本发明的方向是提供一种蒸汽涡轮的末级叶片。在一个实施方式中，蒸汽涡轮的末级叶片包括：用于接收通流的叶片前缘，叶片前缘包括在蒸汽涡轮叶片顶部部分的多个凹痕；和用于排出通流的叶片后缘。还提供相应的转子组件和蒸汽涡轮。
用于接收通流的叶片前缘，所述叶片前缘包括沿着第一周向平面定向的基部以及在所述蒸汽涡轮叶片的顶部部分处的多个凹痕，其中所述蒸汽涡轮叶片的顶部部分从位于所述蒸汽涡轮叶片的上端点的外端，径向延伸到从所述叶片前缘的径向中点径向向外定位的内端，所述顶部部分沿着不同于所述第一周向平面的第二周向平面定向，其中所述多个凹痕的每个凹痕都从所述蒸汽涡轮叶片的压力面和吸力面中的一个延伸到所述蒸汽涡轮叶片中的前缘表面；和用于排出所述通流的叶片后缘。
2.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮叶片，其特征在于，所述蒸汽涡轮叶片的顶部部分包括所述叶片的至少百分之十。
3.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮叶片，其特征在于，所述蒸汽涡轮叶片的顶部部分包括所述叶片的不多于百分之二十。
4.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮叶片，其特征在于，在正常操作期间，所述通流流动跨过所述蒸汽涡轮叶片的整个长度。
5.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮叶片，其特征在于，所述蒸汽涡轮叶片是末级叶片。
多个蒸汽涡轮叶片，其在所述转子本体的所述多个凹槽内，其中，所述蒸汽涡轮叶片中的至少一个包括：用于接收通流的叶片前缘，所述叶片前缘包括沿着第一周向平面定向的基部以及在所述蒸汽涡轮叶片的顶部部分处的多个凹痕，其中所述蒸汽涡轮叶片的顶部部分从位于所述蒸汽涡轮叶片的上端点的外端，径向延伸到从所述叶片前缘的径向中点径向向外定位的内端，所述顶部部分沿着不同于所述第一周向平面的第二周向平面定向，其中所述多个凹痕的每个凹痕都从所述蒸汽涡轮叶片的压力面和吸力面中的一个延伸到所述蒸汽涡轮叶片中的前缘表面；和用于排出所述通流的叶片后缘。
7.根据权利要求6所述的转子组件，其特征在于，至少一个蒸汽涡轮叶片的顶部部分包括所述叶片的至少百分之十。
8.根据权利要求6所述的转子组件，其特征在于，至少一个蒸汽涡轮叶片的顶部部分包括所述叶片的不多于百分之二十。
9.根据权利要求6所述的转子组件，其特征在于，在正常操作期间，所述通流流动跨过至少一个蒸汽涡轮叶片的整个长度。
10.根据权利要求6所述的转子组件，其特征在于，至少一个蒸汽涡轮叶片是末级叶片。
11.根据权利要求6所述的转子组件，其特征在于，所述多个蒸汽涡轮叶片沿所述转子本体的轴向长度形成多个转子叶轮。
12.根据权利要求11所述的转子组件，其特征在于，末级转子叶轮的蒸汽涡轮叶片中的各个在叶片前缘的顶部部分处包括多个凹痕。
多个蒸汽涡轮叶片，其中，至少一个转子叶轮的蒸汽涡轮叶片包括：用于接收通流的叶片前缘，所述叶片前缘包括沿着第一周向平面定向的基部以及在所述蒸汽涡轮叶片的顶部部分处的多个凹痕，其中所述蒸汽涡轮叶片的顶部部分从位于所述蒸汽涡轮叶片的上端点的外端，径向延伸到从所述叶片前缘的径向中点径向向外定位的内端，所述顶部部分沿着不同于所述第一周向平面的第二周向平面定向，其中所述多个凹痕的每个凹痕都从所述蒸汽涡轮叶片的压力面和吸力面中的一个延伸到所述蒸汽涡轮叶片中的前缘表面；和用于排出所述通流的叶片后缘。
14.根据权利要求13所述的蒸汽涡轮，其特征在于，所述至少一个转子叶轮的蒸汽涡轮叶片的顶部部分包括各叶片的至少百分之十。
15.根据权利要求13所述的蒸汽涡轮，其特征在于，所述至少一个转子叶轮的蒸汽涡轮叶片的顶部部分包括各叶片的不多于百分之二十。
16.根据权利要求13所述的蒸汽涡轮，其特征在于，在正常操作期间，所述通流流动跨过所述至少一个转子叶轮的蒸汽涡轮叶片的整个长度。
