1.8扭叶片级解析.ppt

1818扭叶片级扭叶片级前面讨论级的气气动动特特性性和几几何何参参数数时，都是以一一元元流流动动模模型型为理论依据，以级的平均直径截面上的参数作为代表来进行研究和计算的。按这种计算方法设计的叶片，称为等等截截面面直直叶叶片片，即叶片的几何参数沿叶高不变。显然，这种设计方法计算方便，叶片加工简单。但是，对于汽轮机低压部分的级来说，蒸汽比比容容变化快，容积流量大，级的平均直径大，叶片长径径高高比比很小。汽动参数沿叶高变化大。在这种情况下，如果仍然按等截面直叶片进行设计，则级的实际轮周效率比计算值要低得多。其原因就在于：（1 1）沿沿叶叶高高圆圆周周速速度度不不同同所所引引起起的的损损失失：从叶根到叶顶，其相应的圆周速度相差很大。（如200MW汽轮机的末级叶片，平均直径为2000mm,叶高为665mm,径高比=3，其叶顶的圆周速度为418.6m/s，而叶根的的圆周速度为209.7m/s，二者相差一半）。图1.8.1所示。由于圆周速度沿叶高增加，使汽流进入动叶通道时的进汽角 沿叶片高逐渐增大，即 。如果仍以平均直径处速度三角形有关参数作为依据来进行设计，并采用等截面直叶片。那么，除了平均直径附近处之外，其余直径处的汽流在进入动叶通道时，都会有不同程度的撞击现象发生。这样都会造成损失。图1.8.1（2 2）沿沿叶叶高高相相对对节节距距不不同同所所引引起起的的损损失失：叶片是安装在叶轮上的，呈环形，当径高比很小时,节距沿叶高变化很大。而每一种叶栅都有一个最佳的相对节距，其对应叶栅的效率最高。只要偏离这一最佳值，都会引起损失，造成效率下降。（3 3）轴轴向向间间隙隙中中汽汽流流径径向向流流动动所所引引起起的的损损失失：蒸汽从动、静叶栅通道中流出时，都有一定的圆周速度，因此，在动、静轴向间隙中必然产生离心力作用，而产生径向流动。径向流动就会造成损失。而且，叶片越长，径向流动造成的损失就越大。因此，对于长叶片级来说，就不能采用短叶片级进行设计。就必须把长叶片级设计成型线沿叶高变化的变截面叶片，即扭叶片。扭叶片加工困难，制造成本高。长叶片级的设计普遍采用径向平衡法。这种设计方法的核心问题就是确定动、静叶栅轴向间隙汽流的平衡条件。建立径向平衡条件，建立径向平衡方程式，然后求解径向平衡方程式，由此得出汽流参数沿叶高的变化规律。径向平衡法有简单径向平衡法和完全径向平衡法。一，简单径向平衡法一，简单径向平衡法不考虑粘性对流体的影响；流动是稳定的，汽流参数不随时间变化；认为轴向间隙中的圆周流面是一个轴对称的任意回转面。简单径向平衡法是假设动、静叶栅轴向间隙中汽流作轴对称的圆柱面流动，其径向分速为零，子午线曲线半径无穷大。求得的简单径向平衡方程式为：喷嘴出口轴向间隙：(1-186)动叶出口轴向间隙：(1-186a)上二式中，p-蒸汽压力；r-级的半径；v-蒸汽比容。二，完全径向平衡法二，完全径向平衡法完全径向平衡法认为，在动、静叶栅轴向间隙中，圆周方向的流面是一个轴对称的任意回转面。完全径向平衡方程式为：(1-185)式中，-蒸汽密度；-汽流圆周分速、子午分速；-子午分速对Z轴的倾角；R-流面上某点的曲率半径。用简单径向平衡法设计所得到的流型有：理想等环量流型、等角流型、喷嘴出口等环量和动叶出口连续流流型、等密流流型。用完全径向平衡法导出的流型有：三元流流型、可控涡流型。补充：高效新叶型的开发与应用1、SCHLIST叶型（平衡叶型），后加载叶型；2、分流叶栅（宽窄组合叶栅）；3、三元流场设计：弯扭叶片，可控涡流技术；4、高效、高可靠性末级长叶片技术。在100MW、125MW和200MW汽轮机改造中，就是利用这些新型高效叶片技术对通流部分进行改造，再配合：（1）新型汽封（可调汽封，多齿汽封，椭圆汽封；（2）高效进汽室涡壳进汽（无叶喷嘴），高效排汽缸。这三种机改造实践表明：通过改造后，功率增加10%，机组内效率提高，热耗降低，煤耗下降。