蒸汽涡轮机静叶片及蒸汽涡轮机制造技术

本发明专利技术提供一种蒸汽涡轮机静叶片及蒸汽涡轮机，所述蒸汽涡轮机静叶片及蒸汽涡轮机，可以效率良好地分离叶片面上的水膜，可以降低由腐蚀引起的动叶片的侵蚀。其解决手段为，在静叶片叶片面上设置宽度不同的多列狭缝。更具体地说，在具有贯通膜片外圈或者内圈的空间并被连接起来的中空结构的叶片、和在叶片表面上设置多列沿着半径方向延伸的吸引狭缝的蒸汽涡轮机静叶片中，各列狭缝的宽度，在附着到叶片面上的水膜厚的位置收窄狭缝宽度，在水膜薄的位置加宽狭缝宽度。

【技术实现步骤摘要】
蒸汽涡轮机静叶片及蒸汽涡轮机
本专利技术涉及蒸汽涡轮机静叶片及蒸汽涡轮机，特别是，涉及为了降低由于湿蒸气（饱和蒸气）生成的水滴的碰撞引起的动叶片的腐蚀，配备有去除在静叶片面上生成的水膜的狭缝的蒸汽涡轮机静叶片。
技术介绍
在低压涡轮机的末级或者其1～2级之前的级，一般地，由于其压力非常低，所以，作为工作流体的蒸气，变成包含有液化的微细的水滴（水滴核）的湿蒸气状态。凝结并附着到叶片面上的水滴核合体，在叶片面上形成液膜。进而，该液膜被工作流体主流的蒸气撕裂，作为远比开始的水滴核大的粗大水滴，向下游喷雾。尽管该粗大水滴之后被主流蒸气稍稍微细化，但仍一面保持一定程度的大小一面流下。并且，粗大水滴由于其惯性力，不能像气态的蒸气那样沿着流路急剧地转向，成为以高速碰撞下游的动叶片、侵蚀叶片表面的腐蚀的原因，或成为妨碍涡轮机叶片的旋转的造成损失的原因。对此，过去，为了防止由腐蚀现象引起的侵蚀作用，利用由钨铬钴硬质合金等硬的强度高的材料制成的密封材料被覆动叶片前缘的前端部。但是，近年来的蒸汽涡轮机有长叶片化的倾向，动叶片的前端部非常薄，由于其加工性问题，并不一定能够设置密封材料，另外，一般地，只通过保护叶片面，作为腐蚀的对策是不全面的，所以，通常，与其它的腐蚀对策方法一并使用。一般地，为了降低腐蚀的影响，去除液滴本身是最有效的。例如，如专利文献1或专利文献2所示，提出了在具有将内部变成低压的中空部（空腔）的静叶片的叶片面上设置吸入叶片面上的水膜（排水）的狭缝的结构。另外，在专利文献1及专利文献2中，都采用在轴向方向上设置多列将多个狭缝以规定间隔沿着径向方向排成一列的狭缝列的结构。现有技术文献专利文献【专利文献1】日本特开平5－106405号公报【专利文献2】日本特开平11－336503号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在专利文献1中，对于多个狭缝列的间隔予以考虑，但是，包括专利文献2在内，都没有考虑到狭缝在涡轮机轴向方向上的位置。另外，在专利文献1及专利文献2中记载的结构中，各个狭缝的宽度被以相同的尺寸加工。根据本专利技术人等的研究，水膜厚度（水膜量）因叶片面在涡轮机轴向方向位置而异，为了效率良好地去除水膜，优选地，考虑到水膜厚度形成多列狭缝。本专利技术的目的是提供一种蒸汽涡轮机静叶片及蒸汽涡轮机，所述蒸汽涡轮机静叶片及蒸汽涡轮机，能够高效率地分离叶片面上的水膜，能够降低由腐蚀引起的动叶片的侵蚀。解决课题的手段本专利技术的特征在于，在叶片面上沿着涡轮机轴向方向设置多列宽度不同的狭缝。更具体地说，各列狭缝宽度，在附着到叶片面上的水膜厚的位置处，收窄狭缝的宽度，在水膜薄的位置处，加宽狭缝宽度。【专利技术的效果】根据本专利技术，能够高效率地分离叶片面上的水膜，可以降低由于腐蚀引起的动叶片的侵蚀。通过下面的实施形式的说明，除了以上的课题、结构及效果，将会变得更加清楚。附图说明图1是说明应用本专利技术的蒸汽涡轮机级和在静叶片面上流动的水膜的状态的模式图。图2是概略地表示本专利技术的第一个实施例的蒸汽涡轮机静叶片的说明图。图3是在图2的双点划线表示的位置处的剖视图。图4是说明在叶片面上生成的水膜厚度和叶片面位置的关系的图。图5是说明狭缝宽度和水膜分离率及伴随量的关系的图。图6是概略地表示本专利技术的第二个实施例的蒸汽涡轮机静叶片的说明图。图7是概略地表示本专利技术的第三个实施例的蒸汽涡轮机静叶片的说明图。图8是概略地表示本专利技术的第四个实施例的蒸汽涡轮机静叶片的说明图。具体实施方式下面，利用附图说明本专利技术的实施例。首先，利用图1对于应用本专利技术的蒸汽涡轮机进行说明。另外，在下面的实施例中，对于将本专利技术应用于蒸汽涡轮机（低压蒸汽涡轮机）的末级的涡轮机级部的情况进行说明，但是，本专利技术的效果并不局限于最末级。即，只要是处于湿蒸气环境下的蒸汽涡轮机级，通过应用本专利技术，都可以获得同样的效果。如图1所示，蒸汽涡轮机（轴流涡轮机）的涡轮机级，设置在工作流体流动方向上游侧的高压部与工作流体流动方向下游侧的低压部之间。涡轮机级（末级）由静叶片1和动叶片4构成。