17.根据权利要求13所述的蒸汽涡轮，其特征在于，所述至少一个转子叶轮的蒸汽涡轮叶片是末级叶片。
包括多个前缘凹痕的末级涡轮叶片、对应的转子组件和蒸汽
涡轮
技术领域
[0001] 本发明通常涉及涡轮机，例如蒸汽涡轮，且更具体地，涉及包括前缘处的多个凹痕的蒸汽涡轮末级叶片。
背景技术
[0002] 在蒸汽涡轮的正常运行条件下，通流沿着末级蒸汽涡轮叶片的整个长度延伸。然而，在具有低流量和/或高排气压力的极端调低条件下，通流只流过末级蒸汽涡轮叶片的末梢部分。
[0003] 当通流只流过的末级蒸汽涡轮叶片的末梢部分时，叶片经历超音速入口条件，并且冲击波将在叶片排入口处形成。跨过冲击，压力突然降低。由超音速入口条件导致的空气动力学力和冲击波瞬态效应由于潜在的破坏性振动而可负面地影响末级叶片的可靠性。通流流过的末级蒸汽涡轮叶片的末梢部分也经历温度的升高和流动的方向上的压力升高。
发明内容
[0004] 本发明的方面提供一种蒸汽涡轮的末级叶片。在一个实施方式中，蒸汽涡轮的末级叶片包括：用于接收通流的叶片前缘，该叶片前缘包括蒸汽涡轮叶片的顶部部分处的多个凹痕；和用于排出通流的叶片后缘。
[0005] 本发明的第一方面提供了一种蒸汽涡轮叶片，包括：用于接收通流的叶片前缘，该叶片前缘包括蒸汽涡轮叶片的顶部部分处的多个凹痕；和用于排出通流的叶片后缘。
[0006] 本发明的第二方面提供了一种转子组件，包括：转子本体，其包括多个凹槽；转子本体的多个凹槽内的多个蒸汽涡轮叶片，其中，蒸汽涡轮叶片中的至少一个包括：用于接收通流的叶片前缘，该叶片前缘包括蒸汽涡轮叶片的顶部部分处的多个凹痕；和用于排出通流的叶片后缘。
[0007] 本发明的第三方面提供了一种蒸汽涡轮，包括：定子；和围绕定子的多个转子叶轮，各转子叶轮包括：多个蒸汽涡轮叶片，其中，至少一个转子叶轮的蒸汽涡轮叶片包括：用于接收通流的叶片前缘，该叶片前缘包括蒸汽涡轮叶片的顶部部分处的多个凹痕；和用于排出通流的叶片后缘。
[0008] 本发明的这些和其它方面、优点和显著特征将从结合所附附图作出的以下详细说明变得明显，其中贯穿附图相同的部件由相同的参考标号标注，公开本发明的实施方式。
附图说明
[0009] 图1表示蒸汽涡轮的低压区段的部分剖视图。
[0010] 图2表示根据本发明实施方式的蒸汽涡轮叶片的透视图。
[0011] 应当注意，本公开的附图不一定按比例绘制。附图意图仅描述本公开的典型方面，且因此不应当被认为是限制本公开的范围。在附图中，相同的编号表示附图之间相同的元件。
具体实施方式
[0012] 如上所述，本发明大体涉及涡轮机，例如蒸汽涡轮，且更具体地，涉及包括前缘处的多个凹痕的蒸汽涡轮末级叶片。
[0013] 在蒸汽涡轮的正常运行的条件下，通流沿着末级蒸汽涡轮叶片的整个长度延伸。然而，在具有低流量和/或高排气压力的极端调低条件下，通流只流过末级蒸汽涡轮叶片的末梢部分。
[0014] 当通流只流过的末级蒸汽涡轮叶片的末梢部分时，叶片经历超音速入口条件，且冲击波将在叶片排入口形成。跨过冲击，压力突然降低。由超音速入口条件导致的空气动力学力和冲击波瞬态效应由于潜在的破坏性振动而可负面地影响末级叶片的可靠性。由超音速入口条件导致的空气动力学力和冲击波瞬态效应由于潜在的破坏性振动而可负面地影响末级叶片的可靠性。通流流过的末级蒸汽涡轮叶片的末梢部分也经历温度的升高，和流动的方向上的压力升高。
[0015] 参照附图，图1表示蒸汽涡轮10的局部剖视图。蒸汽涡轮10包括转子12，转子12包括轴14和多个轴向地间隔开的转子叶轮18。在一些实施方式中，各转子叶轮18可由金属制成，例如钢。多个旋转叶片20机械地联接到各转子叶轮18。更具体地，叶片20布置在围绕各转子叶轮18周向地延伸的排中。多个固定导叶22围绕轴14周向地延伸并且轴向地定位在叶片20的相邻排之间。固定导叶22与叶片20协作，以形成涡轮级并且限定穿过涡轮10的蒸汽流动路径的一部分。
