新型适用于汽轮机变工况运行的高压级隔板静叶栅制造技术

本实用新型专利技术公开了一种新型适用于汽轮机变工况运行的高压级隔板静叶栅。它具有高效率、高强度，运行稳定等优点。其结构为：它包括隔板外环，其内侧设有隔板外围带，与隔板外围带对应的是隔板内围带，隔板内围带安装在隔板体上，隔板外围与隔板内围带间设有多个主流叶栅和多个进汽边加长导流叶栅，主流叶栅和进汽边加长导流叶栅沿隔板体圆周方向在水平中分面处间隔布置，即两相邻进汽边加长导流叶栅间设有至少一个主流叶栅；同时，在隔板体圆周的其余各处则均匀的安装主流叶栅；各主流叶栅和各进汽边加长导流叶栅采用相同的内背弧出汽侧型线，相邻两进汽边加长导流叶栅间构成导流流道，主流叶栅间及主流叶栅与进汽边加长导流叶栅间构成主流流道。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种冲动式汽轮机隔板静叶栅，尤其涉及一种适用于汽轮机变工况运行 的高压级隔板静叶栅。
技术介绍
承担热能与电能两种产品联合生产的热力发电厂的汽轮机组称为热电联产汽轮机。汽轮 机在设计条件下的运行工况称为设计工况。热电联产汽轮机在实际运行过程中，易受外界对 热电负荷要求的变化、蒸汽参数波动等因素影响，从而引起汽轮机组内各项参数以及零部件 受力情况的变化，这种偏离设计工况的运行工况称为汽轮机的变工况。为了提高热电联产汽 轮机在变工况下运行的经济性和安全性，就要求在汽轮机通流设计过程中选用适应变工况运 行的损失小、强度高的叶型。汽轮机叶型按照工作原理可分为冲动式叶型和反动式叶型。在冲动式叶型构成的级中汽 流的膨胀加速主要在静叶栅中进行，动叶栅的作用是把蒸汽动能转化成机械能。在汽轮机中 用相同叶型、相同安装角按等距离排列形成的叶列称为叶栅；在叶栅中两相邻叶型间形成的 通道称为叶栅流道；蒸汽在叶栅流道中完成从热能转化成机械能的整个过程，所以叶型是汽 轮机通流部分效率的主要决定因素。叶型损失是指汽流绕叶栅流动时的能量损失，它包括叶 型表面上附面层中的摩擦损失以及叶片出汽边的尾迹损失。叶型内弧面两点公用切线与叶轮周线的交角称为叶型安装角。进汽角是指汽流进入叶栅 流道时的方向与叶型额线之间所形成的夹角。进汽角与叶栅几何进口角的夹角称为冲角，其 是汽轮机变工况运行时对叶栅损失有较大影响的因素之一。在高温高压汽轮机通流部分设计方案中，由于高压部分通流面积小，叶片高度短，且冲 动式汽轮机静叶前后压差大，隔板轴向宽度较大。早期设计采用窄叶片外加加强筋结构，如 图3所示。由于加强筋的型线与叶型不匹配，且加强筋与窄叶片不能实现完全对齐，所以造 成高压隔板静叶栅蒸汽流动损失大。
技术实现思路
■本技术针对现有汽轮机高压级组隔板静叶栅设计结构及运行中出现的问题，提供了 一种高效率、高强度，完全适应热电联产汽轮机变工况运行的新型适用于汽轮机变工况运行 的高压级隔板静叶栅。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案实现,一种新型适用于汽轮机变工况运行的高压级隔板静叶栅，它包括隔板外环，在隔板外环 内侧设有隔板外围带，与隔板外围带对应的是隔板内围带，隔板内围带安装在隔板体上，所 述隔板外围与隔板内围带间设有多个主流叶栅和多个进汽边加长导流叶栅，主流叶栅和进汽 边加长导流叶栅沿隔板体圆周方向在水平中分面处为间隔布置方式，即两相邻进汽边加长导 流叶栅间设有至少一个主流叶栅；同时，在隔板体圆周的其余各处则均匀的安装主流叶栅； 各主流叶栅和各进汽边加长导流叶栅采用相同的内背弧出汽侧型线，相邻两进汽边加长导流 叶栅间构成导流流道，主流叶栅间及主流叶栅与进汽边加长导流叶栅间构成主流流道。 所述主流叶栅叶片数n与进汽边加长导流叶栅叶片数N的关系为2 (N-6)《n《2N。 所述主流叶栅型线采用小进汽侧内背弧过渡圆结构；同时进汽边加长导流叶栅型线也采 用小进汽侧内背弧过渡圆结构。所述进汽边加长导流叶栅安装角psl-68°~76°;主流叶栅安装角&2=36°~44' 所述主流叶栅间以及进汽边加长导流叶栅和主流叶栅间的节距相同。 所述进汽边加长导流叶栅与主流叶栅的出汽边厚度一致，同时两类叶栅型线具有相同的 最大厚度。本技术的新型隔板静叶栅由主流叶栅和进汽边加长导流叶栅组成，二者采用相同的 内背弧出汽侧型线，蒸汽进入隔板的通流区域首先经过进汽边加长导流叶栅构成的导流流道 对汽流进行导流，然后再进入主流叶栅间及主流叶栅与加长导流叶栅间的主流流道完成膨胀 加速。除在隔板水平中分面处采用主流叶栅与加长导流叶栅间隔布置外，在隔板圆周方向上 其余各处均采用多主流叶栅布置方式。'