用于半速大容量核电汽轮机的次末级动叶片制造技术

本发明专利技术提供一种用于半速大容量核电汽轮机的次末级动叶片，包括：围带、叶片工作部、中间体和叶根。叶片工作部的高度为1286mm，型线为变截面扭叶片，随叶片截面高度的升高其截面面积逐渐减小，相邻两截面间有相对扭转。围带位于叶片工作部的顶部；叶根位于叶片工作部的底部，为侧装、大圆角、低应力集中的枞树型叶根。中间体位于叶片工作部与叶根之间，与叶根的轴向宽度相同。围带、叶片工作部、中间体和叶根一体成型。静态时相邻的两个围带的工作面之间的间隙为零；工作转速下相邻的围带相互耦合使次末级动叶片整圈联接成组。该次末级动叶片可适用于AP1000及今后CAP1400/CAP1700核电汽轮发电机组，可以很好地满足半速大容量核电汽轮机在气动性能和强度方面的要求。

【技术实现步骤摘要】
用于半速大容量核电汽轮机的次末级动叶片
本专利技术涉及一种汽轮机的动叶片，特别是涉及一种用于半速大容量核电汽轮机的次末级动叶片。
技术介绍
长叶片是大容量核电汽轮机的关键部件，其性能的优劣决定了汽轮机组的效率和安全性。通常，低压末二级或末三级叶片的设计开发统称为汽轮机长叶片开发。每个低压末级长叶片和与其匹配的次末级动叶片、次次末级动叶片，称为一个长叶片系列。目前市场上用于百万等级核电汽轮机组的低压次末级动叶片主要包括为匹配排汽面积约20m2的低压末级长叶片而设计的900mm高度等级的次末级动叶片，和为匹配排汽面积约25m2的低压末级长叶片而设计的1100mm高度等级的次末级动叶片。由于第三代反应堆机组容量比目前1000MW等级的机组容量增加了20％-80％，对于CAP1400/CAP1700(ChinaAdvancedPassive-简称CAP，表示中国先进非能动核电技术)等不同背压、机组等级的核电汽轮机的容量，亟待适用于单侧排汽面积为30m2的低压缸的专用次末级长叶片。加上沿海和中、北部地区低冷却水温的要求，原有的900mm、1100mm高度等级的次末级长叶片排汽面积偏小，已不能满足现有需求。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种适用于第三代反应堆机组的容量，设计合理、安全可靠的用于半速大容量核电汽轮机的次末级动叶片。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种用于半速大容量核电汽轮机的次末级动叶片，包括：围带、叶片工作部、中间体和叶根；所述叶片工作部的型线为变截面扭叶片，随叶片截面高度的升高其截面面积逐渐减小，相邻两截面间有相对扭转；所述叶片工作部的高度为1286mm，将所述叶片工作部十等分取截面，截面号为1-1至11-11，各截面基本参数如下表：所述围带位于叶片工作部的顶部；所述叶根位于所述叶片工作部的底部；所述中间体位于所述叶片工作部与所述叶根之间；所述围带、叶片工作部、中间体和叶根一体成型；静态时，相邻的两个所述围带的工作面之间的间隙为零；工作转速下，相邻的所述围带相互耦合使所述次末级动叶片整圈联接成组。优选地，还包括防水蚀区，所述防水蚀区位于所述次末级动叶片的进汽边顶部的背弧处，所述防水蚀区覆盖有司太立合金。优选地，所述叶根为侧装、大圆角、低应力集中的枞树型叶根。优选地，所述叶根的轴向宽度为340mm。优选地，所述中间体与所述叶根的轴向宽度相同。优选地，所述叶根底部的两侧开有定位凹槽。如上所述，本专利技术提供的用于半速大容量核电汽轮机的次末级动叶片，具有以下有益效果：整个次末级动叶片一体成型，避免应力集中，增加了整体刚度，安全可靠性提高；叶片工作部的高度长达1286mm，增加了次末级动叶片的面积，使排气损失得到有效的降低；叶片采用先进的自带围带整圈自锁结构形式，相邻两个次末级动叶片的围带的工作面之间的间隙在静止时和工作转速下均为零，调频振型少，频率稳定性好，抗颤振性能好，能够在恶劣强度环境下工作，且更有利于装配调整，因此本专利技术提供的用于半速大容量核电汽轮机的次末级动叶片可适用于AP1000(AdvancedPassive-简称AP，表示先进非能动核电技术)及今后CAP1400/CAP1700核电汽轮发电机组，可以很好地满足半速大容量核电汽轮机在气动性能和强度方面的设计要求。附图说明图1显示为本专利技术的半速大容量核电汽轮机的次末级动叶片的主视图。图2显示为本专利技术的半速大容量核电汽轮机的次末级动叶片的侧视图。图3显示为本专利技术的半速大容量核电汽轮机的次末级动叶片的俯视图。图4显示为本专利技术的半速大容量核电汽轮机的次末级动叶片的型线积叠示意图。图5显示为本专利技术的半速大容量核电汽轮机的次末级动叶片的型线尺寸示意图。