一种汽轮机静叶栅及其加工方法

摘要

本发明公开了一种静叶栅装置，尤其是一种汽轮机静叶栅及其加工方法，属于汽轮机装置技术领域；该装置包括多个叶片，还包括外环以及内环，该叶片内设置有蒸汽通道，该外环以及内环内设置有蒸汽腔室，该叶片两端分别连接外环和内环，蒸汽通道与蒸汽腔室连通形成用于蒸汽流通的气体通路，该气体通路上设置有蒸汽入口和蒸汽出口；本发明解决了目前汽轮机末级叶片/次末级叶片因工作环境蒸汽湿度较大出现水蚀的问题，利用蒸汽对整个装置进行加热，装置在高温的状态下，能够阻止湿蒸汽在叶身表面的凝结、相变，从而阻止液态水的形成，同时，该结构简单，还同时降低了末级叶栅的制造成本，可广泛适用于各种高度末级长叶片的除湿。

权利要求

1.一种汽轮机静叶栅，其特征在于：包括多个叶片(1)，还包括外环(2)以及内环(3)，该叶片(1)内设置有蒸汽通道(5)，该外环(2)以及内环(3)内设置有蒸汽腔室(4)，该叶片两端分别连接外环和内环，蒸汽通道(5)与蒸汽腔室(4)连通形成用于蒸汽流通的气体通路，该气体通路上设置有蒸汽入口(6)和蒸汽出口(7)；

所述蒸汽入口(6)和蒸汽出口(7)开设于外环上；

该外环(2)包括上半外环(21)以及下半外环(22)，该蒸汽入口(6)开设于上半外环(32)，该蒸汽出口(7)开设于下半外环(22)，该上半外环(21)与下半外环(22)内的蒸汽腔室为独立腔室，互不连通，并通过内环(3)连通。

2.如权利要求1所述的一种汽轮机静叶栅，其特征在于：该蒸汽入口(6)设置于上半外环的顶部/下半外环的底部，该蒸汽出口(7)设置于下半外环的底部/上半外环的顶部。

3.如权利要求1所述的一种汽轮机静叶栅，其特征在于：该内环(3)包括上半内环(31)以及下半内环(32)，该上半内环(31)通过叶片(1)与上半外环(21)连通，该下半内环(32)通过叶片(1)与下半外环(22)连通，该上半内环(31)和下半内环(32)之间连通，以使蒸汽由上半内环流通至下半内环再通过下半外环流出。

4.如权利要求3所述的一种汽轮机静叶栅，其特征在于：该上半外环(21)、叶片和上半内环(31)之间，以及下半外环(22)、叶片和下半内环(32)之间采用焊接连接，并通过上半外环(21)和下半外环(22)装配连接成型。

5.如权利要求1所述的一种汽轮机静叶栅，其特征在于：该叶片(1)包括多根中空的叶片段，该叶片段之间通过焊接连通并形成蒸汽通道。

6.一种汽轮机静叶栅的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、根据末级叶栅的应用环境从而确定材料，并将针对叶栅进行加工，加工时，分别对外环以及内环采取分体式加工，该外环以及内环加工为具有蒸汽腔室的中空结构，并在外环上加工蒸汽入口和蒸汽出口，该外环加工成具有蒸汽腔室的上半外环和下半外环，内环加工成具有蒸汽腔室的上半内环和下半内环；

b、针对叶片进行加工，将叶片加工为具有蒸汽通道的中空结构，并且根据叶片型线、高度等结构尺寸和需要的换热量来设计；

c、将加工成型的叶片的两端部分别连接外环和内环，并将叶片内的蒸汽通道连通外环和内环的蒸汽腔室，将上半外环、叶片以及上半内环焊接成型，下半外环、叶片以及下半内环焊接成型，并且通过上半外环和下半外环装配连接使叶栅成型，装配后，使该上半外环和下半外环的蒸汽腔室为独立腔室，即该上半外环和下半外环连接处被分隔开，该上半内环和下半内环连接为一体，并且该上半内环和下半内环的蒸汽腔室连通为一体，并将蒸汽入口加工于上半外环顶部/下半外环的底部，蒸汽出口加工于下半外环的底部/上半外环的顶部。