静叶片1固定地设置在固定设置于壳体的内周侧的膜片外圈2与膜片内圈3之间。动叶片4被安装到设置在围绕涡轮机中心轴旋转的涡轮机转子的外周的盘5上。在图1中，只表示出了末级，但是，多个由静叶片和动叶片构成的涡轮机级在工作流体流动方向上重复多次设置。离开末级的蒸气流通过排气室（图中省略）被引导到冷凝器（图中省略）。下面，利用图1简单地说明在这种蒸汽涡轮机的级结构中，在涡轮机叶片面上的水膜和液滴发生的状态。另外，特别是，在图1中，只表示出了成为使动叶片4产生腐蚀的主要原因的叶片前端侧的水膜的水膜流6。在低压涡轮机等中，在作为工作流体的蒸气主流变成湿蒸气状态的情况下，包含在蒸气主流中的水滴附着到静叶片1上，该水滴在叶片面上聚集，形成水膜6。该水膜在由与气体蒸气的界面处的压力和剪切力的合力决定的力的方向上流动，移动到静叶片的后缘端附近，从叶片后缘端变成水滴22而飞散。飞散的水滴22碰撞设置在下游的动叶片4，变成侵蚀动叶片表面的腐蚀的原因，或者成为防碍动叶片的旋转的湿损失的原因。因此，在静叶片1的叶片面上，以沿着半径方向延伸的方式设置多级（多列）狭缝10、11，所述狭缝10、11将作为水滴附着到叶片面上且水滴集聚形成的水膜引导到叶片内部。静叶片1的内部呈中空结构，该中空部分别与膜片外圈2的中空部（图中省略）和/或膜片内圈3的中空部（图中省略）连通。进而，膜片外圈的中空部经由连通管（图中省略）与排气室侧连通。因此，静叶片内部的中空部的压力变成比静叶片叶片面侧的压力低的压力。即，狭缝10、11的叶片面侧的压力变得比中空部的压力大，借助该压力差，静叶片叶片面上的水膜经由狭缝10、11被引入到静叶片内部的中空部中，被从蒸气流路中分离。在包含专利文献1或专利文献2在内的现有的结构中，以相同的尺寸加工狭缝（将多个狭缝以规定间隔在径向方向上配置成一列的狭缝列）10、11的宽度。但是，根据本专利技术人等的研究，在将狭缝形成多列的情况下，为了效率良好地去除水膜，狭缝宽度不同时更好。即，根据本专利技术人等的研究，首先，为了效率良好地除去水膜，优选地，考虑到水膜厚度地形成狭缝，另外，水膜厚度（水膜量）因叶片面在涡轮机轴向方向位置而异。在静叶片的下游侧，由于蒸气流速增加，所以，如后面的图4所述，集聚在叶片面上的潮湿成分增加，水膜厚度达到峰值。通过在该位置的下游设置第一狭缝，可以高效率地分离大部分的潮湿成分。但是，在第一狭缝下游，在蒸气流路中流动的潮湿成分会再度附着到叶片上形成水膜。因此，在本专利技术中，从这种观点出发，利用第二级的狭缝，再次进行吸引分离。即，在叶片的结构上，希望第二级的狭缝尽可能地接近叶片后缘。另外，在现有技术的结构中，无论水膜的量是多少，都用相同的尺寸进行加工。根据本专利技术人等的研究，这里，除了水膜流之外，还存在着大量的伴随蒸气被吸引的可能性。另外，根据本专利技术人等的研究，在有的情况下，由于所设置的狭缝的形状（特别是狭缝的宽度），水膜被蒸气流从狭缝部撕裂，从叶片面飞散。在这种情况下，即使设置狭缝进行减压吸引，脱离叶片面的潮湿成分的去除也变得不可能。因此，为了效率良好地分离水膜，在水膜厚的位置处的狭缝宽度变得特别重要。即，如后面的图5所记载的那样，为了提高水膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蒸汽涡轮机静叶片，是内部为中空的蒸汽涡轮机静叶片，其中，在前述蒸汽涡轮机静叶片的叶片面上设置多列狭缝，所述狭缝在叶片高度方向上延伸地形成，前述多列的狭缝的狭缝宽度根据前述静叶片叶片面在涡轮机轴向方向位置而不同。

【技术特征摘要】
2012.09.14 JP 2012-2021391.一种蒸汽涡轮机静叶片，是内部为中空的蒸汽涡轮机静叶片，其中，在前述蒸汽涡轮机静叶片的叶片腹侧面或叶片背侧面上设置多列狭缝，前述多列狭缝在叶片高度方向上延伸地形成，前述多列狭缝包括第一狭缝和第二狭缝，前述第一狭缝设置在涡轮机轴向方向的上游侧，前述第二狭缝设置在前述第一狭缝的下游侧，前述第二狭缝的狭缝宽度比前述第一狭缝的狭缝宽度宽，经由前述多列狭缝将水滴导入到中空的前述内部。2.如权利要求1所述的蒸汽涡轮机静叶片，其特征在于，前述多列狭缝设置在前述静叶片的叶片腹侧面上。3.如权利要求1所述的蒸汽涡轮机静叶片，其特征在于，前述多列狭缝设置在前述静叶片的叶片背侧面上。4.如权利要求2所述的蒸汽涡轮机静叶片，其特征在于，前述第一狭缝设置在距离l与距离L之比l/L为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：石桥光司，中野晋，水见俊介，工藤健，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：