元件标号说明1叶片工作部2叶根3围带4防水蚀区5中间体6定位凹槽具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1至图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。图1至图3显示为本专利技术提供的用于半速大容量核电汽轮机的次末级动叶片的结构示意图，如图所示，该用于半速大容量核电汽轮机的次末级动叶片(以下简称次末级动叶片)包括：围带3、叶片工作部1、中间体5和叶根2，整个次末级动叶片一体成型，采用同一种高强度性能的合金钢整体锻造而成，避免了焊接等成型技术带来的应力集中的缺点，增强了次末级动叶片的整体刚度，提高了安全可靠性。叶片工作部1的型线为变截面扭叶片，截面形状沿截面高度的变化而变化，随次末级动叶片截面高度的升高其截面面积逐渐减小，而且相邻两截面间有相对扭转，在气动性能方面具有更好的变工况运行性能。由于动叶片流道中的流动特性复杂，沿径向存在从亚音速-跨音速-超音速流动变化，本专利技术中，采用全三维反动式叶片的设计方法，以气动性能最佳为设计目标进行叶片工作部1的型线设计，并且采用大型全三维粘性流场软件进行流场优化，在保证安全可靠性的前提下，大大降低了次末级动叶片的气动损失，使该次末级动叶片具有良好的气动特性。同时还对静叶进行了全三维优化设计，以工作效率最高为设计目标，使动叶片与静叶片间具备最佳的匹配关系，令动、静叶片达到最佳的工作效率。本专利技术提供的次末级动叶片为目前国际上最长的次末级核电专用长叶片，叶片工作部1的高度(图2中由G表示)即汽道长度达到1286mm，大大增加了次末级动叶片的面积，可满足CAP1400/CAP1700等核电机组的容量。将本专利技术提供的次末级动叶片用于单侧排汽面积为30m2的低压缸，其排汽损失明显降低，在一定的背压条件下，可以减少使用一个低压缸，降低了生产成本，会为电厂带来极大的经济效益。图4显示为本专利技术的次末级动叶片的型线积叠示意图，图5显示为次末级动叶片的型线尺寸，图5中W代表次末级动叶型线的轴向宽度，H代表周向宽度，L代表弦长，D代表型线最大厚度。如图4和图5所示，将叶片工作部1十等分取截面，截面号为1-1至11-11，相对叶高为各截面在叶片工作部1中的高度与叶片工作部1高度的比例，各截面基本参数如下表：围带3位于叶片工作部1的顶部，为次末级动叶片的自带围带。次末级动叶片在工作转速下通过离心力的作用发生扭转，依靠自带围带形成整圈联接，这样的设计增加了叶片阻尼，同时也降低了次末级动叶片的加工装配难度，提高了生产效率。围带3的间隙通过计算进行选择，围带3之间的间隙配合使叶片呈现整圈振动特性，从而达到最佳的减振效果。在本专利技术中，静态时，次末级动叶片为单片结构，相邻的两个围带3的工作面之间的间隙为零；工作转速下，次末级动叶片扭转变形，相邻围带3的工作面之间的间隙仍为零，但其相互耦合使次末级动叶片整圈联接成组，在离心力的反扭矩作用下次末级动叶片形成整圈自锁阻尼，提高了次末级动叶片整体的刚性，并且大幅度降低了动应力，使次末级动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于半速大容量核电汽轮机的次末级动叶片，其特征在于，包括：围带、叶片工作部、中间体和叶根；所述叶片工作部的型线为变截面扭叶片，随叶片截面高度的升高其截面面积逐渐减小，相邻两截面间有相对扭转；所述叶片工作部的高度为1286mm，将所述叶片工作部十等分取截面，截面号为1‑1至11‑11，各截面基本参数如下表：所述围带位于叶片工作部的顶部；所述叶根位于所述叶片工作部的底部；所述中间体位于所述叶片工作部与所述叶根之间；所述围带、叶片工作部、中间体和叶根一体成型；静态时，相邻的两个所述围带的工作面之间的间隙为零；工作转速下，相邻的所述围带相互耦合使所述次末级动叶片整圈联接成组。

【技术特征摘要】
1.一种用于半速大容量核电汽轮机的次末级动叶片，其特征在于，包括：围带、叶片工作部、中间体和叶根；所述叶片工作部的型线为变截面扭叶片，随叶片截面高度的升高其截面面积逐渐减小，相邻两截面间有相对扭转；所述叶片工作部的高度为1286mm，将所述叶片工作部十等分取截面，截面号为1-1至11-11，各截面基本参数如下表：所述围带位于叶片工作部的顶部；所述叶根位于所述叶片工作部的底部；所述中间体位于所述叶片工作部与所述叶根之间；所述围带、叶片工作部、中间体和叶根一体成型；静态时，相邻的两个所述围带的工作面之间的间隙为零；工作转速下，相邻的所述围带相互耦合使所述次末级动叶片整圈联接成组。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾玫玫，王恭义，费惟庆，周英，陆伟，单鹏，张红梅，
申请(专利权)人：上海电气电站设备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31