[发明专利]核电汽轮机全周进汽室设计方法及全周进汽室

说明书

本发明提供一种核电汽轮机全周进汽室的设计方法及全周进汽室，包含了剪切、放样等曲面造型方法，生成七个面片与进汽截面共同构成进汽室的包含一个进汽口的四分之一内表面，四分之一内表面通过两次镜像生成包含四进汽口的汽轮机全周进汽室，还可生成四个面片构成的不包含进汽口的四分之一内表面，包含一个进汽口的四分之一内表面与不包含进汽口的四分之一内表面通过镜像和拼接操作可生成两进汽口的垂直中分面对称的进汽室内表面或者以转子中心线为轴旋转180度对称的进汽室内表面。通过该方法得到的进汽室，其内表面过渡光滑、流动损失小，环形腔截面积可变，通过可变截面积的合理配置可使汽轮机第一级的进汽更加均匀。

技术领域

本发明涉及汽轮机进汽室的设计领域，尤其是涉及一种核电汽轮机全周进汽室设计方法及全周进汽室。

背景技术

随着经济的快速发展，电力工业发展迅速，但经济的快速发展对环境带来了巨大的压力，为缓解这一矛盾，我国正大力建设大容量、高功率的核电汽轮发电机组。目前汽轮发电机组向大容量、高参数方向发展，汽流激振发生的可能性也随之増加。随着1000MW及以上的高功率机组大量投运，汽流激振己成为机组面临的主要振动问题之一，其中进汽方式不当引起不均匀蒸汽力和力矩是引起汽流激振关键因素之一。

通常核电机组不参与电网调峰、调频，大部分启动时间内满负荷运行，所以大部分机组采用节流配汽、进汽室采用全周进汽。核电汽轮机的进汽参数比火电机组低，当前1000MW等级的机组进汽压力才6MPa左右，这导致核电汽轮机的容积流量大得多。与此相矛盾的是，进汽室的压损，或者说是进汽损失，通常与进汽速度正相关，为了减小进汽损失，同时提高进汽室内流动的稳定性，必须减小蒸汽从进汽管道进入进汽室的平均速度。因此，在施工条件允许的情况下，核电汽轮机的进汽管道直径会设计的比较大，并采用更多的管道同时进汽(通常是4根)，进汽管道的截面积会比进汽室环形腔的截面大得多。更大的管道截面积带来的设计难点在于，如何从较大截面的圆形进汽管道截面光滑、平缓地过渡到截面积较小的进汽室环形腔。

为了减小进汽管道对汽轮机平台侵占(方便施工)，同时也为了保证进汽管道对进汽室施加的力更容易平衡，核电汽轮机的4个进汽口均采用垂直进汽的方式，且上下、左右对称布置。因此同侧上下两个进汽口的汽流相互对冲，同侧左右两个进汽口的汽流相互趋于分离。这种情况下，该布置的设计难点在于如何保证第一级叶栅进汽均匀。

因此，实有必要设计一种核电汽轮机全周进汽室设计方法，以克服上述问题。

发明内容

为了避免上述问题，提供了一种核电汽轮机全周进汽室设计方法及全周进汽室，适用于四/二进汽、双分流的大功率、大流量核电汽轮机；该方法将进汽室的设计和造型步骤标准化，为这类汽轮机进汽室的设计提供一套基本的流程，通过该方法得到的进汽室，其进汽管道到环形腔过渡光滑、流动损失小，环形腔截面积可变，通过可变截面积的合理配置可使汽轮机第一级的进汽更加均匀。

本发明提供的一种核电汽轮机全周进汽室设计方法，包括步骤如下：

1)根据汽轮机高压缸通流设计进汽室垂直截线和水平截线的位置及角度，其中，垂直截线所在平面与水平截线所在平面垂直且两平面的相交线与汽轮机的转子中心线重合，垂直截线和水平截线均包括闭合连接的旋转不变截线和旋转可变截线，靠近转子中心线的为旋转不变截线，远离转子中心线的为旋转可变截线，旋转不变截线绕汽轮机转子中心线旋转360°构成进汽室的出口流道；

2)根据汽轮机高压缸通流选取入口截线，入口截线沿垂直或水平方向拉伸一定距离形成入口柱面；

3)构建V形截面，V形截面的两个截面均与进汽中心面垂直，V形截面与入口柱面相交得到两个圆柱截线，两个圆柱截线将入口柱面分成两部分，靠近入口截线的那一部分构成进汽室内表面的进汽面片；

4)垂直截线的旋转不变截线绕转子中心线旋转90°形成旋转不变面片，垂直截线的旋转不变截线旋转后与水平截线的旋转不变截线重合；