[發(fā)明專利]用于熱電發(fā)電站的渦輪轉(zhuǎn)子

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410082201.0
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN104061022A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M.福奇;A.布格恩;J.勒邁雷
• 申請（專利權(quán)）人: 阿爾斯通技術(shù)有限公司
• 主分類號: F01D5/02
• 分類號: F01D5/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;嚴(yán)志軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域是用于熱電發(fā)電站的低壓渦輪轉(zhuǎn)子的領(lǐng)域，且更具體地說，是細(xì)長型葉片的互連領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在將細(xì)長型葉片連接到用于熱電發(fā)電站的低壓渦輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸上的問題是這種連接必須確保在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的安全振動特性。

用于熱電發(fā)電站的渦輪轉(zhuǎn)子是眾所周知的，這種轉(zhuǎn)子包括：

一個固定在軸上的盤，軸可圍繞基準(zhǔn)軸線旋轉(zhuǎn)，盤包括位于其周邊的第一接口；和

多個葉片，各個葉片是細(xì)長類型并包括翼型，其具有下端和上端，下端固定在根部上，根部具有用于與盤的第一接口接合的第二接口。

當(dāng)葉片集合件附連在盤上從而形成葉柵(blading)時，作用在該葉柵上的流體造成轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

葉片互連的有用性源于控制轉(zhuǎn)子的頻率特性的需求。實際上，葉柵的葉片會由于蒸汽流過所述葉柵而承受動態(tài)負(fù)載。這些負(fù)載可在葉片中產(chǎn)生一定的應(yīng)力水平，從而導(dǎo)致這些葉片由于疲勞而失效。術(shù)語“疲勞”應(yīng)理解為由在相對于所述材料的彈性極限相對較高的應(yīng)力水平下的周期性負(fù)載對材料所造成的損傷，其導(dǎo)致材料在大量循環(huán)后失效。因此通過控制本征頻率，使得所述本征頻率遠(yuǎn)離激發(fā)頻率從而減少葉柵中的動態(tài)負(fù)載是必需的，所述激發(fā)頻率依賴于蒸汽流的脈動。

該現(xiàn)象在所有渦輪葉片中都能找到。但是，在大多數(shù)細(xì)長型葉片(通常是低壓模塊的后級葉片)的情況下，本征頻率相對較低，從而導(dǎo)致高的進(jìn)入共振狀態(tài)的風(fēng)險，使得葉片更容易被激發(fā)。

其中一種用于互連葉片的現(xiàn)有解決方案是放置多根金屬絲，這些葉片具有細(xì)長的類型，各金屬絲連接至少兩個葉片。

現(xiàn)有技術(shù)中所述的第二種解決方案是放置鉚接的條帶(band)來連接多個葉片。這種條帶具體地說可定位在葉片的上端，即在葉片遠(yuǎn)離盤的末端，盤固定在軸上。

具體地說，這些連接具有不能連續(xù)地將葉片連接到同一個轉(zhuǎn)輪上的缺點，結(jié)果葉片在旋轉(zhuǎn)時可具有彼此相當(dāng)不同的振動特性。

另一種已知的解決方案是在上端設(shè)置蓋，所述蓋具有至少一個第一端和一個第二端，這些末端位于周邊上，一旦葉片被安裝，葉片的蓋就圍繞轉(zhuǎn)子盤共同形成與基準(zhǔn)軸線同軸設(shè)置的柱形結(jié)構(gòu)，所述蓋中的一個的第一端設(shè)置為以致與在其前面的蓋的第二端接合，并且該所述蓋的第二端設(shè)置為用于與在其后的蓋的第一端接合。

蓋中的每一個因而與葉片構(gòu)成整體，從而確保在操作過程中連續(xù)且剛性的連接，而無論旋轉(zhuǎn)速度如何。這樣，通過附連在盤上的葉片集合件所形成的葉柵具有與基準(zhǔn)軸線同軸的柱形結(jié)構(gòu)，其中，該結(jié)構(gòu)還可被描述為分裂成蓋的周邊條帶。

然而，這樣一個實施例尤其具有當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，離心力造成葉片解扭(untwisting)的缺點，也就是說，葉片中的每一個圍繞相對于基準(zhǔn)軸線成大致徑向方向的軸線的扭轉(zhuǎn)運動，該軸線與葉片翼型延伸所沿的軸線相對應(yīng)。這導(dǎo)致在這些葉片之間，尤其是在其蓋之間的接觸壓力，其隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度的增加而降低。此外，不管該解扭效應(yīng)如何，為了確保在蓋之間的連續(xù)接觸，當(dāng)葉片安裝于轉(zhuǎn)子的盤上時扭轉(zhuǎn)預(yù)應(yīng)力將應(yīng)用于葉片上。

在細(xì)長型葉片的情況下，解扭是相當(dāng)大的，并且在高速下會引起在葉片的蓋之間的接觸丟失。這樣葉柵的動態(tài)特性就不再受控制了。此外，應(yīng)用于這種葉片的扭轉(zhuǎn)預(yù)應(yīng)力還非常大，從而產(chǎn)生機械負(fù)載，其導(dǎo)致葉片具有更低的抗疲勞強度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明致力于解決現(xiàn)有技術(shù)的所有或部分缺點，尤其在葉片安裝到轉(zhuǎn)子盤上時的解扭和應(yīng)用預(yù)應(yīng)力的情況下，在葉片的蓋之間丟失接觸的問題，同時提出一種有成本效益且易于實施，并且確保最佳操作安全性的解決方案。

為此，根據(jù)第一方面，提出了一種用于熱電發(fā)電站的低壓渦輪的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括：

固定在軸上的至少一個盤，軸可圍繞基準(zhǔn)軸線旋轉(zhuǎn)，盤包括位于其周邊的第一接口；

多個葉片，葉片中的每一個具有細(xì)長的類型，其包括至少一個翼型和至少兩個末端：

下端固定在根部上，根部具有用于與盤的第一接口接合的第二接口；且

上端固定在蓋上，所述蓋具有至少一個第一端和一個第二端；

一旦葉片被安裝，葉片的蓋就圍繞轉(zhuǎn)子盤共同形成與基準(zhǔn)軸線同軸設(shè)置的柱形結(jié)構(gòu)，所述蓋的第一端設(shè)置為以致與在其前的蓋的第二端接合，并且該所述蓋的第二端設(shè)置為以致與在其后的蓋的第一端接合，

所述轉(zhuǎn)子，其特征在于：