说明书

一种汽轮机静叶栅及其加工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种静叶栅装置，尤其是一种汽轮机静叶栅及其加工方法，属于汽轮机装置技术领域。

背景技术

[0002] 汽轮机末叶高度对尾部经济性影响较大。较长末级叶片具有较大的通流能力，有利于低背压、大容积流量工况，机组带基本负荷能力较强。随着汽轮机功率越做越大，那么机组负荷对末叶片长度的要求也日益突出，同时，机组处在低负荷运行时，低压末级、次末级长叶片的工作环境蒸汽湿度较大。因此，如何减小长叶片的水蚀现场成为确保机组安全运行的关键因素。

[0003] 当前，在汽轮机末级长叶片防水蚀方面，主要集中于在叶片自身的冷、热加工工艺过程中进行特殊处理达到减弱水对叶片腐蚀或者是在叶片上设计疏水槽尽可能的将凝结后的液态水引出通流，而随着机械、材料、制造技术等各相关行业的发展，汽轮机末级长叶片的防水蚀理念和措施也可以进行扩展，目前需要一种从原理上阻止湿蒸汽在叶身表面的凝结、相变，从而阻止液态水的形成的结构。

发明内容

[0004] 本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种汽轮机静叶栅及其加工方法，可以在内部引入高温蒸汽对叶片本身进行加热的长叶片，该长叶片内部中空，可以引入高温蒸汽，使叶片表面温度高于蒸汽温度，避免湿蒸汽在叶身表面凝结成液态水。

[0005] 本发明采用的技术方案如下：

[0006] 一种汽轮机静叶栅，包括多个叶片，还包括外环以及内环，该叶片内设置有蒸汽通道，该外环以及内环内设置有蒸汽腔室，该叶片两端分别连接外环和内环，蒸汽通道与蒸汽腔室连通形成用于蒸汽流通的气体通路，该气体通路上设置有蒸汽入口和蒸汽出口。

[0007] 本发明的一种汽轮机静叶栅采用叶栅与叶片具备蒸汽的气体通道，而蒸汽具有高温的效果，在蒸汽进入到叶栅以及叶片中从而能够有效的实现对整个叶栅以及叶片进行加热，在高温的效果下，该末级叶片能够阻止湿蒸汽在叶身表面的凝结、相变，从而阻止液态水的形成，从而有效减小末级叶片的水蚀问题。

[0008] 本发明的一种汽轮机静叶栅，所述蒸汽入口和蒸汽出口开设于外环上。该设计方式能够实现蒸汽从外环通过叶片进入到内环，在通过叶片回到外环，实现整个蒸汽的循环。

[0009] 进一步的，该外环包括上半外环以及下半外环，该蒸汽入口开设于上半外环，该蒸汽出口开设于下半外环，该上半外环与下半外环内的蒸汽腔室为独立腔室，互不连通，并通过内环连通。该设计方式使整个外环形成两个独立的结构，同时，结合蒸汽入口和蒸汽出口的设计有效的突出整个蒸汽通道的流通，保证整个末级叶片能够均匀受热，否则容易出现蒸汽流通不顺畅的情况。

[0010] 进一步的，该蒸汽入口设置于上半外环的顶部/下半外环的底部，该蒸汽出口设置于下半外环的底部/上半外环的顶部。该方式的设计保证叶片的蒸汽压力，保证蒸汽稳定流通。

