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轉載--為什麼汽輪機從進汽到排汽葉片越來越大

作者:虹電力

來源:汽機人

汽輪機的旋轉部分通稱轉子,它是由主軸、葉輪、葉片和其它零件組成。大型汽輪機的轉軸,好似一把隻打開了一半的雨傘。

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葉片是鑲到葉輪上去的,汽輪機是靠高壓高溫蒸汽沖動葉片帶動轉軸旋轉的。是以葉片的品質有求很高,要用進階合金鋼來做原料。

一、為什麼整個轉子的形狀,像一把半打開的雨傘呢?

原來,十二萬五千瓦中間再熱汽輪機,它一共有四千八百片葉片。這些葉片的大小很不一樣,最小的隻有大拇指的一半長(23毫米) 而最大的比手臂還要長(700毫米)。

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那麼,為什麼葉片要做的大小不一呢?一圈噴嘴和一圈葉片稱為一級,十二萬五千瓩中間再熱汽輪機共有二十五級。各級的蒸氣壓力是不相同的,第一級受到的是蒸汽進口壓力,是以它的壓力最高,而最末一級是汽輪機的排汽壓力,壓力最低。汽輪機的葉片排列正好和蒸汽壓力相反,第一級最小,以後各級的葉片逐漸增大,到最末一級葉片就最大,是以整個轉子看上去就像一把半打開的雨傘。

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二、為什麼蒸汽壓力高,葉片反而要做的小呢?

這是為了使汽輪機轉軸各部分收到的蒸汽沖擊力,大小能夠一緻的緣故。我門知道,蒸汽的壓力和溶積的關系是成反比的。第一級蒸汽壓力最大,而這時的蒸汽溶積就最小,是以葉片就做得最小;當蒸汽一級一級通下去時,它的壓力逐漸減低,随之他的容積也逐漸增大,于是蒸汽的通導面積就得增大,是以葉片就得做得大一些。如果把每一級葉片都做成同樣大小的話,那麼轉軸各個部分受到蒸汽的沖擊力,就有大有小,轉軸旋轉起來就要不平穩了。這就是汽輪機葉片從小到大的道理。

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葉片是轉子的重要部件。葉片的工作條件是非常艱巨的,溫度高而又經常在變化,還受着相當大的離心力和彎曲力的作用。在運作中,如果葉片折斷,就會引起裝置的嚴重損壞。

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是以,葉片的材料,以及制造技術,都有相當高的要求,像十二萬五千瓦中間再熱汽輪機的葉片,加工時的精密度的誤差就不能超過頭發絲的三分之一。

三、汽輪機高壓段為什麼采用等截面葉片?

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一般在汽輪機高壓段,蒸汽容積流量相對較小,葉片短,葉高比d/L(d為葉片平均直徑,L為葉片高度)較大,沿整個葉高的圓周速度及汽流參數差别相對較小。此時依靠改變不同葉高處的斷面型線,不能顯著地提高葉片工作效率,是以多将葉身斷面型線沿葉高做成相同的,即做成等截面葉片。這樣做雖使效率略受影響,但加工友善,制造成本低,而強度也可得到保證,有利于實作部分級葉片的通用化 。

四、汽輪機低壓部分葉片為什麼要設計為扭葉片

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大機組為增大功率,往往葉片做得很長。随着葉片高度的增加,當葉高比具有較小值(一般為小于10)時,不同葉高處圓周速度與汽流參數的差異已不容忽視。此時葉身斷面型線必須沿葉高相應變化,使葉片扭曲變形,以适應汽流參數沿葉高的變化規律,減小流動損失;同時,從強度方面考慮,為改善離心力所引起的拉應力沿葉高的分布,葉身斷面面積也應由根部到頂部逐漸減小。