主流叶栅采用先进的设计方法，通过控制叶片内背弧型线使汽流膨胀加速区往叶型出汽 边后移，叶型表面大部分区域的附面层处于层流态，减少叶型摩擦损失，使背弧面出汽侧的 边界层不易产生脱流，从而减少叶型尾迹区；叶栅通道前段内背弧面的压差较小，横向压力 梯度也较小，从而推迟了根部端壁二次流的生成和发展，叶栅流道后半段因汽流膨胀加速， 主流区的速度较高，减小了叶栅根部和顶部附面层汽流的堆积，使二次流损失降低。二种先 进的叶型设计方法相结合，有效地减少了叶型损失。汽轮机变工况运行时，隔板静叶栅汽流来流方向将偏离设计值，对冲动式汽轮机而言， 静叶片承担了大部分焓降，因此静叶片的冲角适应性直接影响机组的变工况性能。主汽叶栅 型线采用小的进汽侧内背弧过渡圆Dsl设计，在保证叶片强度的条件下，Dsl仅为叶型最大 厚度Ds3的16%~23%，比传统叶型减少了 45%~52%，所以比传统叶型具有更大的冲角适应性 范围。进汽边加长导流叶栅型线采用小的进汽侧内背弧过渡圆Ds4，有效地减少了由于导流叶栅厚度所引起的对蒸汽的阻流作用，导流叶栅的进汽侧圆角与最大厚度间采用高阶光顺曲线 连接，这样的型线设计可使汽轮机在变工况运行时，在导流流道中缓解由于汽流进口角变化 在进口部分所形成的扩压，汽流速度变化率连接平滑，提高了导流流道的蒸汽流动效率。进汽边加长导流叶栅的加长段有效地提高了汽轮机高压级段焊接隔板内外围带的焊接刚 度，并满足了变工况运行时前后压差变化对隔板整体强度的要求。由于采用了层流叶型设计， 主流叶栅叶型的最大厚度Ds3相对于传统叶型增加43%~58%，提高了叶栅适应汽轮机变工况 运行的能力，增强了主流叶片的刚性。本技术的有益效果是结构简单，效率高，强度高，高了机组运行的安全性和稳定性。附图说明图1为本技术隔板静叶栅结构示意图； '图2为本技术隔板静叶栅节圆截面示意图； 图3为常规隔板静叶栅结构示意图； 图4为常规隔板静叶栅节圆截面示意图； 图5为本技术进汽边加长导流叶栅与主流叶栅布置图； 图6为进汽边加长导流栅与主流叶栅型线对照图； 图7为图6的I部分局部放大图。其中1、隔板外环，2、隔板外围带，3、隔板内围带，4、隔板体，5、进汽边加长导 流叶栅，6、主流叶栅，7、主流流道，8、导流流道，9、加强筋，10、窄叶片，11、主流流 道喉部，12、进汽边加长导流叶栅叶型线，13、主流叶栅叶型线，14、背弧出汽侧型线，15、 内弧出汽侧型线。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。由图3、图4可知，现有的隔板静叶栅是采用隔板外围带2和隔板内围带3间设置加强 筋9和窄叶片IO的结构。图l、图2中，本技术的隔板静叶栅结构为它包括隔板外环l，在隔板外环l内侧 设有隔板外围带2,与隔板外围2带对应的是隔板内围带3，隔板内围3带安装在隔板体4 上，所述隔板外围2与隔板内围带3间设有多个主流叶栅6和多个进汽边加长导流叶栅5， 主流叶栅6和进汽边加长导流叶栅5沿隔板体4圆周方向在水平中分面处为间隔布置方式， 即M相邻进汽边加长导流叶栅5间设有至少一个主流叶栅6;同时，在隔板体4圆周的其余 各处则均匀的安装主流叶栅6;各主流叶栅6和各进汽边加长导流叶栅5采用相同的背弧出汽侧型线14和内弧出汽侧型线15，相邻两进汽边加长导流叶栅5间构成导流流道8，主流叶 栅6间及主流叶栅6与进汽边加长导流叶栅5间构成主流流道7。主流叶栅叶型线13采用小进汽侧内背弧过渡圆结构；同时进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型适用于汽轮机变工况运行的高压级隔板静叶栅，它包括隔板外环，在隔板外环内侧设有隔板外围带，与隔板外围带对应的是隔板内围带，隔板内围带安装在隔板体上，其特征是，所述隔板外围与隔板内围带间设有多个主流叶栅和多个进汽边加长导流叶栅，主流叶栅和进汽边加长导流叶栅沿隔板体圆周方向在水平中分面处为间隔布置方式，即两相邻进汽边加长导流叶栅间设有至少一个主流叶栅；同时，在隔板体圆周的其余各处则均匀的安装主流叶栅；各主流叶栅和各进汽边加长导流叶栅采用相同的内背弧出汽侧型线，相邻两进汽边加长导流叶栅间构成导流流道，主流叶栅间及主流叶栅与进汽边加长导流叶栅间构成主流流道。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张忠海，屠姗，周奇，徐大伟，高权，林坤，
申请(专利权)人：山东齐鲁电机制造有限公司，
类型：实用新型
国别省市：88[中国|济南]