[0011] 进一步的，该内环包括上半内环以及下半内环，该上半内环通过叶片与上半外环连通，该下半内环通过叶片与下半外环连通，该上半内环和下半内环之间连通，以使蒸汽由上半内环流通至下半内环再通过下半外环流出。该设计结构有效的实现蒸汽通道的流向，另外，由于末级叶片的特性，采用该方式的设计能够有效的保证整个装置的加热效果，由于整个装置出于高温的状态，从而有效的降低了水蚀的情况。

[0012] 进一步的，该上半外环、叶片和上半内环之间，以及下半外环、叶片和下半内环之间采用焊接连接，并通过上半外环和下半外环装配连接成型。该方式的设计有效的保证了装置的刚度以及密封效果。

[0013] 进一步的，该叶片包括多根中空的叶片段，该叶片段之间通过焊接连通并形成蒸汽通道。由于末级叶片叶高较高，采用整体制造难度较大，成本高，因此该叶片采用先分段设计，然后再焊接成整体的方式。

[0014] 一种汽轮机静叶栅的加工方法，包括以下步骤：

[0015] a、根据末级叶栅的应用环境从而确定材料，并将针对叶栅进行加工，加工时，分别对外环以及内环采取分体式加工，该外环以及内环加工为具有蒸汽腔室的中空结构，并在外环上加工蒸汽入口和蒸汽出口；

[0016] b、针对叶片进行加工，将叶片加工为具有蒸汽通道的中空结构，并且根据叶片型线、高度等结构尺寸和需要的换热量来设计；

[0017] c、将加工成型的叶片的两端部分别连接外环和内环，并将叶片内的蒸汽通道连通外环和内环的蒸汽腔室。

[0018] 进一步的，步骤a中，该外环加工成具有蒸汽腔室的上半外环和下半外环，内环加工成具有蒸汽腔室的上半内环和下半内环。

[0019] 进一步的，步骤c中，将上半外环、叶片以及上半内环焊接成型，下半外环、叶片以及下半内环焊接成型，并通过上半外环和下半外环装配连接使叶栅成型，装配后，使该上半外环和下半外环的蒸汽腔室为独立腔室，即该上半外环和下半外环连接处被分隔开，该上半内环和下半内环连接为一体，并且该上半内环和下半内环的蒸汽腔室连通为一体，并将蒸汽入口加工于上半外环顶部/下半外环的底部，蒸汽出口加工于下半外环的底部/上半外环的顶部。

[0020] 进一步的，步骤b中，该叶片为多段具有中空结构的叶片段构成，将叶片段按照设计要求进行焊接，并使中空结构连通形成一体从而形成蒸汽通道。

[0021] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的一种汽轮机静叶栅及其加工方法解决了目前汽轮机末级叶片/次末级叶片因工作环境蒸汽湿度较大出现水蚀的问题，本结构中采用在汽轮机静叶栅内设置蒸汽通道，利用蒸汽对整个装置进行加热，装置在高温的状态下，能够阻止湿蒸汽在叶身表面的凝结、相变，从而阻止液态水的形成，同时，该结构简单，还同时降低了末级叶栅的制造成本，可广泛适用于各种高度末级长叶片的除湿。

附图说明

[0022] 本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

[0023] 图1是本发明的结构示意图；

[0024] 图2是本发明上、下半叶栅的结构示意图；

[0025] 图3是本发明叶片拼焊示意图。

[0026] 图中标记：1-叶片、2-外环、21-上半外环、22-下半外环、3-内环、31-上半内环、32-下半内环、4-蒸汽腔室、5-蒸汽通道、6-蒸汽入口、7-蒸汽出口。

具体实施方式

[0027] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

[0028] 本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

[0029] 实施例1

[0030] 一种汽轮机静叶栅，如图1 至图3所示，包括多个叶片1，还包括外环2以及内环3，该叶片1内设置有蒸汽通道5，该外环2以及内环3内设置有蒸汽腔室4，该叶片两端分别连接外环和内环，蒸汽通道5与蒸汽腔室4连通形成用于蒸汽流通的气体通路，该气体通路上设置有蒸汽入口6和蒸汽出口7。