[0016] 在操作中，工作流体24进入蒸汽涡轮10的进口26，并被引导通过固定导叶22。导叶22迎着叶片20向下游引导流体24。流体24行进穿过剩余的级，从而在叶片20上施加力，从而导致刚性地连接到转子12的轴14旋转。蒸汽涡轮10的至少一端可远离转子12轴向地延伸，并且可附连到负载或机器(未示出)，例如但不限于，发电机，和/或另一个涡轮。因此，大的涡轮单元可实际上包括全部同轴地联接到相同轴14的若干涡轮。这样的单元可例如包括连接到中压涡轮的高压涡轮，该中压涡轮机又联接到低压涡轮。
[0017] 如图1所示，涡轮10包括称为L0，L1，L2，L3和L4的五个级。L4级是第一级并且是五个级中最小的(在径向方向上)。L3级为第二级并且是轴向方向上的下一级。L2级为第三级并且显示在五个级的中间。L1级是第四级并且是倒数第二级。L0级是末级并且是最大的(在径向方向上)。应当理解的是，五个级仅作为一个示例示出；一些涡轮实施方式可具有多于或少于五个级。正如所指出的，各级是由转子叶轮18、联接到该转子叶轮18的叶片20、以及对应的导叶22组成的。
[0018] 本文所述的发明的方面适用于蒸汽涡轮10的末级L0。在一个实施方式中，蒸汽涡轮的末级叶片包括：用于接收通流的叶片前缘，该叶片前缘包括在蒸汽涡轮叶片的顶部部分处的多个凹痕；和用于排出通流的叶片后缘。由于超音速入口条件和冲击波瞬态效应，蒸汽涡轮叶片顶部部分的该多个凹痕将降低到空气动力学力的水平。
[0019] 现在转向图2，表示用于根据本发明实施方式的蒸汽涡轮10(图1)的末级叶片100的透视图。尽管图2中仅示出单个末级叶片100，但可以理解的是，末级L0(图1)处的转子叶轮18包括围绕转子主体12(图1)圆周的多个末级叶片100。
[0020] 叶片100包括用于接收通流的前缘110和用于排出通流的后缘120。如上所述，在极端调低条件下，当存在低通流和/或高排气压力时(这是高的环境温度和轻负载需求所必要的)，通流只流过叶片110的顶部部分130。这导致可损坏叶片的非期望的空气动力学力。
[0021] 为了在极端调低条件期间降低空气动力学力，叶片前缘110包括叶片100顶部部分130处的多个凹痕140。叶片100的顶部部分130可至少为叶片100的约百分之十，但不多于叶片100的约百分之二十。然而，应当理解的是，叶片100的这些百分比仅是出于示例的目的，并且该多个凹痕140可沿着前缘110的整个表面延伸。
[0022] 如图所示，转子本体12包括用于接收叶片100且将叶片100固连到转子本体12的多个凹槽150。虽然凹槽150与叶片100之间的燕尾连接示为处于松树结构，但应该理解的是，叶片100可通过T形根部样式构造，或任何现在已知的或以后开发的构造连接至转子主体12。
[0023] 如本文所使用的，术语“第一”，“第二”等不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个元件与另一个区分，并且这里的术语“一”和“一个”不表示数量的限制，而是表示引用项目中的至少一者的存在。与数量结合地使用的修饰语“大约”包含所声明的值，并且具有由上下文规定的含义(例如，包括与特定数量的测量相关的误差度)。如本文中所使用的前缀“(多个)”意在包括其修饰的术语的单数和复数，从而包括一个或更多个该术语(例如，(多个)金属包括一个或更多个金属)。本文公开的范围是包含的且能够独立地组合的(例如，“高达约25毫米，或者更具体地，约5毫米至约20毫米，”的范围包括端点和“约5毫米至约25毫米”的范围的所有中间值，等等)。
[0024] 虽然说明了各种实施方式，但从说明书中显而易见的是，可由本领域技术人员做出的元件的各种组合、其中的变型或改进，在本发明的范围之内。此外，根据本发明的教导，可进行许多修改以适应特殊情况或材料，而不脱离其基本范围。因此，意图本发明不限于作为构思来用于执行本发明的最佳模式而公开的特定实施方式，而是本发明包括落入所附权利要求范围内的所有实施方式。
