[发明专利]用于半速大容量核电涡轮机的末级转子叶片

说明书

本发明涉及用于半速大容量核电涡轮机的末级转子叶片，具体而言，提供了一种用于以50Hz或60Hz操作的半速核蒸汽涡轮机的末级叶片(10)。该叶片(10)包括单件式钢叶片主体(12)，其包括具有在末梢(16)和基部(14)之间延伸1850mm到2000mm之间的高度(h)的翼型件(13)和2900mm到3050mm之间的基部直径(D)。此外，翼型件(13)具有对于限定的翼型件高度(H)的翼型件质量(M)，其中翼型件质量(M)对高度(H)的比值在70kg/m到80kg/m的范围内，从而实现在转子上显著更小的离心力。叶片(10)还包括叶根(18)，其从基部延伸，构造成可附接地安装在转子的转子凹槽中。这样的构造能够承受1.5倍的对于半速涡轮机的涡轮机转速。

技术领域

本发明公开大体上涉及涡轮机叶片，且更具体地，涉及用于半速大容量核电涡轮机的末级转子叶片。

背景技术

近年来，由于核电是一种清洁能源的事实，具有电力生产稳定的特性，并且能够有效地响应于能量消耗、全球变暖和二氧化碳排放控制以及其他环境问题，因此对于核电设备的需求在全球都得到了增长。

蒸汽涡轮机是核电设备的主要装备项之一，并且因此其设计影响核电设备的效率。核蒸汽涡轮机典型地设计成全速(其中涡轮轴与电力系统的频率同步操作，例如，对于50Hz的系统为3000rpm)或者半速 (其中对于50Hz的系统涡轮轴以1500rpm的速度操作)涡轮机。

蒸汽涡轮机包括安装在涡轮轴上的转子叶片。转子叶片，尤其是末级叶片(LSB)对于限定环状排放面积是重要的部件，其对于半速涡轮机的效率有重大影响。环状排放面积可由LSB的可用长度和排放流的数量决定。继而，最大LSB长度受LSB的强度及其承受叶根区段中离心应力的能力限制。

对于具有更长长度的叶片一直存在需求，这些叶片能够满足包括转子上的叶片的应力、频率特性、腐蚀和有限且最优的离心力在内的标准。

发明内容

本发明公开公开了用于半速核蒸汽涡轮机的末级叶片，其将在以下的简要概述中呈现，以提供本发明公开的一个或更多个方面的基础理解，该一个或更多个方面旨在克服所讨论的缺陷，但包括其所有优点，并提供一些附加的优点。此概述并非是本发明公开的广泛综述。其既不意图确定本公开的关键或重要元件，也不意图描绘本发明公开的范围。相反，此概述的唯一目的是以简化的形式作为在后文中呈现的更详细描述的前奏而呈现本发明公开的一些概念、其多个方面和优点。

本发明公开的大体目标是提供一种用于以50Hz或60Hz操作的半速核蒸汽涡轮机的末级叶片，且该叶片长度以如下方式延伸得更远，可以能够满足各种其他标准，诸如叶片的应力、频率特性、腐蚀以及有限的且最优的离心力。

在本发明公开的一个方面，提供了一种用于以50Hz或60Hz操作的半速核蒸汽涡轮机的末级叶片。叶片包括单件式钢叶片主体，其包括具有末梢、基部和在末梢和基部之间延伸的翼型件高度的翼型件。翼型件高度可在1850mm到2000mm的范围内，并且基部可具有2900mm到3050mm范围内的基部直径。此外，翼型件具有对于限定的翼型件高度的翼型件质量，其中该翼型件质量对高度的比值在70kg/m到80kg/m的范围内。这样的翼型件高度(H)和翼型件质量(M)组合可实现在转子上低的离心力。叶片还包括叶根，其从基部延伸，构造成可附接地安装在转子的转子凹槽中。叶片的构造可为能够承受1.5倍的对于半速涡轮机的涡轮机转速。

在最优选的实施例中，翼型件高度为1900mm。此外，当翼型件高度为1900mm时，对于翼型件的翼型件质量为大约142kg。

在最优选的实施例中，基部直径为2940 mm。

在最优选的实施例中，叶片具有在3.5到4范围内的翼型件高度对叶片弦长比值。