CN101215977A - 汽轮机喷嘴组及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽轮机的喷嘴组及其加工工艺。喷嘴组包括外环支撑体、内环支撑体和介于它们之间的叶栅，该叶栅呈环状，具有多个周向布置的导叶片，导叶片与内环和外环是分体结构，导叶片装配构成叶栅；叶栅装配在内、外环支撑体上构成喷嘴组；喷嘴组装配在喷嘴室上，导叶片上下自带叶冠；叶栅上、下半环分别由几个扇形弧段组合构成，相邻弧段的结合部采用搭接结构。加工步骤是：分别加工单只导叶片；将所有导叶片组合成叶栅；将叶栅装于外环支承体与内环支承体之间，在外环支承体上加工出周向安装凸台。本喷嘴组的结构合理，适合大功率的机组；各零部件的加工、装配难度低，精度高，热应力小，喷嘴组的整体性能优。

Description

汽轮机喷嘴组及其加工工艺

技术领域

本发明涉及汽轮机，尤其涉及汽轮机的喷嘴组及其加工工艺。

背景技术

汽轮机中喷嘴的作用是将蒸汽的热能转变为动能，并使汽流按一定的方向进入调节级。喷嘴固定在汽缸或喷嘴室上，是汽轮机实现能量转换的主要静止部件。汽轮机喷嘴是具有一定型线的蒸汽通道，蒸汽在喷嘴内流过，膨胀降压，汽流加速，将蒸汽的热能转变为动能，并引导汽流按一定的方向流过动叶汽道。

参见图1，常规喷嘴组是从喷嘴环上直接铣制导叶片式喷嘴组。该汽轮机喷嘴组由喷嘴内环1′、隔叶件2′、喷嘴外环3′组成，导叶片直接从喷嘴内环上用铣刀铣出，与内环是整体结构，内环的其余部分是所有导叶片的共有根。导叶片按型线铣成内、外弧形曲面，相邻两个导叶片的外、内弧形曲面相配合，形成喷嘴的蒸汽通道。

喷嘴组具有工作温度高、前后压差大等特点。为了保证喷嘴组的强度，也为了保证大功率汽轮机通流面积和满足调频的需要，同时使喷嘴组导叶片具有良好的气动性能，因此喷嘴的蒸汽通道要设计合理。一般大功率汽轮机组喷嘴组叶片只数较多，而一定结构下导叶片的只数越多，其喉部尺寸就越小，相邻导叶片的配合面是异形曲面，加工难度就越大，精度难于保证。

另外，由于导叶片直接从喷嘴内环上用铣刀铣出，既要轴向进刀，又要径向进刀，因而导叶片不带叶冠，不能形成围带结构，需要另加隔叶件固定在导叶片的位置之间，以形成汽流通道。且装配隔叶件的工艺复杂，装配后汽流通道的光洁度不高，喷嘴组的综合性能欠佳。

再有，喷嘴组是由几个弧段组合构成整圈，叶栅与喷嘴室焊接为一体，叶栅热膨胀不如装配式膨胀自由，热应力大。另外，整体焊接式喷嘴组轴向尺寸相对较长，将增加汽轮机的总的轴向尺寸。

由上可见，上述的汽轮机的喷嘴组结构及其加工工艺需要改进。

发明内容

本发明的目的之一，是提供一种汽轮机喷嘴组，该喷嘴组的结构更加合理，适合大功率的机组；各零部件的加工、装配难度低，精度高，热应力小，喷嘴组的整体性能更优。

本发明的目的之二，是提供一种适合上述汽轮机喷嘴组的加工工艺。

本发明的具体技术解决方案是：

一种汽轮机喷嘴组，包括外环支撑体、内环支撑体和介于它们之间的叶栅，该叶栅呈环状，具有多个周向布置的导叶片；所述导叶片与内环和外环是分体结构，所有导叶片装配构成叶栅；叶栅装配在内、外环支撑体上，构成喷嘴组。

