[实用新型]一种锯齿式动叶前缘防水蚀沟槽结构

说明书

本实用新型公开了一种锯齿式动叶前缘防水蚀沟槽结构，包括沿动叶片的前缘自叶顶向叶根开设的锯齿型沟槽，该锯齿型沟槽与动叶片内部的动叶中空槽道连通，动叶中空槽道位于沿主流方向的锯齿型沟槽的后侧，且两者长度一样。本实用新型能够在不显著影响动叶片气动外形、结构强度、振动特性的条件下降低二次水滴对动叶片的冲击及剪切应力，排出流道中的液滴，实现汽轮机动叶片前缘防水蚀的目的。

技术领域

本实用新型属于工业设备技术领域，具体涉及一种应用于汽轮机的锯齿式动叶前缘防水蚀沟槽结构。

背景技术

近年来随着核电大功率汽轮机的发展，水蚀问题越来越得到重视，该现象普遍存在于汽轮机组尤其是低压缸末级叶片处。当蒸汽在叶栅中膨胀越过饱和线至Wilson线时，将产生0.01μm～1μm直径的微小水滴并逐渐聚集。其大部分随蒸汽通过叶栅，小部分将附着在静叶内弧凹面形成水膜。水膜厚度会逐渐增加并被汽流推向静叶出气边，最后在出气边被撕裂为尺寸较大的水滴并脱离静叶，后被流道内高速汽流碎裂为二次水滴(半径范围20～200μm)，以很大的相对速度撞击动叶进气边背弧侧，并向四方散流。在冲击和散流的垂直与剪切应力联合作用下，动叶表面材料快速脱落，形成凹坑，最后由于凹坑内存集的水分减缓了水滴冲击力，材料的水蚀速度又有所减慢。

动叶片进气边会因水蚀形成锯齿状毛刺，不仅恶化了叶片表面流动，使汽轮机级效率下降，也会造成毛刺底部应力集中，削弱动叶片强度，改变动叶片振动特性。若不及时采取措施进行处理，最终会造成动叶片断裂，威胁机组安全运行。

汽轮机作为电力生产设备，要求具有较高的能量效率，这需要动叶片良好的气动外形来保证，同时机内高温高压，承受离心力、气流冲击力的恶劣工作环境也需要动叶片具有足够的结构强度以保证安全可靠运行。事实上，设计并采用级效率高，结构强度好的动叶片是汽轮机系统的核心关切，实现动叶片防水蚀更是提高机组运行安全可靠性的关键一环。

为防止动叶片水蚀的发生或减缓水蚀发展速度，国内外发展出一系列水蚀防护技术。由于产生水蚀的直接原因在于二次水滴的撞击，直接减少叶栅中液滴的数量对动叶片防水蚀有立竿见影的效果，但汽轮机末级的工作环境多为9％-14％的湿蒸汽，在难以彻底消灭液滴的产生和存在的情况下，减缓液滴撞击动叶片时水蚀的发展速度，也是增强动叶片抗水蚀能力，提高汽轮机组运行安全性的有效手段。以往的除湿结构对动叶片气动外形改变较大，影响机组运行的经济性；防护方法普遍采用侧重在局部易水蚀部位进行材料强化的被动措施，未从水蚀机理角度考虑减小二次水滴冲击及剪切应力的可能性。因此有必要提出一种新的动叶片防水蚀结构，在保证叶片良好气动外形、结构强度及振动特性的同时提高动叶片抗水蚀能力。

实用新型内容

本实用新型的目的是在保证汽轮机动叶片良好气动外形、结构强度及振动特性的基础上，提出一种应用于汽轮机的锯齿式动叶前缘防水蚀沟槽结构。该结构能够减小静叶二次水滴对动叶片的冲击及剪切应力，减少流道中的液滴数量，在不显著影响动叶片气动性能、结构强度及振动特性的基础上减缓动叶片水蚀的发生发展速度，提高动叶片防水蚀性能及机组运行安全性。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种锯齿式动叶前缘防水蚀沟槽结构，包括沿动叶片的前缘自叶顶向叶根开设的锯齿型沟槽，该锯齿型沟槽与动叶片内部的动叶中空槽道连通，动叶中空槽道位于沿主流方向的锯齿型沟槽的后侧，且两者长度一样。

本实用新型进一步的改进在于，锯齿型沟槽为沿动叶片叶高的一半。

本实用新型进一步的改进在于，锯齿型沟槽的形式除锯齿外，还选用矩形或波浪形沟槽。

本实用新型进一步的改进在于，锯齿型沟槽在动叶片上的跨度为动叶片最大厚度的三分之一。

本实用新型进一步的改进在于，锯齿型沟槽的厚度为其在动叶片上跨度的五分之一。