CN104481606B - 一种试验用汽轮机隔板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种试验用汽轮机隔板，是按一定模化比来模拟真实隔板，该试验用汽轮机隔板包括外环、内环和介于它们之间的静叶栅，所述静叶栅具有内、外围带；所述外围带与外环的结合部采用台阶搭接连接结构，所述台阶钻有轴向通孔，孔内有螺栓，将外围带与外环紧固连接，在台阶搭接缝中设有垫片，可调整外围带与外环的轴向相对位置；所述内围带与内环的结合部采用台阶搭接连接结构，所述台阶钻有轴向通孔，孔内有螺栓，将内围带与内环紧固连接，在台阶搭接缝中设有垫片，可调整内围带与内环的轴向相对位置。本发明能保证在级性能测试时，各静、动间隙均为设计值；在级间流场测试时，可以进行不同静、动轴向间隙下相关的气动试验研究。
Description
技术领域
本发明涉及透平试验领域，具体是一种试验用汽轮机隔板。
背景技术
通流技术是透平的核心技术，由于市场竞争的激烈，国内外透平制造商都十分注重通流技术的优化，提高透平机组的核心技术竞争力。在对通流技术的研究中，除数值计算外，单级或多级透平试验研究占据了极为重要的位置，通过级试验，可以对透平级性能进行准确的评估，测量相关气动参数，为通流技术优化积累大量的试验数据，对于透平级性能的提高具有极重要的意义。
透平级试验一般分级性能测试和级流场测试，级性能试验要求透平级要在原尺寸或全模化尺寸下进行，消除由于结构尺寸改变产生的误差；在级流场测试中，重点关注如气流角度、马赫数、压力、静动叶能量损失系数沿叶高的分布等测量参数。目前，透平级试验中采用位移机构夹持多孔探针沿叶高和栅距方向移动从而测得透平级间详细的气流参数，如图1所示，汽轮机通流设计时，要考虑实际汽轮机轴向长度，不影响效率下要求静、动叶轴向间距尽量小，而透平试验又很难做到全尺寸设计，需要对试验方案结构尺寸进行模化（模化比小于1），这样静、动叶轴向间距会更小，在测量静叶出口气流参数时，多孔探针与静叶出气边之间轴向位置较小，这样会给测量带来较大的误差，为了减小测量误差，需将多孔探针尽量远离静叶出气边，在气流作用力下，探针很容易触碰到动叶片，给运行安全带来隐患，如果试验方案的静、动间隙过小则无法测量级间气流的参数。如果要实现级间流场测量，必须将静、动叶轴向间距增大，如图1所示，隔板是一个整体结构，在隔板上装配有隔板汽封和叶顶汽封，这两组汽封均和转子配合，如果轴向移动隔板，转子汽封凸台及动叶片围带均需重新设计，此时的静、动间隙与设计相差较大，对级性能影响较大，要完成级性能和级间流场测试两项内容，就需做两根试验转子及动叶片，试验成本急剧增加。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种新型结构的试验用汽轮机隔板，其技术方案是：
一种试验用汽轮机隔板，是按一定模化比来模拟真实隔板，该试验用汽轮机隔板包括外环、内环和介于它们之间的静叶栅，所述静叶栅具有内、外围带，外围带与外环配合，内围带与内环配合，
所述外围带与外环的结合部采用台阶搭接连接结构，所述台阶钻有轴向通孔，孔内有螺栓，将外围带与外环紧固连接，在台阶搭接缝中设有垫片，选择不同厚度的垫片，可调整外围带与外环的轴向相对位置；
所述内围带与内环的结合部采用台阶搭接连接结构，所述台阶钻有轴向通孔，孔内有螺栓，将内围带与内环紧固连接，在台阶搭接缝中设有垫片，选择不同厚度的垫片，可调整内围带与内环的轴向相对位置。
所述外围带与外环的结合部设有周向定位销，内围带与内环的结合部设有周向定位销。
本发明的有益效果：
本发明的试验用汽轮机隔板，采用一种轴向可调式隔板结构，隔板外环、隔板内环与静叶片组连接时中间均增加一相同厚度的调整垫片，级性能测试时，调整垫片尺寸保证各静、动间隙均为设计值；进行级间流场测试时，更换一厚度较小的调整垫片或直接取消调整垫片，就增大了动、静轴向距离，满足探针测量要求，同时可以进行不同静、动轴向间隙下相关的气动试验研究。
附图说明
图1为汽轮机隔板结构及其与转子配合关系示意图；
图2为本试验用汽轮机隔板结构及其与转子配合关系示意图；
图3是本试验用汽轮机隔板周向定位销布置示意图；
图4是图3的A向结构示意图。
图中标号表示：1-汽轮机隔板、1-1-隔板外环、1-2-隔板内环、2-1-外围带、2-2-内围带、3-静叶栅、4-螺栓、5-垫片、6-螺栓、7-垫片、8-隔板汽封、9-叶顶汽封、10-多孔探针、11-动叶片、12-转子、13-定位销，b-定位基准面、f-水平中分面。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步说明。
