[发明专利]半转速核电汽轮机用的末级叶片

说明书

技术领域

本发明涉及汽轮机叶片，具体是一种半转速核电汽轮机用的末级叶片。它适合用于额定转速为1500转/分的核电蒸汽轮机，尤其是适用于背压为3～6kPa、功率为1000～1700MW、转速为1500rpm的核电汽轮机。

背景技术

核电作为清洁能源之一，具有稳定生产大量电力的特点，它有效应对了能源耗竭、地球温室效应以及控制二氧化碳排放等一系列环境问题。

近年来，积极推进核电建设成为我国的一项重要战略，对于满足经济和社会发展不断增长的能源需求，保障能源供应与安全，保护环境，实现我国温室气体控制目标，达到电力工业结构优化和可持续发展，提升我国综合经济实力、工业技术水平和国际地位，都具有重要的意义。截止目前，我国电力总装机容量中，核电机组仅占其中的1.8％，发电量仅占2.3％，但这一局面正在逐步改变。根据国家能源结构调整的规划设想，到2020年，我国核电在全国发电总装机容量中的比例要占到４％，占总发电量的６％，即核电投运规模将达到3600～4000万千瓦。可以预见，作为一种技术成熟，可大规模生产的安全、经济、清洁的能源，核电在我国的远景规划中将有更大的发展空间。

蒸汽轮机是核电厂主力设备之一，安装于汽轮机转轴上的动叶片又是汽轮机中重要的关键部件，特别是末级动叶片设计技术，还因其涉及的技术面广、技术含金量高而成为汽轮机设计中的核心技术，世界顶级的末级长叶片技术是世界上各大汽轮机制造商致力研发的目标。

核电汽轮机低压末级叶片需要承受很大的蒸汽流量和负荷，末级叶片的长度决定了低压缸数量和汽轮机全长，且极大影响汽轮机整体效率。排汽损失在汽轮机整体损失中占比很大，使用更长的末级叶片可以大幅度降低汽轮机整体损失。在现有的合金钢性能水平下，设计出更长的末叶片是提高汽轮机效率的最有效的途径。由于叶片的设计与制造是尖端技术，每一系列的叶片研制均面临着诸多技术挑战，尤其是末级叶片更为突出，末级叶片的研制需要结合考虑材料强度、气动和强度振动设计、制造等各种因素。因而，汽轮机末级长叶片的开发成为世界上各大汽轮机制造商关注的重点，也是其设计制造的难点，其水平代表了开发者的综合实力。先进的末级长叶片技术是制造商的核心技术，对外高度保密，一般不会转让，即使转让，其费用也非常高昂。因此，世界上各大汽轮机制造厂商均在积极开发具有自己风格的末级长叶片系列，这些末级长叶片的结构形式大体可分为二种，其中一种为枞树形叶根、变截面扭曲叶身（气道）、一道整体拉筋和一层整体围带的结构，另一种为叉形叶根、变截面扭曲叶身（气道）、一道整体拉筋和一层整体围带的结构。虽然世界上各厂家开发的核电末级叶片的基本结构相近，但具体结构的设计参数选择仍然是重重之重的技术难点，各厂家的核电末级叶片的根径、叶片数、叶宽、叶高、叶型形状、成型规律、拉筋、围带的结构要素等不尽同，各有自己的特点。目前国际已知最长的核电末级叶片为三菱重工的74英寸动叶片，国内已知最长的核电末级叶片为上海汽轮机厂的68英寸动叶片。由于核电末级叶片高技术含量的这一特性，使得从国外进口时，始终处于被动，接受其苛刻的一系列条件，价格也极其高昂；而国内生产的核电末级叶片，因其技术限制，应用范围有限，无法在更大功率的核电汽轮机上应用，这直接影响了我国核电事业前进步伐，进而影响了国民经济建设。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有核电汽轮机用的末级叶片不足，提供一种自主研发的半转速核电汽轮机用的末级叶片，该叶片为72英寸叶片，适合用于额定转速为1500转/分的核电蒸汽轮机，尤其是适用于背压为3～6kPa、功率为1000～1700MW、转速为1500rpm的核电汽轮机。

本发明所采用的技术方案是：