求书范围之内对本发明加以解释。
权利要求
1.一个汽轮机排汽系统中的集水系统，由具有至少一个弯道(12)和装置于排汽管(10)的上述弯道(12)中的一组叶片(16)组成，并被定向以导引汽流通过弯道(12)，上述叶片(16)横展于上述管道(10)之中，其两端连接于该管道(10)的管壁上，其特征是在邻接叶片末端的管壁中构成若干个槽(38)，所述槽在相邻的叶片(16)之间延伸并穿过管壁，叶片(16)连接在处于实际零压差区域内管壁上。
2.按照权利要求1的一个系统，具有如下特征，每个上述槽(38)从一个叶片(16)的后缘伸展到一个邻近叶片(16)，以便相交于上述邻近叶片(16)而垂直于该邻近叶片(16)表面的一条切线。
3.按照权利要求1或2的一个系统，具有如下特征，上述叶片(16)与装置于上述管道(10)壁上的叶片环(18)相连接，叶片环(18)设在弯道(12)上，上述槽(38)在该叶片环(18)之中构成。
全文摘要
汽轮机排汽管(10)中的一个集水系统，它包括至少一个带一组平行旋转叶片(16)的弯道(12)，这些叶片在管道(10)内横展，横截汽流(14)的流向，其两端与嵌入管道壁(10)中的叶片支撑环(18)相连接，一组槽延伸而穿过叶片支撑环(18)，以将管道(10)中的水分清除掉。
文档编号F01C19/04GK1038332SQ88103470
公开日1989年12月27日 申请日期1988年6月9日 优先权日1988年6月7日
发明者乔治·约瑟夫·希尔维斯特里 申请人:西屋电气公司