[0031] 本发明的一种汽轮机静叶栅采用叶栅与叶片具备蒸汽的气体通道，而蒸汽具有高温的效果，在蒸汽进入到叶栅以及叶片中从而能够有效的实现对整个叶栅以及叶片进行加热，在高温的效果下，该末级叶片能够阻止湿蒸汽在叶身表面的凝结、相变，从而阻止液态水的形成，从而有效减小末级叶片的水蚀问题。

[0032] 作为更加具体的设计，该蒸汽入口和蒸汽出口可采用多种设计方式，在实际操作中，该蒸汽入口/蒸汽出口设置于外环/内环/叶片上。

[0033] 当然基于上述具体实施方式的设计原则上，为了更好的实现蒸汽加热效果，在另一具体实施方式中，蒸汽入口6和蒸汽出口7开设于外环上。该设计方式能够有效的使蒸汽从外环进入并通过叶片和内环再次由外环流出，从而使蒸汽能够尽可能的分散至各个通道。

[0034] 作为更加具体的设计，在上述具体实施方式的设计原则上，在另一具体实施方式中，该外环2包括上半外环21以及下半外环22，该蒸汽入口6开设于上半外环32，该蒸汽出口7开设于下半外环22，该上半外环21与下半外环22内的蒸汽腔室为独立腔室，互不连通，并通过内环3连通。作为具体的，蒸汽由上半外环进入，在上部的叶片能够作为连通管道将蒸汽引入至内外叶栅，同时再由下部的叶片引入下半外环，从而有效的实现上下叶栅、叶片通过蒸汽进行加热。更加具体的，该上半外环21以及下半外环22为相同尺寸的半圆结构。上半外环21以及下半外环22的焊接处为密封结构，蒸汽腔室互不连通。

[0035] 当然，由于该结构在汽轮机中属于静叶栅，不会出现转动，为了更好的实现加热效果在另一具体实施方式中，该蒸汽入口6设置于上半外环的顶部/下半外环的底部，该蒸汽出口7设置于下半外环的底部/上半外环的顶部。即为：该蒸汽入口6设置于上半外环的顶部，该蒸汽出口7设置于下半外环的底部或者该蒸汽入口6设置于下半外环的底部，该蒸汽出口7设置于上半外环的顶部。该方式有效的保护整个末级叶片的寿命。

[0036] 基于上述具体实施方式的设计原则上，在另一具体实施方式中，如图2所示，该内环3包括上半内环31以及下半内环32，该上半内环31通过叶片1与上半外环21连通，该下半内环32通过叶片1与下半外环22连通，该上半内环31和下半内环32之间连通，以使蒸汽由上半内环流通至下半内环再通过下半外环流出。该设计结构有效的使整个蒸汽通道能够得到蒸汽的加热，保证蒸汽的气压均布。该上半内环31以及下半内环32为相同尺寸的半圆结构，装配连接后，内部蒸汽腔室形成一体的蒸汽腔室。

[0037] 基于上述具体实施方式的设计原则上，在其中一具体实施方式中，蒸汽入口处的蒸汽气压与蒸汽出口的蒸汽气压保持恒定的压差。该设计方式能够有效的保证蒸汽稳定流通。

[0038] 作为更加具体的设计，为了保证该装置的整体性能，尤其是该结构在汽轮机中的结构较大，特别是在大型汽轮机应用上，该结构更大，加工难度更高，因此采用分体式结构，而分体式结构还需要保证结构应用蒸汽加热的效果，在另一具体实施方式中，该上半外环21、叶片和上半内环31之间，以及下半外环22、叶片和下半内环32之间采用焊接连接，并通过上半外环21和下半外环22装配连接成型。更加具体的，在装配的过程中分别将上半叶栅和下半叶栅制作成型，并通过外环进行装配使叶栅成型。该装配的方式通常采用螺栓把合，通过螺栓将上半外环和下半外环装配成型。由于内环具有刚度，装配后具有较好的密封效果。。

