汽轮机动叶片

动叶片

一、速度级叶片

中小型汽轮机的调节级一般都采用双列速度级。双列速度级的热焓降大。新蒸汽经过这一级后压力和温度都要下降较多，所以中小型汽轮机的调节级采用双列速度级后，可以得到以下好处：

（1）在蒸汽参数，汽轮机功率相同的条件下，可使汽轮机级数减少，结构简化，而机组效率相差并不大。

（2）由于双列速度级后的蒸汽压力、温度都下降很多，所以使调节级后的高压、高温段缩短，在汽缸和转子上都能节约一定数量的贵重金属材料，降低汽轮机的造价。

（3）由于蒸汽经过双列速度级后压力下降很多，所以高压轴封结构可以简化，且漏汽损失可以减少。尤其对小型汽轮机这是很重要的。

二、动叶和静叶间的关系

1、动叶片和静叶片的高度配合

动叶片应比静叶片稍高些，这是为了让蒸汽由静叶喷出后尽可能全部进入动叶中工作。若部分汽流不能进入动叶片，则会增加碰撞和漏汽损失。一般汽轮机中，动叶片比静叶片高2～6mm，但是，动叶片不能过高，因为动叶片过高，蒸汽在动叶片顶部和根部会出现涡流，并增大了静叶喷射蒸汽时的抽吸作用，即把静叶和动叶间隙中的散乱蒸汽吸入动叶中，消耗了工作蒸汽的动能，造成所谓的副流损失，如叶片过高，蒸汽在动叶片中，消耗了工作蒸汽的动能，造成所谓的副流损失。

2、叶和动叶之间的轴向间隙

动、静叶间必须保持适当的间隙，否则叶片无法转动。但是，这个轴向间隙的存在，会造成以下问题：

（1）汽流在动、静叶的间隙中发生散乱现象，从而造成漏汽损失；

（2）汽流抽吸此间隙中的散乱蒸汽而消耗动能，造成副流损失；

（3）汽流在间隙中喷射方向的少许改变，引起蒸汽在叶片进口边的碰撞损失。

为了减少蒸汽在叶片中的涡流损失、撞击损失及尽可能更多地利用余速动能，总希望尽量使动、静叶间的间隙减小。但是这个减小也是有条件的，它必须保证高速转动的动叶和静叶不发生摩擦、碰撞。一般汽轮机动叶和下一级静叶间的间隙必须大于推力轴承乌金的厚度一定数值，以防止推力力轴承乌金熔化后，转子向后移动时使动、静叶碰撞而发生严重事故。

3、动、静叶片轴向间隙的调整

汽轮机动、静叶片间的轴向间隙过大是造成汽轮机经济性下降和出力不足的原因，这时应对其间隙进行调整。调整的办法有整机调整和单级部分调整两种。

整机调整的方法是通过改变推力轴承内推力瓦片后的垫片厚度来改变转子在汽缸中的轴向位置，从而改变所有动、静叶片之间的间隙。例如要减少所有级静叶片和动叶片的轴向间隙，则可以采用加厚工作瓦片后垫片的厚度，同时减小非工作瓦片后垫片的厚度来实现。

对于单级部分调整，若需调整的是第一级调节级，则可改变喷嘴下的垫片厚度；若需调整的是中间某级，则可改变隔板在汽缸中的位置，具体方法是改变隔板上轴向隔板钉的长度。

如果动叶片与静止部分的径向间隙过大，则可以在动叶片对应的静止部分加装汽封片，以减少漏汽。

三、叶片的受力分析

动叶片工作时受到的作用力主要有两种：一是由叶片本身和围带、拉筋旋转时所产生的离心力；二是汽流通过动叶片时对动叶片作用的汽流力以及汽轮机启动、停机过程中，叶片上各部分温度差引起的热应力。

离心力不但会在叶片横截面上引起拉力作用，而且当离心力作用线不通过叶片各截面形心时，还会引起弯曲力作用。

四、叶片的材料

制造叶片的材料应该满足以下要求：

（1）必须具有足够的机械强度，主要是抗拉强度和抗弯强度必须在允许的极限数值范围内；

（2）在汽轮机运行的高温情况下，要具有足够的稳定性，即在高温下机械强度不能降低过多，金属的结构性能不能变化；；

（3）能抗腐蚀（化学腐蚀）和抗侵蚀（叶片在低压、低温的蒸汽区工作时，水滴的机械冲蚀）；

（4）加工方便，价格便宜。

鉴于以上要求，工作温度在450℃以下的国产中压汽轮机组的叶片使用的材料是1Cr13 和2Cr13号不锈钢。这两种不锈钢所含的合金成分主要是铬12％～14％，它具有较高的抗拉强度极限，并且能耐腐蚀和耐热，尤其是在热处理和磨光后具有很大的稳定性，容易锻压和模锻，在热处理后容易进行机械加工。2Cr13号不锈钢一般应用于不经受焊接的叶片。围带和拉金也都使用1Cr13号不锈钢制造。