所述喷嘴组装配在喷嘴室上，即为装配式结构。

所述导叶片上下自带叶冠，所有导叶片的叶冠组合构成围带结构。

所述喷嘴组是上、下半结构，上、下半分别由几个扇形弧段构成，相邻弧段的结合部采用搭接结构。

所述相邻弧段的结合部留有热膨胀间隙。

所述弧段上设有定位销。

所述喷嘴组上、下半与喷嘴室的结合部设有密封键。

上述汽轮机喷嘴组的加工工艺，包括步骤：

①分别加工单只导叶片；

②将所有导叶片组合成叶栅；

③将叶栅装于外环支承体与内环支承体之间，在外环支承体上加工出周向安装凸台。

所述步骤②进一步包括步骤：

将导叶片分别组合成几个弧段，把每一弧段中的导叶片的叶冠部分和叶根部分分别焊接，使每一弧段成为整体。

所述步骤③进一步包括步骤：

a.将属于叶栅上半环和下半环的弧段逐个装于外环支承体与内环支承体之间的对应部位，调整好各弧段的相对位置；

b.将每一弧段的上叶冠部分与外环支承体焊接，下叶冠部分与内环支承体焊接，构成喷嘴组毛坯；

c.将喷嘴组毛坯上机床，在外环支承体上加工出周向安装凸台，该凸台与喷嘴室上的周向安装凹槽相配合。

本发明的有益技术效果是：

①.导叶片单件加工，加工精度高，叶身粗糙度达1.6，汽道光洁，气动性能更优越；且便于批量生产，生产周期短，制造成本低。

②.喷嘴导叶片自带冠，叶片叶身和叶冠为一体，通过机加工成型，省掉了隔叶件，使导叶片制造及叶栅成组的精度高，有利于保证汽轮机喷嘴组的热效率。

③.本装配式汽轮机喷嘴组受热时，喷嘴组弧段可周向自由膨胀，热胀阻力小，热应力及变形量小，运行可靠性高。

附图说明

图1是现有汽轮机喷嘴组的结构示意图。

图2-1、2-2、2-3是本发明喷嘴组的结构示意图，其中：

图2-1是喷嘴组出汽侧视图；

图2-2是图2-1的A-A视图；

图2-3是喷嘴组叶栅与喷嘴组内、外环的连接结构图。

图3-1、3-2、3-3是导叶片的结构图，其中：

图3-1是导叶片主视图；

图3-2是图3-1的侧视图；

图3-3是图3-1的A-A视图。

图4-1、4-2、4-3是叶栅结构示意图，其中：

图4-1是叶栅出汽侧视图；

图4-2是图4-1的B-B视图；

图4-3是叶栅装焊展开图。

具体实施方式

参见图2-1、图2-2、图2-3：本汽轮机喷嘴组包括外环支撑体1、内环支撑体2和介于它们之间的叶栅3，该叶栅3呈环状，由多个周向布置的导叶片4组合构成。

本发明的主要特点之一，是将导叶片4与内环支撑体2设计成分体结构，先将导叶片4单个加工好之后，再装配成叶栅3，然后将叶栅3装在外环支撑体1与内环支撑体2之间。本发明的主要特点之二，是将叶栅3装于外环支撑体1与内环支撑体2后加工出环向装配结构，将喷嘴组装配在喷嘴室8上。

参见图3-1、图3-2、图3-3：导叶片4具有叶身401、叶冠402、叶根403。叶身401具有外弧曲面404，内弧曲面405。当所有导叶片4装配成叶栅3后，相邻两导叶片4的外弧曲面404、内弧曲面405、叶冠402、叶根403围成的空间就构成喷嘴汽道，所有导叶片4的叶冠402、叶根403就构成围带式结构。

