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核电半转速汽轮机末级长叶片的设计研究.doc

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核电半转速汽轮机末级长叶片的设计研究 洋1 ,陈 杰2 ,倪永君1 ,任大康1 汪 (1 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 ,哈尔滨 150046 ; 2 广东核电合营有限公司 ,深圳 518047) 摘要 :根据大功率核电半转速汽轮机的循环特点 ,论述开发末级叶片的一般通用准则. 其中包括从热力 、气动 、强度 和振动及防水蚀等方面加以分析 ,给出一些指导性结论 。 关键词 :核电 ;末级叶片 ;结构特性 ;强度与振动 ;水蚀 分类号 : T K263 . 3 文献标识码 :A 文章编号 :100125884 (2004) 0120012204 Design and Research of L ast Stage Lo ng Blade for Nuclear Half2speed Steam Turbine WAN G Yang1 , CH EN J ie2 , N I Yo ng2jun1 , R EN Da2kang1 (1 Harbin Turbine Co . L t d , Harbin 150046 , China ; 2 Guangdo ng N uclear Power Joint Vent ure Co . L t d. , Shenzhen 518047 , China) Abstract :Based o n t he cycle characteristics of large nuclear half - speed steam t urbine , t he general guidelines for research2 ing and developing last stage blade was p resented , including analysis of t hermodynamics , p neumatics , st rengt h , vibratio n and water erosio n p rotectio n , and so me directive inst ructio ns was co ncluded. Key words :nuclear po wer ; last stage bla de ; structural f eatures ; strength and vibration ; water erosion 的合理匹配 , 又要兼顾其它的一些参数相适合 的 问 题 。例 如 ,背压的选择 ,排汽面积及余速损失的确定等因素 ,进行多 方向的技术经济比较分析 ,才能做出合理的方案 。 1 . 1 冷端最优化 为满足用户所要求达到的各种用途而开发新的低压模 块时 ,应对影响因素诸方面加以详细认真的技术性经济性比 较分析 ,从而达到最优解 。 在给定背压及汽轮机功率的前提下 ,可初步确定排汽质 量流量 ,排汽的面积 。实际上机组末叶片的受力 、排汽面积 和背压及流量互相影响 ,属线性变化关系 。利用这些参数可 以得出末级叶片的机械载荷水平 , 也就是所谓的做功能力 (焓降) 的参数水平 。 以上诸参数的确定只是给定热力参数和排汽面积 ,只有 在合理的流场分布下达到损失最小 ,出口速度均匀 ,才能使 积分余速损失最小 。如果排汽环形道中平均流动角已知 ,则 0 前 言 由于核电汽轮机本身循环的特点 ,即饱和蒸汽循环 ,大 多数大型电站均采用干饱和蒸汽新汽或低湿度新汽 ,随着用 户要求单机功率的增加 ,???低压缸的数目和排汽面积也相应 增大 。这样会产生如下两个问题 : ( 1) 低压转子会越来越长 , 使转子的动力学特性设计较为困难 ; ( 2) 因排汽面积的增加 会使末叶片变长 ,导致叶片气动 、强度和振动设计变得困难 。 为适应以上的变化 ,一般将大功率的核电汽轮机设计成 半转速 (1 500r/ min) ,在其它条件不变时 ,降低转速需要增加 机组的排汽面积 ,但其气动和强度振动设计较为容易 。 末级长叶片设计开发是一项周期长 ,涉及面广的艰巨工 作 ,一般情况下 , 从确定任务到研制成新产品 、最 后 验 证 定 型 ,需很长时间 。但是现在的计算技术飞速发展 ,特别是全 三维程序气动设计方法及有限元强度分析方法在工程设计 上日益成熟的使用 ,可使末级叶片气动设计及强度振动设计 日益准确和快捷 。同时采取成熟的叶片和连接结构为基型 来加以模化的设计方法 ,特别是将不同转速档次的叶片 ,按 转速的反比例放大或缩小 ,则其气动 、强度和振动避开率将 不会发生很大变化 ,即可靠 、又安全 ,这是一种较为可靠快捷 的方法 。已为世界各大公司采用 。在具体设计过程中 ,应考 虑以下诸方面的问题 。 C2 2 可计算出排汽能量为 KA
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