如图2所示，是本试验用汽轮机隔板1的具体结构，按一定模化比来模拟真实隔板，本具体实施方式中，采用模化比小于1的比例模拟真实的汽轮机隔板。该试验用汽轮机隔板1包括隔板外环1-1、隔板内环1-2和介于它们之间的静叶栅3，同时，静叶栅3具有外围带2-1和内围带2-2，外围带2-1与隔板外环1-1配合，内围带2-2与隔板内环1-2配合，具体结构如下：
外围带2-1与隔板外环1-1的结合部采用台阶搭接连接结构。该台阶钻有轴向通孔，孔内有螺栓4，将外围带2-1与隔板外环1-1紧固连接，在台阶搭接缝中设有垫片5，选择不同厚度的垫片5，可调整外围带2-1与隔板外环1-1的轴向相对位置。
内围带2-2与隔板内环1-2的结合部采用台阶搭接连接结构。该台阶钻有轴向通孔，孔内有螺栓6，将内围带2-2与隔板内环1-2紧固连接，在台阶搭接缝中设有垫片7，选择不同厚度的垫片7，可调整内围带2-2与隔板内环1-2的轴向相对位置。
静叶栅3采用焊接或装配的方式将所有静叶片组合成圈，焊接时仅在静叶栅3的外围带2-1和内围带2-2两侧开坡口焊接，这样焊接量较小，装配时亦在静叶栅3的外围带2-1和内围带2-2采用螺栓4和6将静叶片连接成圈。分别将隔板外环1-1、隔板内环1-2、静叶栅3、垫片5和7四部分单独加工至最终尺寸，将隔板外环1-1与汽缸隔板槽接触面作为定位基准面b，并将该基准分别传递到每部分的接触面，单独加工时均以该接触面为基准。连接时，螺栓4和6贯通汽轮机隔板1的进、出气侧、将各部分紧密连在一起，保证各接触面充分接触，从而保证装配后汽轮机隔板1的各相对尺寸均为设计值。
参见图2、3，为了保证每次更换调整垫片5和7后、汽轮机隔板1各部分的周向相对位置不发生变化，在隔板内环1-2与内围带2-2之间、隔板外环1-1与外围带2-1之间都设有定位销13。本具体实施方式中，沿水平中分面f上下、与水平中分面的圆心角为25°的2根通径上，对应隔板内环1-2与内围带2-、隔板外环1-1与外围带2-1的连接位置对称设置有8根定位销13，即：内侧的4根定位销13限定隔板内环1-2与内围带2-2的位置、外侧的4根定位销13限定隔板外环1-1与外围带2-1的位置。
进行试验时，隔板外环1-1、隔板内环1-2与转子12的轴向相对位置是确定不变的，只调整静叶栅3与转子12动叶片11间的轴向间隙，调节手段是安装相同厚度的垫片5和7，当更换不同厚度的垫片5和7后，即可实现静叶栅3的轴向间隙调整。
在进行透平级性能试验时，调整垫片5和7的尺寸保证静叶片和动叶片11轴向距离为设计值，以得到准确的级性能参数。测量透平级详细流场时，减小调整垫片5和7的厚度或直接取消调整垫片5和7，仅静叶栅3的轴向位置发生变化，就可以增大静、动叶得轴向距离。多孔探针10距离静叶栅3的出气边有一定的位置，同时离动叶片11又有足够的安全距离，由位移机构夹持多孔探针10沿栅距、叶高方向移动测量，即可得到准确的、详细的级间气流参数。同时，隔板外环1-1和隔板内环1-2位置不变，与转子12配合的叶顶汽封9和隔板汽封8的位置不变，一根试验转子12即可满足试验级性能测试机流场测试要求。安装不同厚度的调整垫片5和7，即可实现不同静、动叶轴向间隙下各相关气动参数、性能的试验研究。
测试透平级性能时，要求透平级全模化设计，所测结果方能真实反应透平级的各项性能；测试透平级详细流场参数时，为了测量准确，多孔探针10感受头部距离静叶出气边及动叶片11均要有足够的距离，由于实际机组在通流设计时，静、动叶轴向距离较小，模化后静、动叶轴向距离更小，给准确测量级间流场及运行安全带来问题。
Claims (2)
1.一种试验用汽轮机隔板，是按一定模化比来模拟真实隔板，该试验用汽轮机隔板包括外环、内环和介于它们之间的静叶栅，所述静叶栅具有内、外围带，外围带与外环配合，内围带与内环配合，其特征在于：
所述外围带与外环的结合部采用台阶搭接连接结构，所述台阶钻有轴向通孔，孔内有螺栓，将外围带与外环紧固连接，在台阶搭接缝中设有垫片，选择不同厚度的垫片，可调整外围带与外环的轴向相对位置；
所述内围带与内环的结合部采用台阶搭接连接结构，所述台阶钻有轴向通孔，孔内有螺栓，将内围带与内环紧固连接，在台阶搭接缝中设有垫片，选择不同厚度的垫片，可调整内围带与内环的轴向相对位置。
2.如权利要求1所述的试验用汽轮机隔板，其特征在于：所述外围带与外环的结合部设有周向定位销，内围带与内环的结合部设有周向定位销。
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