[发明专利]用于轴流式涡轮的静止导叶组件

说明书

技术领域

本发明大体上涉及一种用于轴流式(axial flow)涡轮，特别是用于低压蒸汽涡轮的静止导叶的组件。

背景技术

如美国专利第4,165,616号中所述，在所有涡轮叶片上获得最大可能的级效率和避免负反力需要将轴向速度保持在特定范围内。离开可旋转的涡轮叶片的蒸汽的轴向速度为用于确定级负载、负反力的概率和涡轮级作负功的概率的最重要的参数中的一个。涡轮中的末级叶片或排气叶片是最难最佳地设计的叶片，因为它们由于部分负载和过载操作而经历广泛变化的压力比。

当排气级下游的排气压力变化时，末级叶片优化变得甚至更难，且常常导致其峰效率可为相当低的叶片。排气压力方面的相对较小的变化可对涡轮性能具有显著的影响。当在启动期间或在停机期间，涡轮在部分负载下操作时，该效果尤其明显，其中对于任何给定的质量流速的在背压力方面的变化可导致排气级的操作模式从零功变为阻塞流，或反之亦然。涡轮的正常操作点通常设计成落在两个上述极限之间。阻塞流区域中的操作将不产生附加涡轮功率输出，但将增大循环的热耗率，而零功区域外的操作将引起由其余涡轮叶片生成的功的消耗而非产生。

在零功点外操作的另外的缺点为末级将最终经历非稳定流动现象，这可引起特别大的叶片振动。避免在阻塞点外操作的另外的原因为在阻塞点的上游和下游产生的非连续流型。此类非连续且非稳定流矢量地加至由外力引起的叶片上的任何刺激性振动力。

公知对旋转叶片在末梢处提供护罩并且/或者在中间高度点处提供减振器，以防止振动。美国专利第3,751,182号描述了一种形式的导叶，其在叶片的末梢附近紧固到相邻旋转叶片上，以连接叶片，以便减小振动。

鉴于现有技术，看作是本发明的目的的是提供一种静止导叶布置，特别是低压蒸汽涡轮的末级叶片中的静止导叶的布置。该布置优选设计为减小叶片振动。

发明内容

根据本发明的方面，提供一种轴流式涡轮，其具有：外壳，其限定用于其中的工作流体的流动通路；转子，其与外壳同轴；多个级，每个级包括沿周向安装在外壳上的静止导叶排、沿周向安装在转子上的旋转叶片排，其中在级内，n个导叶具有延伸部，使得n个导叶中的每个的后缘的至少一部分到达由其余N-n个导叶的后缘与同级的旋转叶片的前缘限定的环形空间中。

延伸导叶的数目n大于零，但小于级中的导叶的总数N的一半。

优选地，导叶的延伸部分位于更靠近外壳的导叶的三分之二内。

从以下详细描述和如下面所列的附图中，本发明的以上方面和其他方面将是显而易见的。

附图说明

现在将参照附图来描述本发明的示范实施例，在附图中：

图1A为涡轮的示意性轴向截面；

图1B示出图1A中的涡轮的末级的放大视图；

图2A示出根据本发明的实例的涡轮的末级的放大视图；并且

图2B为根据本发明的实例的穿过涡轮的末级的导叶的、恒定径向高度处的水平截面。

参考标记和数字清单

10 轴流式涡轮

11 外壳

12 静止导叶

121 上/延伸导叶

122 长度

123 下/非延伸导叶

13 旋转叶片

14 转子

15 环形空间。

具体实施方式

在以下的描述中将更详细地描述本发明的实例的方面和细节。将参照附图来描述本发明的示范实施例，其中，相似参考数字用于表示各处的相似元件。在以下描述中，为了阐释的目的，提出了许多具体细节以提供本发明的彻底理解。然而，本发明可在没有这些具体细节的情况下实施，且不限于在本文中公开的示范实施例。

图1A示出示范多级轴流式涡轮10。涡轮10包括外壳11，外壳11包围沿周向安装于其上的静止导叶12和沿周向安装在转子14上的旋转叶片13，其中转子放置在轴承(未示出)中。外壳11、导叶12和叶片13限定用于其中的工作流体(诸如蒸汽)的流动通路。每个叶片12具有从转子14至末梢区域延伸到流动通路中的翼型件。叶片13可由金属(包括金属合金)、复合材料(包括层状复合材料，其包括由树脂接合的层状碳纤维)，或金属和复合材料二者的混合物制成。涡轮10的多个级限定为成对的静止导叶和移动叶片排，其中，涡轮10的末级朝涡轮10的下游端定位，涡轮10的下游端如由穿过涡轮10的正常流动方向(如由箭头指出)限定。涡轮10可为蒸汽涡轮，且具体是低压(LP)蒸汽涡轮。作为LP涡轮，其后面通常接着冷凝器单元(未示出)，蒸汽在冷凝器单元中冷凝。