[發(fā)明專利]一種汽輪機(jī)低壓進(jìn)汽室導(dǎo)流結(jié)構(gòu)及其參數(shù)設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010259519.7
• 申請(qǐng)日: 2020-04-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111520195B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 平艷;鐘主海;江生科;陶志堅(jiān);張曉東;陳陽(yáng);楊長(zhǎng)柱;王娟麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司
• 主分類號(hào): F01D9/02
• 分類號(hào): F01D9/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 李想

本發(fā)明公開(kāi)了一種汽輪機(jī)低壓進(jìn)汽室導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，屬于火電、核電等汽輪機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域，包括進(jìn)汽腔室、輪式轉(zhuǎn)子、第一級(jí)靜葉和設(shè)于輪式轉(zhuǎn)子軸向兩側(cè)且對(duì)稱布置的第一級(jí)動(dòng)葉，還包括導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)流結(jié)構(gòu)與輪式轉(zhuǎn)子呈同心設(shè)置，通過(guò)導(dǎo)流結(jié)構(gòu)、進(jìn)汽腔室、第一級(jí)靜葉和設(shè)于輪式轉(zhuǎn)子軸向兩側(cè)的第一級(jí)動(dòng)葉形成對(duì)稱的分流腔室，并通過(guò)該分流腔室將經(jīng)第一級(jí)靜葉進(jìn)入的氣流流向由徑向轉(zhuǎn)為軸向且對(duì)稱分流至軸向兩側(cè)的第一級(jí)動(dòng)葉，以達(dá)到蒸汽由徑向轉(zhuǎn)軸向能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)流和穩(wěn)定過(guò)渡、提高葉片排前氣流均勻性的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于火電、核電等汽輪機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種汽輪機(jī)低壓進(jìn)汽室導(dǎo)流結(jié)構(gòu)及其參數(shù)設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代社會(huì)對(duì)能源的需求不斷增大，對(duì)能源的綜合利用也開(kāi)始得到更大程度的重視。作為現(xiàn)代化國(guó)家重要?jiǎng)恿υO(shè)備的汽輪機(jī)，提高其經(jīng)濟(jì)性對(duì)節(jié)約能源明顯具有重大的意義。隨著經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的變化，對(duì)老舊機(jī)組改造的需求越發(fā)迫切，對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)汽室進(jìn)行改造與技術(shù)革新也是其中的一個(gè)重要內(nèi)容。

傳統(tǒng)低壓進(jìn)汽室氣流從中低壓連通管進(jìn)入進(jìn)汽腔室后，從左右兩側(cè)向下流動(dòng)并充滿整個(gè)腔室；隨后，氣流流動(dòng)方向由徑向轉(zhuǎn)為軸向進(jìn)入低壓缸下游軸流級(jí)。如圖1所示，傳統(tǒng)低壓進(jìn)汽室經(jīng)過(guò)第一級(jí)靜葉后進(jìn)入由第一級(jí)靜葉1、進(jìn)汽腔室2、第一級(jí)動(dòng)葉3和輪式轉(zhuǎn)子4形成的徑流轉(zhuǎn)軸流的進(jìn)汽通道。這種進(jìn)汽方式缺點(diǎn)主要有兩點(diǎn)：

一是腔室出口氣流角不均勻，難以與下游軸流葉片排的幾何角實(shí)現(xiàn)很好的匹配，將帶來(lái)很大的沖角損失；

二是流動(dòng)由徑向轉(zhuǎn)為軸向時(shí)較劇烈，會(huì)在靜葉葉頂處產(chǎn)生流動(dòng)分離，帶來(lái)?yè)p失，即氣流由徑向轉(zhuǎn)為軸向的雙向氣流充當(dāng)下游軸流級(jí)的氣動(dòng)邊界條件是不穩(wěn)定的，導(dǎo)致進(jìn)入軸流級(jí)的軸向氣流穩(wěn)定性和可靠性差。同時(shí)，由于氣流在由徑向轉(zhuǎn)為軸向的流程中沒(méi)有實(shí)現(xiàn)較好的導(dǎo)流和過(guò)渡，從而使雙向分流后的軸向氣流在進(jìn)入下游軸流葉片排時(shí)形成漩渦導(dǎo)致軸流葉片排入口氣流的不均性，進(jìn)而造成高損失、增加軸流葉片排的氣動(dòng)損失。

另外，氣流直接沖擊在輪式轉(zhuǎn)子上也會(huì)帶來(lái)輪式轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的問(wèn)題。

基于以上缺點(diǎn)均使得傳統(tǒng)低壓設(shè)計(jì)存在經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種汽輪機(jī)低壓進(jìn)汽室導(dǎo)流結(jié)構(gòu)及其參數(shù)設(shè)計(jì)方法以達(dá)到蒸汽由徑向轉(zhuǎn)軸向能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)流和穩(wěn)定過(guò)渡、提高葉片排前氣流均勻性的目的。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種汽輪機(jī)低壓進(jìn)汽室導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，包括進(jìn)汽腔室、輪式轉(zhuǎn)子、第一級(jí)靜葉和設(shè)于輪式轉(zhuǎn)子軸向兩側(cè)且對(duì)稱布置的第一級(jí)動(dòng)葉，還包括導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)流結(jié)構(gòu)與輪式轉(zhuǎn)子呈同心設(shè)置，通過(guò)導(dǎo)流結(jié)構(gòu)、進(jìn)汽腔室、第一級(jí)靜葉和設(shè)于輪式轉(zhuǎn)子軸向兩側(cè)的第一級(jí)動(dòng)葉形成對(duì)稱的分流腔室，并通過(guò)該分流腔室將經(jīng)第一級(jí)靜葉進(jìn)入的氣流流向由徑向轉(zhuǎn)為軸向且對(duì)稱分流至軸向兩側(cè)的第一級(jí)動(dòng)葉。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)流結(jié)構(gòu)設(shè)為沿所述輪式轉(zhuǎn)子徑向方向的徑向凸起且徑向凸起相對(duì)于所述分流腔室的對(duì)稱中心對(duì)稱；所述徑向凸起包括圓弧上凸面、圓弧內(nèi)凹面和過(guò)渡平面，所述圓弧上凸面與圓弧內(nèi)凹面之間、圓弧內(nèi)凹面與過(guò)渡平面之間以及過(guò)渡平面與所述第一級(jí)動(dòng)葉所在平面之間均為平滑均勻過(guò)渡，以確保氣流由導(dǎo)流結(jié)構(gòu)分流時(shí)更加平穩(wěn)、流暢和均勻。

進(jìn)一步地，所述圓弧上凸面的頂點(diǎn)所在高度等于或略低于所述第一級(jí)動(dòng)葉的圓周所在平面，以提高進(jìn)汽腔室內(nèi)氣流由徑向轉(zhuǎn)為軸向時(shí)的導(dǎo)流效果。

進(jìn)一步地，所述圓弧內(nèi)凹面與所述第一級(jí)動(dòng)葉所在起始平面相切，且切點(diǎn)與該圓弧內(nèi)凹面的圓心之間的連接線位于所述進(jìn)汽腔室的直線段上，有效減少進(jìn)入軸流葉片排的蒸汽非均勻性，保證進(jìn)入軸流葉片排的蒸汽氣流均勻性。

在本發(fā)明中還提供了一種汽輪機(jī)低壓進(jìn)汽室導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，該參數(shù)設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于上述的汽輪機(jī)低壓進(jìn)汽室導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，該參數(shù)設(shè)計(jì)方法包括：