[发明专利]用于部分进汽运行的改进型控制级喷嘴叶片

说明书

本发明一般涉及到多种蒸汽透平，尤其涉及到一种用在部分进汽运行的改进型控制级喷嘴叶片。

蒸汽透平的各旋转和静止叶片安装在多个叶栅和级中，通常，给定叶栅上的各叶片彼此是完全相同的。

每一个旋转或静止叶片的叶形或叶片段包括一个进汽边、一个出汽边、一个凹形表面和一个凸形表面。在专用的透平中，特定叶栅叶片共同的叶形不同于每一其它叶栅叶片的叶形，同样，两种不同设计的透平不会有相同的叶形，叶形结构不同。导致空气动力特性、应力分布型式、工作温度和叶片的固有频率有很大差异。这些差异又决定了在边界条件（透平进汽温度、压气机压力比和机器转速）下的叶片工作寿命，而确定工作寿命通常是先于叶片断面形状或叶片形状的研究。

在图1中示出了两个相邻的控制级喷嘴叶片，一般用数字10和12表示，每个叶片分别有一个凸形的负压表面14、16和背面的凹形或压力侧表面18和20。每一个叶片分别有一个进汽边22、24和出汽边26和28。出汽边26和凸形表面16之间的直线距离称为“喉部开口”并用数字30表示。“节距”是相邻两叶片的出汽边之间的距离，用数字32表示，叶片的特征尺寸是喉部尺寸和节距的比率，是设计叶片时的一个关键参数。

在非高峰负荷或低负荷时，诸如在夜间，尽管必须保持所规定的转速，却不需汽轮机满功率运行。为了实现这种工况，汽轮机通常设计成具有多个进汽弧段。例如，如图2中所示意出的，一个蒸汽室分成四个部分或四个进汽弧室36、38、40和42，每个进汽弧室分别设有一个调节阀44、46、48和50，在满负荷运行时，这些阀全部打开让蒸汽进入每个喷嘴室（进汽弧段可能包含不只一个喷嘴室）。

在低负荷时，可能仅需要让蒸汽进入一个或一小组喷嘴室，例如，阀门44处于打开位置，而阀门46、48和50关闭，以使进入透平的所有蒸汽都通过喷嘴室36，对此，一般说是透平处于部分进汽运行;在这种情况下，喷嘴室36代表主进汽弧段。

静叶的第一列52被称为控制级喷嘴叶片，喷嘴叶片的出汽边经受着冲蚀，尤其在主进汽弧中更是如此，这是因为在部分负荷运行时，它们受到很大的压力负载的缘故。换言之，由于事实上只有一个蒸汽室进汽，控制级喷嘴叶片经受了高的压力差，由这种压力负载造成的损坏使叶片需要更频繁地更换或修理，而导致更高的维修费用。

本发明的目的是提供一种控制级喷嘴叶片设计，这种设计避免了喷嘴叶片出汽边的冲蚀，尤其是主进汽弧段中的叶片冲蚀，从而降低总的维修费用。

根据此目的，本发明用于这样一台汽轮机，它包含主进喷嘴叶片，这些叶片又分成在圆周上配置的弧段，至少有一个弧段是蒸汽的主进汽弧段，每一个喷嘴叶片有一个出汽边、一个进汽边、一个压力侧表面，和一个负压侧表面，其特征在于：至少在主进汽弧段中的喷嘴叶片的出汽边比其余的喷嘴叶片的出汽边厚。

本发明提供的喷嘴叶片与其余弧段喷嘴叶片相比，有较厚的出汽边，一般说，气动效率要求所有叶片具有相同形状，因此，本发明把不同形状的叶片设于同一叶栅，这与现有技术不同，是有悖溶剂的。但是，这使存在由于冲蚀造成喷嘴叶片损耗的透平运行的能力得到改善，并使维修费用降低，由此带来的效益会超过出汽边加厚造成的效率下降。

从对以下仅作为举例的实例的描述本发明将变得更容易明了，在附图中。

图1是一张表示已知设计的两个相邻喷嘴叶片的剖视图;

图2是一张表示四个进汽弧段的汽轮机简图;

图3为根据本发明设计的两个相邻喷嘴叶片的剖视图。

本发明提供的喷嘴叶片与其余弧段喷嘴叶片相比，有较厚的出汽边，至少在如图2中36那样的主进汽弧段上是如此。

出汽边中的改变如图3中所示，新的出汽边和26a和28a所示，旧有的出汽边用虚线示出。

在增加出汽边厚度后，必须保持喉部通道和节距不变以保持通过喷嘴出口的汽流分布均匀。为了实现这个目的，需增大主进汽弧段上叶片的曲变半径。如图3所示，借助沿负压侧表面14和16增大曲率半径，而不改变喉部通道30或节距32的办法，使出汽边厚度增加，曲率半径加大发生在从点B延伸到汽边的弧段表面上，喉部通道就是在B点测量的。如图3，可以在正常出汽边厚度和加厚出汽边之间作一比较，后者的叶片负压侧表面的曲率半径已然加大。具有较厚出汽边的叶片与其它叶片一样具有相同的喉部通道和节距。