[0039] 作为更加具体的，由于叶片叶高较高，其加工难度大，为了改善这个问题，在另一具体实施方式中，如图3所示，该叶片1包括多根中空的叶片段，该叶片段之间通过焊接连通并形成蒸汽通道。

[0040] 实施例2

[0041] 一种汽轮机静叶栅的加工方法，包括以下步骤：

[0042] a、根据末级叶栅的应用环境从而确定材料，并将针对叶栅进行加工，加工时，分别对外环以及内环采取分体式加工， 该外环以及内环加工为具有蒸汽腔室的中空结构，并在外环上加工蒸汽入口和蒸汽出口；

[0043] b、针对叶片进行加工，将叶片加工为具有蒸汽通道的中空结构，并且根据叶片型线、高度等结构尺寸和需要的换热量来设计；

[0044] c、将加工成型的叶片的两端部分别连接外环和内环，并将叶片内的蒸汽通道连通外环和内环的蒸汽腔室。

[0045] 基于上述具体实施方式的设计原则上，在另一具体实施方式中，步骤a中，该外环加工成具有蒸汽腔室的上半外环和下半外环，内环加工成具有蒸汽腔室的上半内环和下半内环。

[0046] 基于上述具体实施方式的设计原则上，在其中一具体实施方式中，步骤c中，将上半外环、叶片以及上半内环焊接成型，下半外环、叶片以及下半内环焊接成型，并通过上半外环和下半外环装配连接使叶栅成型，装配后，使该上半外环和下半外环的蒸汽腔室为独立腔室，即该上半外环和下半外环连接处被分隔开，该上半内环和下半内环连接为一体，并且该上半内环和下半内环的蒸汽腔室连通为一体，并将蒸汽入口加工于上半外环顶部/下半外环的底部，蒸汽出口加工于下半外环的底部/上半外环的顶部。作为更加具体的，通过上半外环和下半外环螺栓把合后装配成型，并使内环的蒸汽腔室形成一体。进一步的优化设计，上半外环与下半外环连接处焊接有隔离板。具体的，上半外环与下半外环连接处都固定设置有隔离板。

[0047] 基于上述具体实施方式的设计原则上，在另一具体实施方式中，步骤b中，该叶片为多段具有中空结构的叶片段构成，将叶片段按照设计要求进行焊接，并使中空结构连通形成一体从而形成蒸汽通道。该设计理念能够有效保证末级叶片的加工精度。

[0048] 基于上述具体实施方式的设计原则上，在另一具体实施方式中，还包括步骤d，通入蒸汽，并保持蒸汽入口的蒸汽气压与蒸汽出口的蒸汽气压具有恒定压差以保证蒸汽的稳定流通。

[0049] 更加具体的，采用上述结构的蒸汽通路流程如图箭头所示。

[0050] 本发明中，采用中空的结构不仅轻化整个质量，同时还降低了耗材的使用，其结构简单，当然，主要所要解决的问题为叶片水蚀的问题，而利用蒸汽通道的设计以实现采用蒸汽对叶片进行加热，从而有效的解决了水蚀的问题，同时还有效的降低生产成本。

[0051] 综上所述，本发明的一种汽轮机静叶栅及其加工方法解决了目前汽轮机末级叶片/次末级叶片因工作环境蒸汽湿度较大出现水蚀的问题，本结构中采用在汽轮机静叶栅内设置蒸汽通道，利用蒸汽对整个装置进行加热，装置在高温的状态下，能够阻止湿蒸汽在叶身表面的凝结、相变，从而阻止液态水的形成，同时，该结构简单，还同时降低了末级叶栅的制造成本，可广泛适用于各种高度末级长叶片的除湿。

[0052] 本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。