与汽轮机其它静止部件一样，喷嘴组的外环支撑体1、内环支撑体2和叶栅3也是上、下分半结构，其中，叶栅3的上、下半环分别由几个扇形弧段构成，如图4-1、图4-2所示，叶栅上半环、下半环各由两扇形弧段组合构成，每个扇形弧段都具有多个导叶片4，弧段两端的导叶片4仅加工汽道一个弧面。将叶栅3装于外环支撑体1与内环支撑体2后加工出环向装配结构，将喷嘴组装配在喷嘴室8上。喷嘴组弧段其中一个端部加工有销孔，该销孔喷嘴室上的销孔对中，用于安装定位销5。相邻两弧段的结合部采用搭接结构，具有搭接台阶止口6，如图4-3所示。喷嘴组各弧段的结合部留有热膨胀间隙。为阻止漏汽，该处还设有密封键7，密封键装于设在喷嘴组上的槽内，同喷嘴组装于喷嘴室上。

本喷嘴组的加工、装配工艺如下：

先加工好单个导叶片，将属于同一叶栅弧段的导叶片置于模板上，以确定各导叶片的相对位置，再将相邻导叶片的叶冠部位和叶根部位的焊接凹槽连续填焊，使该弧段成为整体，焊后去应力退火，将汽道修磨光洁。

将各叶栅弧段置于内、外环支撑体之间，确定各弧段与内、外环支撑体的相对位置，将每一弧段的叶冠部位与外环支承体焊接，叶根部位与内环支承体焊接，构成喷嘴组毛坯。

将喷嘴组毛坯上机床，在其外周面上加工出周向安装凸台，该凸台与喷嘴室上的周向安装凹槽相配合。

在总装时，将喷嘴组上、下半分别装入喷嘴室上、下半。

Claims (10)

1.一种汽轮机喷嘴组，包括外环支撑体、内环支撑体和介于它们之间的叶栅，该叶栅呈环状，具有多个周向布置的导叶片；其特征在于，所述导叶片与内环和外环是分体结构，所有导叶片装配构成叶栅；叶栅装配在内、外环支撑体上，构成喷嘴组。

2.根据权利要求1所述的汽轮机喷嘴组，其特征在于，所述喷嘴组装配在喷嘴室上。

3.根据权利要求1所述的汽轮机喷嘴组，其特征在于，所述导叶片上下自带叶冠，所有导叶片的叶冠组合构成围带结构。

4.根据权利要求1所述的汽轮机喷嘴组，其特征在于，所述喷嘴组是上、下半结构，上、下半分别由几个扇形弧段构成，相邻弧段的结合部采用搭接结构。

5.根据权利要求4所述的汽轮机喷嘴组，其特征在于，所述相邻弧段的结合部留有热膨胀间隙。

6.根据权利要求4所述的汽轮机喷嘴组，其特征在于，所述弧段上设有定位销。

7.根据权利要求4所述的汽轮机喷嘴组，其特征在于，所述喷嘴组上、下半与喷嘴室的结合部设有密封键。

8.一种汽轮机喷嘴组的加工工艺，包括步骤：

①分别加工单只导叶片；

②将所有导叶片组合成叶栅；

③将叶栅装于外环支承体与内环支承体之间，在外环支承体上加工出周向安装凸台。

9.根据权利要求8所述的汽轮机喷嘴组的加工工艺，其特征在于，所述步骤②进一步包括：

将导叶片分别组合成几个弧段，把每一弧段中的导叶片的叶冠部分和叶根部分分别焊接，使每一弧段成为整体。

10.根据权利要求8所述的汽轮机喷嘴组的加工工艺，其特征在于，所述步骤③进一步包括步骤：

a.将属于叶栅上半环和下半环的弧段逐个装于外环支承体与内环支承体之间，调整好各弧段的相对位置；

b.将每一弧段的上叶冠部分与外环支承体焊接，下叶冠部分与内环支承体焊接，构成喷嘴组毛坯；

c.将喷嘴组毛坯上机床，在外环支承体上加工出周向安装凸台，该凸台与喷嘴室上的周向安装凹槽相配合。

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